بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق به منظور بررسی تاثیر حرارت ورودی بر ریزساختار وخواص مکانیکی منطقه جوش فولاد VCN200، ورقهایی به ابعاد. 400x250x10 میلیمتر تهیه و بعد از پخزنی و آماده سازی کنار یکدیگر قرار داده شدند، سپس با الکترود روکشدار باکد E11018-M-H4 تحت پارامترهای جوشکاری مختلف در دو مرحله توسط جوشکار ماهر جوشکاریگردیدند، سپسآزمونهای غیر مخرب - بازرسی چشمی-مایع نافذ- اولتراسونیک و رادیوگرافی - و مخرب - آنالیزشیمیایی، کشش، خمش و سختیسنجی - بر روی جوشهای حاصل انجام شد، نتایج آزمونهای غیرمخرب، جوش هردو نمونه را تایید نمودند ولی نتایج آزمونهای مکانیکی متفاوت بودند به نحویکه استحکام کششی و مقادیر سختی نمونه اول - با حرارت ورودی پایینتر - بالاتر از نمونه دوم - با حرارت ورودی بالاتر - بوده است. همجنین بررسی ریز ساختار حاصل نشان داد که افت سختی و استحکام بدلیل تشکیل دانههای فریت، فریت سوزنی، مارتنزیت تمپرشده و ذرات پراکنده کاربید در فلز جو ش نمونه دوم در مقایسه با ریز ساختار فلز جوش نمونه اول بوده است که شامل: دانههای سوزنی فریت، مارتنزیت تمپرشده و پرلیت میباشد.
کلمات کلیدی: جوش پذیری، الکترود، فولاد VCN200
مقدمه
فولاد VCN200 نام تجاری شرکت بوهلر آلمان و از خانواده فولادهای کم آلیاژ کروم- نیکل-مولیبدن عملیاتحرارتی پذیر - - 3HTLA با استحکام بالا می باشد.[1] این فولادها در واقع فولادهای کم آلیاژ کوئنچ و تمپرشده هستند که حاوی تا %5 میزان کل عناصر آلیاژی و % 0/5-0/25 کربن بوده و توسط مجموعه ای عملیات حرارتی کوئنچ و تمپر به سطح استحکام مطلوب میرسد.[2] میزان کربن زیادتر این فولادها باعث سختی بالاتر و چقرمگی کمتر شده و بنابراین در مقایسه با فولادهای کم آلیاژ کوئنچ و تمپرشده، حساسیت بیشتری به ترک خوردن هیدروژنی خواهند داشت. فولادهای HTLA معمولا در حالت آنیل شده یا در حالت تمپر بیش از حد جوشکاری میشوند، مگر آن که هدف از جوشکاری، تعمیر قطعه باشد که در این حالت معمولا آنیل کردن یا تمپرکردن بیش از حد قطعه کار - فلز پایه - قبل از جوشکاری عملی نیست. بلافاصله پس از جوشکاری، کل قطعه جوشکاری شده عملیات حرارتی میشود، بدین صورت که مجددا آستنیته و سپس کوئنچ و تمپر میشود تا استحکام لازم بدست آید و یا حداقل تنش زدایی شده یا به منظور جلوگیری از ترک خوردن هیدروژنی، تمپر شود.
از مهمترین خواص این فولادها استحکام و سختی بالا، مقاومت به سایش و همچنین چقرمگی مناسب می باشد، همچنین به علت حضور مولیبدن، استحکام گرم مناسبی تا درجه حرارت 600 درجه سانتیگراد از خود نشان می دهند لذا در طبقه بندی شرکت بوهلر جزء فولادهای ابزار سردکار و گرم کار کم آلیاژ، محسوب میگردند.[3] از این فولادها جهت ساخت قالبهای آهنگری، صفحات پرس، لوله های مورد استفاده در فشار و دمای بالا و... استفاده میشود3 ]و.[2 وجود عناصر آلیاژی کروم، نیکل و مولیبدن در ترکیب شیمیایی این فولادها، باعث افزایش سختی پذیری و کاهش جوشپذیری آنها گردیده است. لذا در صنعت خانواده فولادهای VCN جزء فولادهایی با قابلیت جوشپذیری پایین معروف هستند5 ]و.[4 از انواع فرایندهای متداول جوشکاری برای اتصال این فولادها استفاده میشود. مهمترین مشکل جوشکاری این فولادها تمایل به تشکیل ترک سرد و گرم - در منطقه جوش و همچنین - 4 HAZ میباشد که برای رفع این مشکل استفاده از دماهای پیشگرم و بین پاسی مناسب، پسگرمایی، انتخاب الکترود و همچنین پارامترهای صحیح جوشکاری، پیشنهاد شده است.[6]تحقیق حاضر نیز به بررسی تاثیرحرارت ورودی جوشکاریSMAW برریز ساختار و همچنین خواص مکانیکی منطقه جوش فولاد VCN200 میپردازد.
روش تحقیق
جهت انجام تحقیق از فولاد VCN200 با ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی ارائه شده در جدول - - 1 استفاده شد. برای این منظور ورق هایی از فولاد مذکور به ابعاد 400x250x10 میلیمتر تهیه و بعد از ماشین-کاری و سنگزنی لبهها و پخسازی کنار یکدیگر توسط نگهدارنده مستقر شدند تا طرح اتصال لب به لب جناغی دوطرفه، با زاویه 60°، درز ریشه 2 5میلیمتر و سطح ریشه1 6میلیمتر حاصل گردد. سپس از الکترود با ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی ارائه شده در جدول - - 2 با کد E11018-M-H4 در دو مرحله استفاده گردید و جوشکاری اتصالات توسط جوشکار ماهر صلاحیت دار انجام شد، جدول - 3 - شرایط جوشکاری نمونه ها را نشان میدهد. همچنین مطابق با جدول - - 4 نمونه ها در دو مرحله با پارامترهای جوشکاری مختلف - آمپر، ولتاژ، سرعت-جوشکاری و... - ، به یکدیگر اتصال داده شدند. لازم به یادآوری است مقدار حرارت ورودی جوشکاری مطابق با رابطه زیر محاسبه میگردد:[7]
سپس به منظور بررسی قابلیت جوش پذیری - عدم وجود ترک وحفره - آزمونهایغیرمخرببازرسی-چشمی، مایعنافذ - PT - ، اولتراسونیک - - UT و رادیوگرافی - - RT، بر روی کلیه اتصالات جوشکاری شده انجام شد، بعد از تایید نهایی - توسط آزمونهای غیرمخرب - قطعات جهت تهیه نمونه آزمونهای آنالیزشیمیایی، متالوگرافی، کشش، خمش و سختی سنجی، ماشینکاری گردیدند. آزمون متالوگرافی با استفاده از یک دستگاه میکروسکپ نوری مجهز به سیستم آنالیز تصویری در حالت بعد از اچ - نایتال - %2 بر روی منطقه جوش نمونه ها انجام گردید. آزمونهای کشش، خمش ریشه و رویه جوش و همچنین سختی سنجی مطابق با استانداردهای ASME Section IX و ASTM E92 بر روی نمونهها انجام گردید.
