بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این مطالعه بررسی تأثیر آخال، بر ریزساختار در مورد جوشکاری فولاد API 5L Grade B با روش جوشکاری SMAW مورد استفاده در خطوط انتقال گاز میباشد. نمونههای جوشکاری شده حاوی آخال پایه تیتانیم، بوسیله الکترودهای حاوی اکسید تیتانیم با درصدهای متفاوت، که به روش غوطه وری روی پوشش الکترود پوششدهی شده بودند آماده شدند. پس از انجام جوشکاری ارتباط بین ریز ساختار بوجود آمده و آخالهای موجود، با استفاده از میکروسکوبهای نوری و الکترون روبشی مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشانگر این موضوع بود که با افزایش مقدار اکسید تیتانیم الکترود، میزان آخال و تیتانیم در فلز جوش، افزایش یافته و به تبع آن فاز فریت سوزنی نیز افزایش مییابد. البته با عبور از میزان بهینه آخال، افزایش تیتانیم موجود در ساختار فلز جوش و همچنین تغییر سرعت سرمایش، آخالها در نمونه جوشکاری شده بوسیله الکترود با 35 درصد افزایش وزنی پوشش با افزودن تیتانیم اکسید، به عنوان مکان مرجح جوانهزنی فریت سوزنی عمل نکرده اند. در نتیجه درصد تیتانیم افزوده شده از جمله مهمترین عوامل در عمل کردن آخالها به عنوان مکانهای مرجح جوانه زنی فریت سوزنی در ریزساختار فلز جوش میباشد.
کلمات کلیدی: آخالها، فریت سوزنی، جوشکاری قوس الکتریکی، فولادهای API 5L Grade B
مقدمه
الکترودهای با پوشش سلولزی امروزه به طور گسترده ای در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی استفاده میشوند. در دو دههی اخیر، تحقیقات زیادی روی خواص مکانیکی نظیر استحکام کششی و چقرمگی شکست فلز جوش فولادهای پیشرفته انجام شده است. بهینهترین خواص مکانیکی در ریزساختار قفلشونده فریت سوزنی که دارای ساختار ریزدانه فریت و همچنین با زاویه مرزدانه زیاد میباشد، مشاهده شده است.[1-4] اندازه دانه آستنیت، نرخ سرد شدن و نحوه توزیع آخال غیر فلزی از جمله عوامل مهم جوانهزنی فریت سوزنی میباشد، که این فاز بوجود آمده از جمله عوامل تأثیرگذار بر خواص مکانیکی فلز جوش میباشد.[5-8] از میان عوامل موثر بر جوانهزنی فریت سوزنی، بیشترین گزارشها مربوط به جوانهزنی درون دانهای بر روی آخال غیر فلزی میباشد. همچنین مکانهای مرجح جوانهزنی فاز فریت سوزنی به شدت با اندازه آخال، چگالی و ترکیب شیمیایی آنها کنترل میشود.[9-16]
در مورد الکترودهای متداول دارای پوشش، با استفاده از نانو تکنولوژی و یا افزودن عناصر مفید غیر فلزی به پوشش، میتوان خواص مکانیکی و ریزساختار را تا حد زیادی بهبود بخشید. بهتازگی نسل جدیدی از الکترودهای دارای پوشش برای بهبود خواص ماده، با افزودن نانوذرات اکسیدی به پوشش الکترودها تولید شده اند. از جمله این الکترودها میتوان به الکترود حاوی نانو ذرات اکسید تیتانیم در پوشش الکترود اشاره کرد که، به وضوح آخال حاوی تیتانیم درون دانههای آستنیتی قابل مشاهده هستند و این عامل منجر به بهبود خواص ماده شده است-18] .[17 بررسی خواص مکانیکی و ساختار فلز جوش فولادهای مورد استفاده در صنعت انتقال خطوط گاز کشور، از اهمیت بسزایی برخوردار است که در این مورد مطالعهی متالورژیکی جامعی انجام نشده است. بنابراین هدف از این مطالعه، بررسی تأثیر آخال غیر فلزی بر ریزساختار API 5L Grade B به روش جوشکاری الکترود دستی میباشد. نمونههای جوشکاری شده حاوی آخال پایه تیتانیم، بوسیله الکترودهایAWS E6010 حاوی تیتانیم اکسید با درصدهای متفاوت، که به روش غوطه وری روی پوشش الکترود پوششدهی شده بودند آماده شدند. پس از انجام جوشکاری ارتباط بین ریز ساختار بوجود آمده و آخالهای موجود، بوسیله تصاویر بدست آمده از میکروسکوپ نوری و الکترون روبشی، بررسی شد.
مواد و روش تحقیق
در این پژوهش برای افزودن اکسید تیتانیم به الکترودهای جوشکاری E6010 با ترکیب موجود در جدول 1، از روش غوطه وری استفاده شده است.
جدول.1 ترکیب شیمیایی هسته سیم جوش الکترودE6010
برای تهیهی دوغاب مورد استفاده در مطالعه، از ترکیب 80گرم اکسید تیتانیم خالص و 135 میلیلیتر سولفوریک اسید غلیظ 98 %استفاده شد. با هم زدن آهسته و حرارت دادن ترکیب اکسید تیتانیم و اسید سولفوریک تا دمای 60 درجه به مدت 25 دقیقه بوسیله دستگاه هم زن و گرمکن دوغاب مطلوب آماده شد. الکترودها پس از غوطهوری در دوغاب در دمای 40 درجه سانتیگراد و به مدت 48 ساعت درون کوره در قرار گرفتند - الکترود نوع دوم - . پس از این مرحله تعدادی از الکترودهای تهیه شده، به صورت همگن به پودر TiO2 آغشته شد و دوباره در کوره برای پخت قرار گرفت تا بدین ترتیب نوع سوم از الکترودها آماده شود. وزن الکترودهای استاندارد مورد استفاده در این مطالعه با پوشش استاندارد 17 گرم بود که مشخصات دیگر الکترودهای تهیه شده نیز به صورت خلاصه در جدول2 آورده شده است.
جدول .2 درصد وزنی الکترودهای تهیه شده در این مطالعه.
