15305

13743

كارشناسي ارشد

جوشكاري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1398

چهارده، 90ص. : مصور، جدول، نمودار

مرتضي شمعانيان، عباس بهرامي

علي شفيعي، عبدالمجيد اسلامي

1398/09/04

كتابنامه

مهندسي مواد و متالورژي

مهندسي مواد

1398/09/04

2579956

چكيده اتصاالت غيرمشابه فوالد زنگ نزن آستنيتي به فوالد كم آلياژ استحكام باال كاربردهاي متعددي در بسياري از صنايع از قبيل صنايع هستهاي نفت و گاز پتروشيمي و پااليشگاه دارند از مهمترين و پركاربردترين انواع اين فوالدها به ترتيب ميتوان به AISI 304L و 56 API 5L X اشاره داشت جوشكاري اين اتصاالت دچار مشكالتي همچون تنش پسماند تشكيل فازها و ساختارهاي نامطلوب ميباشند داشتن اتصالي مطلوب و كارآمد باعث جلوگيري از اتالف هزينه و مواد اوليه خواهد شد جوشكاري اتصاالت غيرمشابه فوالد زنگ نزن آستنيتي به فوالد كم آلياژ به دليل متفاوت بودن خواص دو آلياژ همچون نقطهي ذوب ضريب انبساط حرارتي تركيب شيميايي فرآيندي دشوار و پيچيده ميباشد اغلب مشكالت متالورژيكي اين اتصاالت شامل جدايش تشكيل تركيبات بين فلزي و ايجاد يك اليه با سختي و شكنندگي باال در فصل مشترك فوالد كم آلياژ ميباشند كه منجر به افت خواص مكانيكي ميشوند بررسي خواص مكانيكي و ريزساختار اين نوع اتصاالت در طراحي و همچنين از نظر ايمني حائز اهميت ميباشد استفاده از اليه آستركاري و انتخاب فلز پركننده مناسب از پارامترهايي ميباشند كه نقش اساسي در كنترل خواص اين اتصاالت داشته است در اين تحقيق از اليهي آستري پايه نيكلي 3 ERNiCr با ساختار آستنيتي استفاده شد به منظور بررسي تأثير فلز پركننده بر خواص اين اتصال با توجه به تحقيقات پيشين و گستردگي فلزات پركننده مصرفي از فلزات پركننده پركاربرد ER308L و ER309L و 3 ERNiCr در حضور اليهي آستري استفاده شد به اين صورت كه ابتدا اليهي آستر بر روي نمونههاي فوالدي كم آلياژ 56 API 5L X ايجاد شد و عمليات تنشزدايي به مدت يك ساعت در دماي 156 درجه سانتيگراد انجام شد سپس عمليات اتصال تكميل شد براي اطمينان از سالمت اتصاالت تمامي مناطق جوشكاري شده توسط آزمون راديوگرافي مورد بررسي و تائيد قرار گرفت پس از نمونهبرداري بهمنظور بررسي ريزساختار از ميكروسكوپ الكتروني روبشي ميكروسكوپ نوري و شناساگر پراش الكترون برگشتي استفاده شد بهمنظور ارزيابي خواص مكانيكي اتصاالت آزمونهاي كشش تركيبي و موضعي ضربه مركب و موضعي و سختي سنجي انجام شد ريزساختار منطقهي متاثر از حرارت ايجاد شده در فوالد زنگ نزن آستنيتي AISI 304L در نمونهي جوشكاري شده با فلز پركننده 3 WNiCr3 ERNiCr نسبت به نمونههاي W308 ER308L و W309 ER309L رشد دانه و ايجاد فريت دلتاي كمتري داشته است حرارت ورودي ايجاد شده ناشي از فرآيند جوشكاري نمونه 3 WNiCr از نمونههاي 803 W و 903 W كمتر شد فلز پركننده ER308L و فوالد AISI 304L به دليل تشابه تركيب شيميايي فصل مشترك پيوستهتري ايجاد كردهاند نمونهي 3 WNiCr نشاندهندهي كمترين اعوجاج زاويهاي تنش پسماند ميباشد رقت ايجاد شده اليهي آستر در فلز جوش سبب تغيير تركيب شيميايي شده و افزايش درصد نيكل در فلز جوش سبب شده كه در نمونههاي 803 W و 903 W فريت دلتا حذف و ساختاري آستنيتي مشاهده شود كه اين منطقه را مستعد به ترك خوردن انجمادي كرده اما هيچگونه تركي در اين منطقه مشاهده نشد بيشترين تطابق تركيب شيميايي مشاهده شده در آناليز خطي EDS مربوط به نمونههاي 803 W و3 WNiCr ميباشد منطقه جوش نمونه 3 WNiCr بيشترين سختي را داشته كه به علت تشكيل كاربيدهاي پيچيده و NbC و TiC ميباشد نمونهي 3 WNiCr با افزايش 13 مگاپاسكالي داراي بيشترين استحكام ميباشد منطقه HAZ كوچكتر با دانههاي ريزتر و فريت دلتاي كمتر پيوستگي بيشتر فلز جوش با اليهي آستر و عناصر آلياژي باالتر فلز جوش سبب بهبود استحكام اين نمونه شدهاند مناطق مختلف نمونهي 3 WNiCr بيشترين انرژي ضربه را از خود نشان داد كه به سبب ريزدانهتر بودن مناطق متاثر از حرارت عدم حضور فريت دلتا و ساختاري تمام آستنيتي ميباشد ديمپل هاي مشاهده شده و عدم حضور كليواژ در سطح شكست نمونهها همگي بيانگر شكستي نرم ميباشند كلمات كليدي جوشكاري غيرمشابه آستركاري GTAW فوالد زنگ نزن آستنيتي AISI304L فوالد كم آلياژ 56 API 5L X خواص مكانيكي موضعي

89AbstractDissimilar welding between austenitic stainless steel and high strength low alloy steel HSLA have numerous applications such as nuclear oil and gas petrochemical refinery One of the most important and widely used types of steel are the AISI 304L and API 5LX65 respectively Welding of these joints has problems such as residual stresses undesirable phases and structures Having a desirable and efficient joint will avoid costlywaste of raw materials Welding of dissimilar austenitic stainless steel joints to low alloysteel due to different properties of the alloy such as melting point thermal expansioncoefficient chemical composition etc is a difficult and difficult process Most ofmetallurgical problems of these joints include segergasion formation of intermetalliccompounds and the formation of a brittle layer in the low alloy steel joint which results inloss of mechanical properties Investigation of the mechanical and microstructuralproperties of these types of joints is important in design as well as safety Using a butteringand selecting the appropriate filler metal are some of the parameters that have an importantinfluence on the properties of these joints In this study the nickel base buttering ofERNiCr3 with nature was used So that after the buttering diposited on low alloy API 5LX65 specimens heat treated for stress relief for one hour at 650 C Then using fillermetals the joint operation was completed To ensure the security of the joints all weldedwere examined and verified by radiography testing After sampling To investigate themicrostructural properties scanning electron microscopy optical microscopy and Energydispersive detector were used In order to evaluate the mechanical properties ofjoints tensile combinatorial and local impact combinatorial and local microhardness testswere performed No blade shaped structures were observed at the API 5L X65 steel meltboundary and the butter layer indicating that the butter layer ERNiCr3 diposited wassuitable to remove this microstructure The ERNiCr3 butter layer has a complete austeniticmicrostructure with Type I and Type II Solidfication boundaries retains its austeniticmicrostructure despite being dilution 30 than the API 5L X65 base metal Microstructureof the HAZ in Austenitic Stainless Steel AISI 304L in a Welded Sample withERNiCr3 W3 Fused to ER308L W1 and ER309L W2 Samples had less Grain Growthand the ferrite delta formation The heat input generated by the W3 sample weldingprocess is lower than the W1 and W2 samples The filler metal ER308L and AISI 304Lsteel have created a more continuous interface due to the similarity of the chemicalcomposition The W3 sample represents the lowest angular distortion residual stress Thedilution of the buttering in the weld metal lead to changed the chemical composition weldmetal and the increase in the percentage of nickel in the zone that resulted in the weldmetal W1 and W2 samples of ferrite delta and austenitic structure being observed thatmade the zone encourage to Solidification Cracking but no cracking was found in thezone The most match chemical composition observed in EDS linear analysis was for W1and W3 samples The W3 weld zone had the highest hardness due to the formation ofcomplex carbides NbC and TiC The highest strength is related to the W3 sample Thesmaller HAZ region with finer grains and lower delta ferrite greater bonding of the weldmetal to the primer layer and higher weld metal alloying elements improved the strengthof this sample The different regions of the W3 sample exhibited the highest impactenergy due to the finer grain heat affected zone the absence of delta ferrite and fullaustenitic 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 Keywords Dissimilar weld GTAW AISI 304L HSLA API 5L X65 Local mechanicalproperties

مرتضي شمعانيان، عباس بهرامي

علي شفيعي، عبدالمجيد اسلامي