14370

12988

كارشناسي ارشد

جوشكاري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1397

سيزده، ۸۳ص.: مصور، جدول، نمودار

محمود منيرواقفي

علي اشرفي

علي شفيعي، مهدي علي زاده

1397/12/04

كتابنامه

مواد

مهندسي مواد

1397/12/05

ID12988

1 چکیده در صنایع نفت و گاز به علت حضور عوامل خورنده ترکیبات گوگردی و سایش بین قطعات مشکالتی نظیر خوردگی آسیبهای هیدروژنی و خوردگی توأم با سایش همواره مسئلهساز هستند یکی از راهکارهای مهندسی برای جلوگیری از این آسیبها استفاده از روکشی از آلیاژهای با مقاومت سایشی و خوردگی باالتر بر روی فوالدهای ارزانتر است از اینرو در پژوهش حاضر به منظور افزایش عمر کاری نشیمنگاه والوهای پاالیشگاه اصفهان به بررسی ریزساختار خواص مکانیکی خوردگی و خوردگی توام با سایش و همچنین مقاومت به ترک هیدروژنی HIC در روکشهای فوالد زنگنزن سوپرمارتنزیتی 410NiMo پرداخته شد فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن گاز در دو سرعت عملیاتی مختلف برای اعمال روکشها به کار گرفته شد نمونههای تند و کند بدین صورت که سرعت حرکت خطی الکترود در هر دو نمونه یکسان بود و افزایش سرعت در روکش تند با افزایش پهنای پاسهای جوش صورت پذیرفت زمان کل فرآیند در نمونهی تند 55 کاهش یافت و محاسبات نشان داد حرارت ورودی صرفا 53 افزایش یافته است در ادامه عملیات حرارتی دو مرحلهای بر روکشها اعمال شد برای بررسی اثر تغییر سرعت روکشکاری بر ریزساختار و ترکیب شیمیایی روکشها از آنالیز XRD و OES کمک گرفته شد نتایج نشان داد که در ترکیب شیمیایی درصد آستنیت و ریزساختار روکشها دو نمونهی تند و کند تفاوت چندانی وجود ندارد تستهای مکانیکی افت قابل مالحظهی سختی سطح را در اثر روکشکاری نشان دادند منتهی خواص مکانیکی زیرالیه نظیر استحکام کششی و تافنس تغییر محسوسی از خود نشان ندادند اثر روکش در متوقف کردن ترکها در تست خمش و ضربه به وضوح مشاهده شد و این اثر به تشکیل الیههای ظریف آستنیتی در بین شاخههای مارتنزیت نسبت داده شد بررسی سطح مقطع نمونههای آزمون ترک هیدروژنی هیچگونه ترکی را در داخل روکش زیرالیه یا مرز بین این دو نشان نداد و کارایی الیههای آستنیت در ممانعت از نفوذ هیدروژن به ساختار کامال اثبات شد در نهایت خواص خوردگی و تریبوخوردگی این دو روکش با روکش متداول پاالیشگاه یعنی زنگنزن 014 مقایسه شد ساختار دوفازی 410NiMo مقاومت به خوردگی یکنواخت و همچنین خوردگی حفرهای بهتری نسبت به ساختار مارتنزیتی 014 از خود نشان داد و تعداد و اندازهی حفرات بهطور قابل مالحظهای کاهش یافت در آزمون تریبوخوردگی نمونهی مارتنزیتی 014 نسبت به نمونههای سوپرمارتنزیتی رفتار ریپسیواسیون ضعیفتری را در حین سایش از خود نشان داد بروز پدیدهی خستگی سایشی حجم سایشی نمونهی 014 را نسبت به نمونههای تند و کند 3 برابر کرد در نهایت با توجه به ضوابط استاندارد 5710 NACE MR روکشهای سوپرمارتنزیتی سختی مورد قبول برای کار در محیط ترش را ندارد اما ریزساختار مناسب شامل کسر حجمی مناسب از آستنیت و به تبع آن مقاومت کافی به نفوذ هیدروژن را دارند که در آزمون HIC اثبات گردید به عالوه با توجه به میزان بهبود حاصل شده در رفتار خوردگی و تریبوخوردگی بعد از تغییر نوع فیلر از مارتنزیتی به سوپرمارتنزیتی و با احتساب تفاوت قیمت این دو نوع فیلر جایگزینی این فیلرها در مقیاس صنعتی کامال منطقی است از طرفی ثابت شد افزایش سرعت عملیات روکشکاری در محدوده ی پارامترهای استفاده شده در این پژوهش تا ثیر نامطلوبی در خواص روکشهای سوپرمارتنزیتی ندارد و کاهش زمان فرآیند با استفاده از تکنیک عریضتر کردن مهرههای روکش کامال هوشمندانه است کلمات کلیدی روکشکاری خوردگی سولفید هیدروژن 515 ASTM A سوپر مارتنزیتی ER410NiMo

84 Cladding of 410NiMo supermartensitic stainless steel on A515 high strength carbon steel substrate using GTAW process and evaluation of Its corrosion and mechanical properties Alireza Akbari Alireza Akbari@ma iut ac ir Date of submission 2019 2 4 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor M Monir vaghefi vagh mah@cc iut ac irAbstractcorrosion wear corrosion and hydrogen induced damages are common challenges in the oil and gasindustries Overlay cladding of corrosion resistance alloys on common carbon steels is one of thebest engineering ideas for solving these problems In this study microstructural mechanical proper ties and corrosion resistance of 410NiMo super martensitic stainless steel clads on valve s seats ofEsfahan oil refining company EORC were investigated DCEP GTAW welding technique wasused with 2 operating speeds slow and fast Literally the linear moving speed of electrode wassame in samples but in fast sample total speed of cladding was increased by increasing the widthof clad s beads and calculations have been shown 55 decrease in operating time increase heat inputby 35 XRD patterns shown the formation of austenite phase in martensitic microstructural aftertwo step heat treatment Composition OES analysis Corrosion resistance cyclic polarization andmicrostructure were so similar in these samples The hardness of surface was lowered than substratebut other mechanical properties like yield stress and toughness of substrate were not changed afterwelding and PWHT Good bending and impact behavior was related to the formation of austenitelathes seemingly Also this phase trapped all penetrated hydrogen during HIC test and preventedfrom its diffusion to substrate Current filler material using in EORC for cladding is 410 S S andeffects of changing this filler to 410NiMo was investigated by corrosion and tribocorrosion tests Super martensitic samples had higher resistance to uniform and pitting corrosion Size and numberof pits decreased when the filler was 410NiMo After tribocorrosion tests volume loss of 410 cladwas 2 3 times more than 410NiMo samples and dynamic repassivation of 410NiMo claddings duringwearing cycles was so better than 410 sample SEM photos shown fatigue wear mechanism activatedin 410 samples and caused to the formation of a deep groove in the center of wear line Conclusionssay these overlays not accepted in NACE MR0175 criteria due to hardness limits but have suitablemicrostructure for using in sour environments that included austenite for increase corrosion re sistance and decrease hydrogen penetration besides martensite for increase resistance to wear Thisnew generation of 410 filler has a low price heat treatment ability better corrosion and wear corro sion behavior the low potential of hydrogen cracking and in one word 410NiMo is a smart replace ment for regular martensitic clads Also the increase of cladding speed in the range which purposedin this research hasn t bad effect on claddings of this filler Keywords Cladding Overlay Corrosion A515 supermartensitic 410NiMo H 2S

محمود منيرواقفي

علي اشرفي

علي شفيعي، مهدي علي زاده