Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Mohmmad ali Golozar
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) محمدعلي گلعذار (استاد راهنما)
 
STUDENT
Alireza Abdollahi
عليرضا عبداللهي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Dissimilar welding between UNS32750 super duplex stainless steel to AISI321 Austenite stainless steel and evaluation of joint properties
In this research Taguchi method (DOE technique) has been used to optimize welding parameters in dissimilar joint between duplex stainless steel UNS32750 and austenite stainless steel AISI321 for achieving highest corrosion resistance. Pulse current 110, 120 and 130 A, background current 50, 60 and 70 A, % on time 70, 80 and 90 %, current frequency 1, 3 and 5 Hz were considered as welding parameters. Welding conditions were based on L 9 Taguchi’s orthogonal array design of experiment. Pulsed current gas arc welding (PCGTAW) with ER2594 electrode was used. Welding speed and voltage were 140 mm/min and 13 V, respectively. Microstructural characterization of joint was determined by optical and scanning electron microscope. The pitting potential was evaluated by potentiodynamic polarization test in 3.5 % NaCl solution at room temperature. Mechanical properties of optimal joint were determined by impact test and vickers microhardness. According to the results of Taguchi method, pulse current of 130 A, Background current of 60 A, % on time of 90 % and current frequency of 3 Hz were obtained as optimal conditions inwhich heat input were 0.685 KJ/mm. The reason of the difference between pitting potential in Taguchi specimens were heat input. In accordance with the result of analysis of variance, the percentage contributions of pulse current (most effective parameter) and % on time (less effective parameter) were 38.01% and 6.6%, respectively. Based on cyclic polarization test, pitting potential of weldment under optimal conditions welded with PCGTAW and CCGTAW were 1.03 and 0.8 V, respectively. Whereas, the corrosion resistance of CCGTAW were better than PCGTAW as a result of precipitate of Cr 2 N in PCGTAW weldment. Microstructural evaluation shows that the equal amount of ferrite and austenite were obtained in PCGTAW weldment. While in CCGTAW weldment fraction of phases changed to 40% ferrite and 60% austenite. The analysis of Taguchi specimens show that chi phase was precipitated in weld zone. TiN precipitations were formed in fusion line of CCGTAW weldment in optimal conditions. The average values of hardness in PCGTAW and CCGTAW weld zone were 241 and 225 HV 0.2 , respectively. The higher amount of ferrite in PCGTAW weldment in comparison with CCGTAW weldment were the reason of upper hardness average. The toughness of PCGTAW and CCGTAW were 106 and 102 J, respectively.
چکيده در اين پژوهش از روش طراحي آزمون تاگوچي براي بهينه سازي پارامترهاي جوشکاري به منظور دستيابي به بالاترين مقاومت به خوردگي حفره اي در اتصال غيرمشابه فولاد زنگ نزن سوپردوفازي32750UNS و زنگ نزن آستنيتي 321AISI استفاده شد. پارامترهاي جوشکاري جريان پالس در سه سطح 110، 120 و 130 آمپر، جريان زمينه در سه سطح 50 ، 60 و70 آمپر ، درصد روشن بودن پالس در سه سطح 70، 80 و 90 درصد و فرکانس در سه سطح 3، 5 و 7 در نظر گرفته شد. کليه آزمون هاي جوشکاري بر طبق آرايه متعامد L 9 تاگوچي که شامل نه آزمون بود، انجام گرفت. جوشکاري به روش جوشکاري قوسي تنگستن گاز با جريان پالسي با سرعت جوشکاري140 ميليمتر بر دقيقه و ولتاژ 13 ولت انجام شد. در همه اتصالات فلزپرکننده 2594ER استفاده شد. بررسي ريزساختار با ميکروسکوپ نوري و الکتروني انجام گرفت. به منظور بررسي رفتار خوردگي از آزمون هاي پلاريزاسيون پتانسيوديناميک و پلاريزاسيون سيکلي در محيط 5/3 درصد وزني سديم کلريد در دماي محيط استفاده شد. براي ارزيابي رفتار مکانيکي از دو آزمون ضربه چارپي در دماي محيط و ريزسختي استفاده شد. نتايج نشان داد که بالاترين مقاومت به خوردگي حفره اي در در اتصال با پارامترهايي جوشکاري جريان پالس 130 آمپر، جريان زمينه 60 آمپر، درصد روشن بودن پالس 90 درصد و فرکانس 3 هرتز حاصل مي شود که در اين حالت حرارت ورودي برابر با KJ/mm 685/0 مي باشد. علت تفاوت در رفتار خوردگي در نمونه هاي آزمون تاگوچي تفاوت در حرارت ورودي است. همچنين نتايج حاصل از آناليز واريانس نشان داد که جريان زمينه با 01/38 درصد، بيشترين اثر و درصد روشن بودن پالس با 66/6 درصد، کمترين اثر را بر روي پتاسيل حفره دارشدن دارند. با توجه به نتايج آزمون پلاريزاسيون سيکلي ، پتانسيل حفره دار شدن ناحيه جوش در نمونه جوشکاري شده به روش قوسي تنگستن گاز با جريان پالسي و با جريان ثابت به ترتيب برابر با 03/1 و 8/0 ولت است. درحالي که رفتار خوردگي نمونه جوشکاري شده با جريان ثابت بهتر بود، علت اين موضوع ناشي از حضور ترکيبات در ناحيه جوش در حالت جوشکاري با جريان پالسي است. مطالعات ريزساختاري نشان داد نسبت مساوي 50 -50 فريت و آستنيت در اتصال به روش پالسي حاصل شده است در حالي که اين نسبت در حالت جريان ثابت به 40 درصد فريت 60 درصد آستنيت تغيير يافت. نتايج آناليز عنصري در نمونه هاي تاگوچي حاکي از تشکيل رسوبات چي بود. در فصل مشترک فولاد زنگ نزن آستنيتي/ فلز جوش در اتصال به روش قوسي تنگستن گاز با جريان ثابت با پارامترهاي بهينه رسوبات TiN مشاهده شد. ميانگين سختي منطقه جوش در اتصال به روش قوسي تنگستن گاز با جريان پالسي برابر با 241 ويکرز و در اتصال به روش قوسي تنگستن گاز با جريان ثابت برابر با 225 ويکرز بدست آمد. سختي بالاتر در حالت جريان پالسي به علت درصد بالاتر فريت مي باشد. همچنين چقرمگي شکست نمونه اتصال به روش قوسي تنگستن گاز با جريان پالسي برابر با 106 ژول و چقرمگي شکست نمونه اتصال به روش قوسي تنگستن گاز با جريان ثابت برابر با 102 ژول بدست آمد که نشان دهنده شکست نرم در هر دو نمونه بود. کلمات کليدي: فولاد زنگ نزن سوپردوفازي، فولاد زنگ نزن آستنيتي، جوشکاري غيرمشابه، PCGTAW، CCGTAW، رفتار خوردگي، تاگوچي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی