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 دو فلز پرکننده ER316L و ER309L مورد مطالعه قرار گرفت. پس از جوشکاری ریزساختار مناطق مختلف شامل فلزات پایه، فلزات جوش، ناحیه متاثر از حرارت و فصل مشترک ها به وسیله میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی - FESEM - بررسی شد.
بررسی ها نشان داد که ریزساختار هر دو فلز جوش 309L و 316L به صورت فریت اسکلتی است و فریتهای اسکلتی فلز جوش 316L به دلیل تفاوت در میزان فریت دلتا نسبت به فلز جوش 309L از پیوستگی کمتری برخوردار است. همچنین بررسی فصل مشترک فولاد زنگ نزن آستنیتی 316L و فلزات جوش نشان داد که فصل مشترک در هر دو فلز جوش پیوسته و یکنواخت است و رشد به صورت رشد رونشینی میباشد. در فصل مشترک فولاد کم آلیاژ استحکام بالای X70 و فلزات جوش ناحیهای به نام ناحیه انتقالی در مرز ذوب تشکیل میشود.
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 پرمصرف ترین 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
کلیتون و همکارانش [4]، با بررسی الکترود E309Mo L بر روی فولاد زنگ نزن 316L به روش SMAW نشان دادند فلزهای جوشی که در معرض حرارت ورودی کمتری قرار داشتند دارای مورفولوژی شبکه ای شکل از فریت دلتا بودند.. 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.
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 و ER309L-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 دو فلز پرکننده ER316L و ER309L 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.
