بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، ارزیابی تغییرات سختی فلزات پایه و نواحی مختلف اتصال در جوشکاری غیر مشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی 316Ti و دوفازی 2304 با استفاده از فرایند قوس تنگستن-گاز و ارتباط آن با ریزساختار مورد بررسی قرار گرفت. به منظور ایجاد اتصال، از فلز پرکننده ER2209 استفاده شد. تصاویر میکروسکوپ نوری نشان داد، ریز ساختار ناحیه جوش شامل فریت به همراه آستنیت مرزدانهای، آستنیت ویدمن اشتاتن و آستنیت دروندانهای بود. همچنین، با توجه به نتایج آزمون سختی، با افزایش حرارت ورودی، به دلیل نرخ سرد شدن کمتر، ساختار درشت دانه تر شد. لذا، با افزایش حرارت ورودی، سختی فلز جوش کاهش یافت.
مقدمه
فولادهای زنگ نزن آستنیتی گروهی از فولادهای زنگنزن هستند که علاوه بر دارا بودن مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی عالی، توانایی حفظ ا ستحکام، چقرمگی و شکلپذیری ب سیار خوب را در محدوده دماهای سرمازایی و دماهای بالا از خود نشان میدهد. وجود عناصر آلیاژی فریتزا و آستنیتزا در ترکیب شیمیایی، باعث شکلگیری ساختارهای متفاوتی مانند تمام آستنیتی یا ترکیبی از آستنیت و فریت میگردد. علیرغم خواص مطلوب، فولادهای آستنیتی معمولی به علت حساسیت به ترک خوردگی تنشی، برای برخی از محیطها نظیر آب دریا یا سایر محیطهای حاوی کلر یا محیطهای ب سیار قلیایی انتخاب منا سبی به شمار نمیآید
فولادهای زنگ نزن دوفازی، دارای ریزساختاری شامل حدود 50% فریت و 50% آستنیت هستند. این فولادها به دلیل دارا بودن ترکیبی از خواص مناسب از جمله: مقاومت در برابر خوردگی بالا، خواص مکانیکی و جوشپذیری عالی، به طور گسترده در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی مورد استفاده قرار میگیرد. خواص فوق هنگامی ایجاد میگردد که تعادل فریت-آستنیت، تقریبا 50-50 باشد.
این فولادها میتوانند به دلیل مقاومت در برابر خوردگی تنشی در محیطهای حاوی کلر و گوگرد به جای فولادهای آستنیتی مورد استفاده قرار گیرند4] و.[5 امروزه، جوشکاری غیرمشابه فلزات به علت صرفه اقتصادی وکارایی بهتر در بسیاری از صنایع مختلف مانند صنایع نفت، گاز، شیمیایی، تولید نیرو و غیره مورد استفاده قرار میگیرد.
جوشکاری غیرمشابه، به عنوان یک روش اتصال شناخته میشود که درآن، فلزات با ترکیب شیمیایی، نقطه ذوب و ضریب انبساط حرارتی متفاوت، به یکدیگر متصل میشوند. ایجاد اتصال بدون عیب، یکی از مهمترین موضوعات در فرایندهای جوشکاری غیرمشابه در صنایع مذکور به شمار میرود. پارامترهای جوشکاری درکنار ترکیب شیمیایی فلزات پایه و پرکننده، ریزساختار را تعیین نموده و عاملی تاثیرگذار در تعیین مقاومت به خوردگی، خواص مکانیکی و جوشپذیری اتصال به حساب میآید
علیرغم بررسیهای بسیاری، روی فولادهای آستنیتی و دوفازی، مطالعات کمی در مورد جوشکاری غیرمشابه این دو فولاد صورت پذیرفته است. ورما و تایواد [7] نشان دادند که در مورد جوشکاری غیرمشابه فولادهای 316Ti و2205 که تو سط فرایند SMAW و الکترودهای E2209، E309L و E309LMo انجام شد، فلز جوش حاصل از الکترود E2209 در مقایسه با دو الکترود دیگر، از سختی بالاتری برخوردار بود.
جوشکاری فولاد آستنیتی 304L به فولاد سوپر دوفازی UNS S32750 ،به وسیله فرایند GTAW با استفاده از فلزات پرکننده ER309LMo و ER2594 را مورد مطالعه قرار دادند. نتایج نشان داد که ریزساختار فلز جوش حاصل از فلز پرکننده آستنیتی دارای ساختار فریت بین دندریتی1 در زمینه آستنیت و ریزساختار فلز جوش حاصل از فلز پرکننده سوپر دوفازی شامل زمینه فریتی، به همراه آستنیت ویدمناشتاتن2 در زمینه است.
هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر پارامترهای جوشکاری قوس تنگستن-گاز بر ریزساختار و توزیع سختی در فلزات پایه، جوش و نواحی متاثر از حرارت، در اتصال غیر مشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی 316Ti و فولاد زنگ نزن دوفازی 2304 با استفاده از فلز پرکننده ER2209 است.
مواد و روش تحقیق
در این پژوهش، از ورق فولادهای زنگ نزن آستنیتی - UNS S31635 - 316Ti و دوفازی UNS - 2304 S32304 - در حالت کار شده ا ستفاده شد. تو سط بر شکاری از ورقهای مورد ا ستفاده، نمونههای مورد نظر جهت جوشکاری با ابعاد 100×50×6 میلیمتر به دست آمد. از فلز پرکننده ER2209، به منظور ایجاد اتصال استفاده شد. ترکیب شیمیایی فلزات پایه و پرکننده در جدول1 آمده است.
جدول .1 ترکیب شیمیایی فلزات پایه و پرکننده.
طرح اتصال نمونهها به صورت جناقی یک طرفه و با زاویه شیار 70 درجه آماده شد. جوشکاری نمونهها، تو سط فرایند قوس تنگ ستن-گاز1 با جریان م ستقیم و قطبیت منفی2 در شدت جریانهای - 110 - I، 125 و 135 آمپر، ولتاژ - 15 - V ولت و به ترتیب در سرعتهای جوشکاری - 0,35 - S، 0,36 و 0,34 میلیمتر بر ثانیه انجام شد. پارامترهای جوشکاری در جدول 2 ذکر گردیده است. با استفاده از رابطه زیر، حرارت ورودی محاسبه گردید:
در این رابطه، بازده قوس بوده که برابر با 60% در نظر گرف ته میشود.[9] به منظور بررسی های ریزساختاری، از نمونههای جوشکاری شده در راستای عمود بر خط جوش، برشکاری صورت گرفت و پس از سمبادهزنی و پولیش، نمونههای مورد نظر با ا ستفاده از محلول ماربل - 50 میلیلیتر HCL، 50 میلیلیتر آب و10گرم - CuSO4 حکاکی گردید. سپس، ریزساختار نمونهها به وسیله میکروسکوپ نوری مورد ارزیابی گرفت. به منظور ارزیابی سختی فلزات پایه و جوش، از آزمون سختی سنجی ویکرز ا ستفاده شد.
