Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Edris,Masoud Atapoor,Morteza Shamanian esfahani
حسين ادريس (استاد راهنما) مسعود عطاپور (استاد مشاور) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed mohammad Ahl sarmadi
سيدمحمد اهل سرمدي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Joining of UNS S327850 stainless steel by friction stir welding and gas tungsten arc welding and evaluation microstructure and mechanical properties
Super duplex stainless steel is a kind of duplex stainless steel that has over 40 pitting resistant equivalent number. UNS S32750 is a common super duplex stainless steel. That has a lot of applications in oil industries. Therefore, joining of these steel by welding is important and a most common problem in welding of these materials is decrease in corrosion resistance and mechanical properties after welding. In this research, UNS S32750 has been joined by friction stir welding (FSW) and gas tungsten arc welding (GTAW) method. The tool that used in this research is made of WC with 16mm shoulder diameter and 5mm pin diameter. For GTAW method the AWS ER2594 has been used as the filler metal. Having a lower heat input for both methods, X-ray diffraction showed that no harmful phases such as Sigma and Chi had been formed in the weld zone. The microstructure indicated grain refinement with reduced size in the stir zone. Moderate microhardness of base metal was 285 Vickers but in the stir zone microhardness increased to 360 Vickers. The cyclic polarization test determined that potential and current density of joint metal by friction stir welding method was similar to base metal. For GTAW welded specimens, the microstructure showed that final austenite phase was grown in ferrite matrix with dendritic structure. Hardness in weld zone of GTAW welded specimen decreased to 250 Vickers because of increase in austenite volume percentage. However, because of decrease in austenite volume percentage and precipitation of chromium carbides, the hardness increased in heat affected zone (HAZ). The microstructure figure revealed that ferrite percentage in stir zone didn’t decrease very much, in comparison to GTAW, because in FSW process the heat input is much lower. The cyclic polarization test on GTAW welded specimens showed that increasing in heat input, increases the pitting current density. Additionally, increasing heat input in GTAW process results in more decrease in hardness and tensile strength because of increase in grain size of weld zone. Keywords: Super duplex stainless steel, Friction Stir Welding, Gas Tungsten Arc Welding, Microstructure, Mechanical properties.
چکيده فولاد زنگ نزن سوپر دوفازي به دسته اي از فولادهاي زنگ نزن دو فازي گفته مي شود که عدد PREN آن بالاتر از 40 باشد. فولاد UNS S32750 يکي از معروف ترين فولادهاي زنگ نزن سوپر دو فازي مي باشد، که به علت خواص مطلوب استحکام و خوردگي در صنايع پالايشگاهي همچون نفت و گاز کاربرد عمده اي پيدا کرده است. با توجه به کاربرد اين فولاد اتصال دائم آن‌ها به روش جوشکاري اهميت بالايي مي يابد و مشکل عمده در اين رابطه افت خواص مکانيکي و خوردگي پس از جوشکاري مي باشد. در اين تحقيق جوشکاري فولاد زنگ نزن سوپر دوفازي UNS S32750 با هر دو روش اصطکاکي اغتشاشي و قوسي تنگستن گاز به صورت جداگانه انجام شده است. ابزار مورد استفاده در جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي کاربيد تنگستن رنيوم دار با قطر شانه 16 ميلي‌متر و قطر بزرگ پين 5 ميلي‌متر به ارتفاع 9/1 ميلي‌متر مي باشد. براي جوشکاري قوسي تنگستن گاز به عنوان فلز پرکننده از فولاد زنگ نزن دوفازي AWS ER2594 به قطر 4/2 ميلي‌متر استفاده شد. نتايج حاصل از آزمون پراش پرتوي ايکس نشان داد در هر دو روش جوشکاري فازهاي مضر نظير سيگما و چي به علت کنترل حرارت ورودي تشکيل نشده اند. بررسي هاي ريزساختاري مشخص کرد اندازه ي دانه ها در منطقه اغتشاش نمونه هاي جوشکاري شده به روش اصطکاکي اغتشاشي کاهش يافته است. همچنين بررسي هاي ريز ساختاري نشان داد با افزايش سرعت خطي و کاهش سرعت چرخشي اندازه دانه ها کاهش بيش تري داشته است. آزمون ريز سختي بر روي نمونه هاي جوشکاري شده به روش ويکرز انجام پذيرفت. متوسط سختي فلز پايه در حدود 285 ويکرز بدست آمد. آزمون ريز سختي در مورد نمونه هاي اتصال يافته به روش اصطکاکي اغتشاشي مشخص کرد که در منطقه اغتشاش به دليل کاهش اندازه دانه سختي تا حدود 360 ويکرز افزايش يافته است. آزمون پلاريزاسيون سيکلي در مورد نمونه هاي اتصال يافته به روش اصطکاکي اغتشاشي نشان داد که پتانسيل و جريان خوردگي مشابه با فلز پايه مي باشد. در مورد نمونه هاي اتصال يافته به روش GTAW ساختار نهايي به گونه اي است که فاز آستنيت به صورت دندريتي در زمينه فريت قرارگرفته است. سختي در منطقه ذوب اين نمونه ها به علت افزايش درصد آستنيت تا 250 ويکرز کاهش يافت. در حالي که ميزان سختي منطقه متأثر از حرارت به دليل کاهش درصد حجمي آستنيت و نفوذ ترکيباتي همچون کاربيد کروم در فاز فريت تا 340 ويکرز افزايش نشان داد. همچنين مشاهده شد در اثر جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي درصد فريت در مقطع جوش به دليل پايين بودن حرارت ورودي و بالا بودن سرعت سرد شدن تغيير قابل ملاحظه اي نشان نداده است؛ ولي در مورد نمونه هاي اتصال يافته به روشGTAW، درصد حجمي فريتِ منطقه ذوب کمتر از درصد حجمي فريت فلز پايه مي باشد، که علت آن پايين تر بودن نرخ سرد شدن به دليل بيش تر بودن ميزان حرارت ورودي در روشGTAW مي باشد. آزمون پلاريزاسيون سيکلي در مورد نمونه هاي اتصال يافته به روش قوسي تنگستن گاز مشخص کرد که با افزايش حرارت ورودي دانسيته جريان حفره دار شدن افزايش يافته است. همچنين مشاهده شد در اثر افزايش حرارت ورودي در جوشکاري قوسي تنگستن گاز استحکام کششي و سختي کاهش بيش تري يافته است، که اين موضوع به علت افزايش اندازه دانه ها در اثر افزايش حرارت ورودي است. کلمات کليدي: فولاد زنگ نزن سوپر دو فازي، جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي، جوشکاري قوسي الکترود تنگستني با گاز محافظ، ريز ساختار، خواص مکانيکي.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی