بخشی از مقاله
چکیده
در ساخت و تعمیر تیوپ مبدلهای حرارتی بصورت گسترده ای از فولادهای کم آلیاژ استفاده می گردد. دراین تحقیق جنبه های مختلف جوشکاری شیاری- گوشه ای - اتصال انشعاب به لوله اصلی - یکی از انواع فولادهای کم آلیاژ از گروه 2.25Cr-1Mo مورد بررسی قرار گرفت. درمراحل چندگانه تحقیق به بررسی علت ترکدار شدن جوش، تاثیر شرایط جوشکاری بر ریزساختار و خواص مکانیکی آن و در آخر ریزساختار و خواص مکانیکی مقاطع جوش با توجه به راه اصلاحی و دستورالعمل پیشنهادی پرداخته شد. از مهمترین اصلاحات می توان به رعایت دمای پیشگرم با توجه به ضخیم بودن دیواره لوله اصلی، دمای بین پاسی، پخت و نگهداری الکترود اشاره کرد.
براساس نتایج حاصل از متالوگرافی، مطالعه سطوح ترک با میکروسکوپ نوری و الکترون روبشی، انجام آزمون های مربوط به خواص مکانیکی از جمله سختی سنجی و نمودار های زمان- دما-دگرگونی مربوطه مشاهده گردید که حساسیت به ترک انجمادی یا ترک گرم در این فولاد بصورت آشکار پایین بوده و ترک ایجاد شده غالبا از نوع ترک سرد می باشد که تغییرات ایجاد شده در ریز ساختار و خواص مکانیکی جوش نمونه های اصلاحی که موجب بهبود ریزساختار،کیفیت جوش و در نتیجه عدم ترک دار شدن نمونه ها شده است گواه این مدعاست.
کلمات کلیدی: آلیاژهای دما بالا، 2.25Cr-1Mo، دمای پیش گرم، ترک جوشی سرد، پخت الکترود، خواص مکانیکی جوش.
مقدمه
فولاد 2.25Cr-1Mo متعلق به خانواده فولادهای کم آلیاژی کروم- مولیبدن که دارای 1 تا 5 درصدکروم و 0/5 تا 1 درصد مولیبدن بوده و به واسطه ویژگی های خاص خود از قبیل استحکام بالا، خواص ضد خوردگی و مقاومت به خزش بصورت وسیع به عنوان مواد مصرفی در ساخت سازها و مخازن تحت دما و فشار بالا در نیروگاه های حرارتی و هسته ای، صنایع شیمیایی و پتروشیمی استفاده می شوند[1]و.[2] عناصر آلیاژی مانند کربن، منگنز، سیلیس، فسفر و گوگرد به مقدار محدود در این فولادها وجود دارد. ویژگی خاص این فولادها محتوای کربن پایین آنهاست - زیر0/2درصد - که با توجه به آن می توان از استحکام مناسب، چقرمگی، انعطاف پذیری و جوش پذیری فولادها مطمئن شد.[3]مشکل عمده جوشکاری فولادهای کم آلیاژی استحکام بالا پدید آمدن ترک های سرد1 در منطقه متأثر از حرارت - HAZ - 2 و فلز جوش - WM - 3 است.
آزمایش ها نشان داده اند که سخت شدن ساختار HAZ و WM در حین جوشکاری نقش قابل توجهی در ترک سرد دارند.[4] علاوه بر موارد فوق وجود هیدروژن در این نواحی، تنش های پسماند ناشی از جوشکاری و مهار و صلبیت اتصال از دیگر عوامل موثر می باشد. احتمال ایجاد ترک گرم و گرمایشی در جوشکاری این فولادها نیز ازجمله مشکلات دیگر مورد بررسی در این زمینه است که مورد توجه محققان قرار گرفته است.[5]ویلکینسون و دیگران[6]4 طی بررسیهایی که انجام دادهاند به این نتیجه رسیدهاند که علت اصلی ترک گرم این فولاد ها گوگرد بوده و احتمال وقوع ترک زمانی که گوگرد زیر 0/01 درصد باشد بسیار پایین است. با افزایش درصد فسفر تاثیر گوگرد در ایجاد ترک گرم بیشتر میشود.
نتایج این تحقیق نشان می دهد که مقدار%P+ %S × % C بایدکمتر از 0/007 باشد تا ترک گرم بوجود نیاید. ماتسودا و دیگران[7]5 آزمون وارسترینت6 را برای تشخیص ترک در چندین نوع از فولادهای کم آلیاژی کروم- مولیبدن انجام دادند و دریافتند که حساسیت به ترک انجمادی در فولادهای کم آلیاژی بصورت آشکار پایین میباشد به جز در فولادهای 3Cr-1Mo و 5Cr-0.5Mo با درصد کربن کمتر از %0/1 که باید مورد توجه قرار گیرد. خیاوی لی ودیگران[8] 1 در تحقیقات خود در شرایط عملیات سطحی، عملیات حرارتی نهایی بعد از جوش وحضور زیاد کابیدهای 3C و 23 6 در سطح شکست شاهد ترک گرمایشی2 بودند. دراین تحقیق به بررسی ترک خوردگی در جوشکاری فولاد ASTM A217 Grade WC 9 از گروه 2.25Cr-1Mo درتعمیر تیوپ مبدل حرارتی پرداخته می شود. درساخت و تعمیر تیوپ مبدل حرارتی گاهی در اتصالات جوشی بعد از جوشکاری ترک خوردگی هایی دیده می شود که ساخت و تعمیر آن را دچار مشکل می کند.
مواد و روش تحقیق
با انجام آزمون کوانتومتری، آزمون کشش و آزمون ضربه شارپی بر روی نمونه آزمایش، ترکیب شیمیایی فولاد مورد بررسی در جدول1 و خواص مکانیکی آن در جدول 2 آورده شده است.در این تحقیق ابتدا دو اتصال جوشی از فولاد مورد نظر آماده سازی شده و طبق شرایط جوشکاری مورد استفاده در ساخت و تعمیر مبدل حرارتی با و بدون پیشگرم واصلاحات با فرایند قوس الکتریکی دستی - SMAW - و الکترود کم هیدروژنی E9018-B3 که ترکیب شیمیایی آن در جدول 3 آورده شده است، جوشکاری شدند. در نمونه پیشگرم با استفاده آزمون غیر مخرب مایع نافذ3و التراسونیک ترکی مشاهده نشد در حالی که در نمونه بدون پیشگرم، انجام آزمون مایع نافذ وجود ترک را آشکار کرد - شکل . - 1در ادامه کار از فلز پایه4 و فلز جوش در دو حالت بدون ترک و دارای ترک نمونههای
