بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این پژوهش بررسی اثر حرارت ورودی در فرایند قوس تنگستن-گاز بر ریزساختار فلز جوش غیرمشابه فولادهای AISI316 و A387-Gr.91 میباشد. برای این منظور، بررسیهای ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیزگر EDS انجام گرفت. تصاویر میکروسکوپ نوری نشان داد که ساختار فلز جوش دندرتی بود و با افزایش حرارت ورودی تمایل به تشکیل دندریت ستونی در مقایسه با دندریت هم محور، افزایش یافت .
بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مشخص کرد که فازهای ثانویه در نواحی بین دندریتی تشکیل شدهاند و با افزایش حرارت ورودی تعداد و اندازه آنها افزایش یافته است. با ارزیابی ترکیب شیمیایی مرکز دندریت و ناحیه بین دندریتی با استفاده از آنالیزEDS، مشاهده شد که جدایش عناصر آلیاژی به نواحی بین دندریتی روی داده است و این مسئله به عنوان عامل اصلی تشکیل فازهای ثانویه در نواحی بین دندریتی شناسایی گردید. بررسی ترکیب شیمیایی فازهای ثانویه نشان داد که این فازها از نوع کاربیدهای MC نظیر NbC - و - TiC ، فاز لاوه و فازهای اکسیدی غنی از آلومینیوم و تیتانیوم هستند. همچنین مشخص شد که تغییرات حرارت ورودی تاثیر قابل توجهی بر نوع و ترکیب شیمیایی فازهای ثانویه نداشته است.
-1 مقدمه
فولاد مقاوم به حرارت A387-Gr.91 در لوله کشی اصلی بخار و قسمت هدر1 بویلرهای با فشار فوق بحرانی بهکار میرود. از طرفی فولادهای زنگنزن آستنیتی نظیر AISI316 در قسمت سوپرهیتر2 و ریهیتر3 بویلرها استفاده میشوند. بنابراین اتصال غیرمشابه فولاد Gr.91 به فولادهای آستنیتی نظیر AISI316 در بویلرها کاربرد فراوان دارد
تفاوت ضریب انبساط حرارتی فولادهای آستنیتی و فولاد Gr.91 و همچنین احتمال مهاجرت کربن از فولاد Gr.91 به فلزجوش از جنس فولاد آستنیتی و ترد نمودن آن، موجب محدودیت در استفاده از فلز پرکننده از جنس فولاد زنگنزن آستنیتی، به ویژه در دمای کاری بیش از 315 درجه سانتیگراد، میشوند. به همین دلیل برای کاربرد در دمای بیش از این مقدار از فلز پرکننده پایه نیکل استفاده میگردد. با توجه به حضور گوگرد، کلر و وانادیوم در محیط کاری اتصال در بویلر، به نظر میرسد که ERNiCrMo-3 انتخاب مناسبی به عنوان فلز پرکننده باشد
یکی از فرایندهای رایج برای جوشکاری فولادهای کروم-مولیبدن نظیر Gr.91 به فولادهای زنگنزن آستنیتی، فرایند جوشکاری قوس تنگستن-گاز4 میباشد که از روشهای جوشکاری ذوبی است. هنگام جوشکاری ذوبی با استفاده از پرکنندههای پایه نیکل، ساختار فلز جوش حاصل، انجمادی میباشد که این ساختار موجب کاهش خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی میگردد. کاهش خواص جوش در نتیجه ساختار انجمادی، ناشی از وجود ساختار دندریتی و جدایش عناصر آلیاژی بین بازوهای دندریتی است. جدایش عناصر آلیاژی سبب تشکیل فازهای ثانویه میگردد. هنگام جوشکاری اتصالات غیرمشابه مورد بحث با استفاده از پرکنندههای پایه نیکل، ناحیه مخلوط نشده5 در امتداد مرز ذوب تشکیل میشود. بر اساس گزارش محققان پیشین، ایجاد این ناحیه سبب کاهش خواص اتصال میشود
با توجه به مطالب گفته شده، در این پژوهش با تغییر حرارت ورودی در فرایند قوس تنگستن-گاز به بررسی تاثیر آن بر ریزساختار، جدایش عناصر آلیاژی، تشکیل فازهای ثانویه و وسعت ناحیه مخلوط نشده در اتصال غیرمشابه فولادهای A387-Gr91 به AISI316 با استفاده از فلزپرکننده ERNiCrMo-3 پرداخته شده است.
-2مواد و روش تحقیق
در پژوهش حاضر، از فولاد مقاوم به حرارت A387-Gr.91 و فولاد زنگنزن آستنیتی AISI316 با ضخامت 6 میلیمتر به عنوان فلزپایه و فلز پرکننده ERNiCrMo-3 با قطر 2/4 میلیمتر استفاده گردید. ترکیب شیمیایی آنها با استفاده از روش اسپکتروسکوپی نشری6 - کوانتومتری - مشخص گردید. ترکیب شیمیایی فلزات پایه براساس نتایج کوانتومتری و فلز پرکننده براساس مشخصات شرکت سازنده در جدول1 آورده شده است.
جدول.1 ترکیب شیمیایی مواد مصرفی
برای آماده سازی فلزات پایه جهت جوشکاری، ابتدا نمونههایی در ابعاد 100×50×6 میلیمتر برش داده شدند. طرح اتصال نمونهها به صورت جناقی یک طرفه با زاویه 70 درجه، پای ریشه 1/5 میلیمتر و فاصله ریشه 2 میلیمتر در نظر گرفته شد. لازم به ذکر است که آماده سازی نمونهها به گونهای انجام گرفت که خط جوش عمود بر جهت نورد فلزات پایه باشد. شماتیک طرح اتصال در شکل1 دیده میشود.
