بررسي پارامترهاي جوشکاري GTAW و عمليات حرارتي بر تنش هاي پسماند آلياژ مونل 400

STUDENT

DEGREE

YEAR

Abstact Due to the intense concentration of heat in the heat source of welding, the regions near the weld line undergo severe thermal cycles, thereby generating in homogeneous plastic deformation and residual stresses in weldment. Residual stresses are generally detrimental, increasing the susceptibility of a weld to fatigue damage, stress corrosion cracking and fracture. Monel 400 is a High-Nickel Alloy that is subjected to SCC when it is exposed to hydrofluric or hydrochloric acid in the presence of oxygen and residual stress. In this research in order to study the effect of welding parameter on the residual stress of this alloy, four specimens welded by Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) Under the different heat input. Also in order to reduce the residual stress in this alloy, specimens welded by LPW, HSW and LPHSW technique. In addition eight specimens were welded by GTAW under same heat input. After welding, stress relieving heat treatment was performed in different times and temperatures. Then for whole of specimens, the residual stresses were determined by using the Hole-Drilling Method according to ASTM standard E837. The results of measured showed that increase of heat input has minor it ' s influence on the transverse residual stresses and was more at standing on the longitudinal residual stresses. It was discovered that it ' s not possible to create wide range of change to reduce residual stress by altering GTAW welding parameters. Different technique showed that via the LPW technique it ' s possible to reduce longitudinal residual stresses greatly. In HSW and LPHSW techniques tensile longitudinal residual stresses changed to compressive stresses. Measured residual stress for heat treated specimens showed that heat treatmaent couldn ' t relieved the residual stresses completely. Also distinguished that increasing the temperature of stress relieving heat treatment more than 650°C and increasing time of stress relieving more than one hour don ' t have significant influence on percentage of reduction residual stress.

چکيده در اثر شدت تمرکز حرارت در نواحي نزديک خط جوش، سيکل هاي حرارتي شديدي در اين نواحي ايجاد مي شود که منجر به تغيير فرم پلاستيک غيرهموژن و ايجاد تنش هاي پسماند در قطعه جوش خورده مي گردد. تنش هاي پسماند معمولاً زيان آورند و حساسيت جوش را به خستگي، ترک خوردگي ناشي از خوردگي و تنش(SCC) و شکست افزايش مي دهند. مونل400 که يک آلياژ پايه نيکل مي باشد از مواردي است که وقتي در معرض اسيد هيدروفلوريک يا اسيدکلريدريک قرار مي گيرد در حضور تنش پسماند به شدت دچار SCC مي شود. در اين تحقيق به منظور بررسي تاثير پارامترهاي مختلف جوشکاري بر تنش هاي پسماند اين آلياژ، 4 نمونه توسط فرآيند جوشکاري قوسي گاز تنگستن (GTAW) با حرارت ورودي مختلف جوشکاري شدند. همچنين به منظور کاهش تنش هاي پسماند در اين آلياژ نمونه هايي به وسيله فرآيند GTAW با تکنيک هاي جوشکاري HSW ,LPW و LPHSW جوشکاري شدند. براي تعيين سيکل مناسب عمليات حرارتي تنش زدائي نيز 8 نمونه با حرارت ورودي يکسان به کمک فرآيندGTAW، جوشکاري شدند. بعد از جوشکاري، عمليات حرارتي تنش زدائي در چندين دما و زمان انجام شد. سپس براي تمام نمونه ها تنش هاي پسماند به وسيله روش کرنش سنج سوراخ و بر اساس استاندارد ASTM-E837 اندازه گيري شد. نتايج حاصل نشان داد که افزايش حرارت ورودي تأثير کمي بر افزايش تنش هاي پسماند عرضي در اين آلياژ دارد و تأثير آن در افزايش تنش هاي پسماند طولي بيشتر است. همچنين مشخص گرديد که با تغيير پارامترهاي جوشکاري GTAW نمي توان تغييرات زيادي را در جهت کاهش تنش هاي پسماند حداکثر به وجود آورد. در ضمن جوشکاري با تکنيک هاي مختلف نشان داد که به کمک تکنيک LPW مي توان تنش هاي پسماند طولي را که از نوع تنش هاي کششي هستند تا مقدار زيادي کاهش داد. در تکنيک هاي HSW و LPHSW تنش‌هاي پسماند طولي کششي به فشاري تبديل شدند. اندازه گيري تنش‌هاي پسماند براي نمونه هاي عمليات حرارتي شده نشان داد که عمليات حرارتي نمي تواند کاملا تنش هاي پسماند را حذف کند. همچنين مشخص شد که افزايش دماي عمليات حرارتي تنش زدائي به بيش از °C650 و افزايش زمان عمليات تنش زدائي به بيش از يک ساعت تاثير چنداني در کاهش تنش هاي پسماند ندارد.