Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Abbas Bahrami
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) عباس بهرامي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Auoob Asadollahi
ايوب اسدالهي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Dissimilar welding between API 5L X65(HSLA) AND AISI304L(SS), Evaluation of the effect filler metal on microstructure and mechanical properties in the presence of butter layer
Dissimilar welding between austenitic stainless steel and high strength low alloy steel (HSLA) have numerous applications such as nuclear, oil and gas, petrochemical, refinery. The most important and widely used types of steel are the AISI 304L and API 5L X65, respectively. Welding of these joints has problems such as residual stresses, undesirable phases and structures. Having a desirable and efficient joint will avoid costly waste of raw materials. Welding of dissimilar austenitic stainless steel joints to low alloy steel due to different properties of the alloy such as melting point, thermal expansion coefficient, chemical composition, etc. is a difficult and difficult process. Most of metallurgical problems of these joints include: segergasion, formation of intermetallic compounds, and the formation of a brittle layer in the low alloy steel joint, which results in loss of mechanical properties. Investigation of the mechanical and microstructural properties of these types of joints is important in design as well as safety. Using a buttering and selecting the appropriate filler metal are some of the parameters that have an important influence on the properties of these joints. In this study, the nickel base buttering of ERNiCr3 with nature was used. So that after the buttering diposited on low alloy API 5L X65 specimens heat-treated for stress relief for one hour at 650°C, Then, using filler metals, the joint operation was completed. To ensure the security of the joints, all welded were examined and verified by radiography testing. After sampling To investigate the microstructural properties, scanning electron microscopy, optical microscopy, and Energy dispersive detector were used. In order to evaluate the mechanical properties of joints,tensile combinatorial and local, impact combinatorial and local,microhardness tests were performed. No blade-shaped structures were observed at the API 5L X65 steel melt boundary and the butter layer, indicating that the butter layer ERNiCr3 diposited was suitable to remove this microstructure. The ERNiCr3 butter layer has a complete austenitic microstructure with Type-I and Type-II Solidfication boundaries. retains its austenitic microstructure despite being dilution 30% than the API 5L X65 base metal. Microstructure of the HAZ in Austenitic Stainless Steel AISI 304L in a Welded Sample with ERNiCr3(W3) Fused to ER308L(W1) and ER309L(W2) Samples had less Grain Growth and the ferrite delta formation. The heat input generated by the W3 sample welding process is lower than the W1 and W2 samples. The filler metal ER308L and AISI 304L steel have created a more continuous interface due to the similarity of the chemical composition. The W3 sample represents the lowest angular distortion (residual stress). The dilution of the buttering in the weld metal lead to changed the chemical composition weld metal and the increase in the percentage of nickel in the zone that resulted in the weld metal W1 and W2 samples of ferrite delta and austenitic structure being observed that made the zone encourage to Solidification Cracking, but no cracking was found in the zone. The most match chemical composition observed in EDS linear analysis was for W1 and W3 samples. The W3 weld zone had the highest hardness due to the formation of complex carbides, NbC and TiC. The highest strength is related to the W3 sample. The smaller HAZ region with finer grains and lower delta ferrite, greater bonding of the weld metal to the primer layer, and higher weld metal alloying elements improved the strength of this sample. The different regions of the W3 sample exhibited the highest impact energy, due to the finer grain heat affected zone, the absence of delta ferrite and full austenitic structure. The fracture surface of the specimens all exhibits a soft fracture, except that the fracture surface of the W3 specimen has deeper and larger clavages, indicating greater ductility of the W3 specimen.
جوشکاري غير­مشابه فولاد کم آلياژ API 5L X65 به فولاد زنگ نزن آستنيتي AISI 304L و بررسي تأثير فلز پرکننده بر ريزساختار و خواص مکانيکي در حضور لايه­ي آستر چکيده اتصالات غيرمشابه فولاد زنگ نزن آستنيتي به فولاد کم آلياژ استحکام بالا کاربرد­هاي متعددي در بسياري از صنايع از قبيل صنايع هسته‌اي، نفت و گاز، پتروشيمي و پالايشگاه دارند. از مهم­ترين و پرکاربردترين انواع اين جوشکاري اين اتصالات دچار مشکلاتي همچون تنش پسماند، تشکيل فازها و ساختارهاي فولاد­­ها، به ترتيب مي‌توان به AISI 304L وAPI 5L X65 اشاره کرد. نامطلوب مي­باشند. داشتن اتصالي مطلوب و کارآمد باعث فولاد کم آلياژ به دليل متفاوت بودن خواص دو آلياژ همچون نقطه­ي ذوب، ضريب انبساط جلوگيري از اتلاف هزينه و مواد اوليه خواهد شد. جوشکاري اتصالات غيرمشابه فولاد زنگ نزن آستنيتي به حرارتي، ترکيب شيميايي فرآيندي دشوار و پيچيده مي­باشد. اغلب مشکلات متالورژيکي مي­شوند. بررسي خواص مکانيکي و ريزساختار اين نوع اتصالات در طراحي و همچنين از اين اتصالات شامل جدايش، تشکيل ترکيبات بين فلزي و ايجاد يک لايه با سختي و شکنندگي بالا در فصل مشترک فولاد کم آلياژ مي­باشند که منجر به افت خواص مکانيکي نظر ايمني حائز اهميت مي­باشد. استفاده از لايه منظور بررسي تأثير فلز پرکننده بر خواص اين اتصال از سه فلز پرکننده ER308L و ER309L آسترکاري و انتخاب فلز پرکننده مناسب از پارامترهايي مي­باشد که نقش اساسي در کنترل خواص اين اتصالات دارد. در اين تحقيق از لايه­ي آستري پايه نيکلي ERNiCr3 با ماهيت آستنيتي استفاده شد. به و ERNiCr3 در حضور لايه­ي توسط آزمون راديوگرافي مورد بررسي و تائيد قرار گرفت. پس از نمونه‌برداري به‌منظور آستري استفاده شد. بدين‌صورت که پس از ايجاد لايه­ي آستر بر روي فولاد کم آلياژ API 5L X65نمونه‌ها به مدت يک ساعت در دماي 650 درجه سانتي‌گراد، عمليات تنش‌زدايي صورت گرفت، سپس عمليات اتصال تکميل شد. براي اطمينان از سلامت اتصالات، تمامي مناطق جوشکاري شده بررسي ريزساختار، از ميکروسکوپ الکتروني روبشي، ميکروسکوپ نوري و شناساگر پراش تمام آستنيتي همراه با مرزهاي انجمادي نوعI- و نوعII- الکترون برگشتي استفاده شد. به‌منظور ارزيابي خواص مکانيکي اتصالات آزمون­هاي کشش مرکب و موضعي، ضربه مرکب و موضعي و سختي سنجي انجام شد. نتايج بررسي‌ها حاکي از اين است که هيچ ساختار تيغه­اي شکلي در مرز ذوب فولاد API 5L X65 و لايه آستر مشاهده نشد که بيانگر مناسب بودن لايه­ي آستر ERNiCr3 براي حذف اين ريزساختار مي­باشد. لايه­ي آستري ERNiCr3 ريزساختاري داشته و باوجود رقت 30 درصدي فلز پايه API 5L فصل مشترک پيوسته­تري ايجاد کرده­اند. نمونه­ي W3 نشان­دهنده،کمترين اعوجاج زاويه­اي X65 ماهيت آستنيتي خود را حفظ کرده است. ريزساختار منطقه­ي متاثر از حرارت ايجاد شده در فولاد زنگ نزن آستنيتي AISI 304L در نمونه­ي جوشکاري شده با فلز پرکننده ERNiCr3(W3) نسبت به نمونه­هاي ER308L(W1) وER309L(W2) رشد دانه و ايجاد فريت دلتاي کمتري داشته است. حرارت ورودي ايجاد شده ناشي از فرآيند جوشکاري نمونهW3 از نمونه­هاي W1و W2 کمتر مي­باشد. فلز پرکننده ER308L و فولاد AISI 304L به دليل تشابه ترکيب شيميايي (تنش پسماند) مي­باشد. رقت ايجاد شده و TiC مي­باشد. بيشترين استحکام مربوط به نمونه­ي W3 لايه­ي آستر در فلز جوش سبب تغيير ترکيب شيميايي شده و افزايش درصد نيکل در فلز جوش سبب شده که در نمونه­هاي W1 و W2 فريت دلتا حذف و ساختاري آستنيتي مشاهده شود که اين منطقه را مستعد به ترک خوردن انجمادي کرده، اما هيچ‌گونه ترکي در اين منطقه مشاهده نشد. بيشترين تطابق ترکيب شيميايي مشاهده شده در آناليز خطي EDS مربوط به نمونه­هاي W1 و W3 مي­باشد. منطقه جوش نمونهW3 بيشترين سختي را داشته که به علت تشکيل کاربيد­هاي کمپلکس و NbC مي­باشد. منطقه HAZ کوچک‌تر با نمونه­ي W3 مي­باشد. دانه­هاي ريزتر و فريت دلتاي کم­تر، پيوستگي بيشتر فلز جوش با لايه­ي آستر، عناصر آلياژي بالاتر فلز جوش سبب بهبود استحکام اين نمونه شده­اند. مناطق مختلف نمونه­ي W3 بيشترين انرژي ضربه را از خود نشان داد که به سبب ريزدانه­تر بودن مناطق متاثر از حرارت، عدم حضور فريت دلتا و ساختاري تمام آستنيتي مي­باشد. سطح شکست نمونه­ها همگي بيانگر شکستي نرم مي­باشند، با اين تفاوت که سطح شکست نمونه­ي W3 داراي حفرات عميق­تر و بزرگ‌تر مي­باشد که بيانگر انعطاف پذيري بيشتر فلز جوش کلمات کليدي: جوشکاري غيرمشابه، آسترکاري، جوشکاريGTAW، فولاد زنگ نزن آستنيتي AISI304، فولاد کم آلياژ API 5L X65، خواص مکانيکي موضعي.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی