بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، اتصال غیر مشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 316L و فولاد کم آلیاژ استحکام بالای API X70 به روش جوشکاری قوسی تنگستن-گاز و با استفاده از فلز پرکننده ER316L مورد مطالعه قرار گرفت. برای بررسی تاثیر حرارت ورودی بر روی خواص مکانیکی اتصال، جوشکاری در سه حرارت ورودی 0/73 KJ/mol ، 0/84 و 0/97 انجام شد. برای ارزیابی خواص مکانیکی، آزمون کشش طبق استاندارد ASTM E8، آزمون ضربه طبق استاندارد ASTM E23 و همچنین آزمون سختیسنجی و ریزسختیسنجی انجام شد.
سطوح شکست نمونه های آزمون کشش و ضربه توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. در آزمون کشش تمامی نمونه ها از ناحیه متاثر از حرارت فلز پایه فولاد کم آلیاژ استحکام بالای X70 و به صورت نرم دچار شکست شد. نتایج نشان داد که با افزایش حرارت ورودی و کاهش میزان فریت، استحکام نهایی کاهش یافت. همچنین نتایج آزمون ضربه نشان داد که با افزایش حرارت ورودی به دلیل کاهش میزان فریت و افزایش میزان آستنیت انرژی ضربه افزایش مییابد.
مقدمه
فولادهای زنگ نزن از وسیعترین آلیاژهای ویژه ای هستند که اغلب برای مقاومت در برابر خوردگی توسعه یافته اند. فولادهای زنگ نزن آستنیتی بزرگترین گروه فولادهای زنگ نزن هستند و فولاد 316 و 304 پرمصرفترین فولادهای زنگ نزن آستنیتی میباشند .[1] این فولادها به طور کلی بسیار جوشپذیر تلقی میشوند ولی از جهت دیگر مشکلاتی از قبیل ترک گرم و پدیده حساس شدن در فلز جوش و ناحیه متاثر از حرارت این فولادها به وجود میآید که برای حل مشکل استفاده از نوع کم کربن نظیر 316L و 304L در جوشکاری رواج پیدا کرده است
فولادهای کم آلیاژ استحکام بالا - HSLA - کاربرد گسترده ای از جمله کاربرد در خطوط انتقال نفت و گاز را دارا میباشند. امکان دستیابی به راندمان انتقال بالا با ساخت لوله های انتقال با استفاده از فولادهای استحکام بالا که امکان استفاده از فشار کاری بالاتر و نرخ انتقال بالا را مهیا میسازند، امکان پذیر خواهد بود. جوشکاری غیرمشابه به دلیل منافع اقتصادی و همچنین استفاده کامل از عملکرد برجسته دو فلز مختلف مانند استحکام و مقاومت به خوردگی به طور گستردهای در صنایع نفت و گاز استفاده میشود .
لابانفسکی [4]، با بررسی ریزساختاری و خوردگی اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستتنیتی AISI 316L به فولاد زنگ نزن دوفازی 2205 با روش جوشکاری زیر پودری بیان کرد حرارت ورودی تأثیر قابل ملاحظه ای بر روی خواص مکانیکی ندارد. همچنین بیان کرد HAZ سمت فولاد دوفازی، به علت پدیده درشت شدن دانه ها و همچنین رسوبات آستنیت سوزنی از مقاومت به خوردگی تنشی کمتری برخوردار است.
مندوزا و همکارانش [5] ، با بررسی میکرو ساختار و خواص اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن دوفازی 2507 و فولاد کم آلیاژ استحکام بالای API-X52 با فلز پرکننده 2209 به روش GTAW نشان دادند در پاس های متفاوت ریزساختارهایی متفاوت در فلز جوش تشکیل می شود. آنها این اختلاف ریزساختاری را تفاوت سیکل های حرارتی در پاس های مختلف و باز گرمایش فلز پایه دانستند. آنها همچنین نشان دادند تفاوت در سیکل های حرارتی در هر پاس میتواند بر میزان آستنیت ، رسوبات ، فریت و رشد دانه ها تأثیر بگذارد.
مواد و روش تحقیق
در این پروژه از ورق فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 316L و ورق فولاد کم آلیاژ استحکام بالای API 5L X70 به ابعاد 100 70 10 mm به عنوان مواد اولیه استفاده شد. شماتیک طرح اتصال و مشخصات ابعادی آن در شکل 1 نشان داده شده است. برای جوشکاری نمونه ها از فلز پرکننده زنگ نزن آستنیتی ER316L-16 استفاده شد. ترکیب شیمیایی فلزات پایه و فلز پرکننده در جدول 1 آورده شده است.
شکل .1 شماتیک طرح اتصال.
جدول .1 ترکیب شیمیایی فلزات پایه و پرکننده بر حسب درصد وزنی.
جوشکاری نمونه ها توسط فرایند GTAW و با گاز محافظ آرگون 99/99% و در 5 پاس و با استفاده از فلز پرکننده ER316L در سه حرارت ورودی 0/73 KJ/mol ، 0/84 و 0/97 انجام شد. پارامترهای جوشکاری در جدول 2 نشان داده شده است.
جدول .2 پارامترهای جوشکاری.
به منظور تعیین درصد فازهای فریت و آستنیت فلزات جوش و فلزات پایه از دستگاه فریت اسکوپ مدل FMP30 ساخت شرکت Fischer روسیه استفاده گردید. ابعاد نمونه ی تست کشش طبق استاندارد ASTM E8 در نظر گرفته شد
