عنوان پایان‌نامه
اثر ترمیم مکرر بر خواس کانیکی فولاد کرم مولیبدن دار به روش جوشکاری ذوبی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-جوشکاری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1239;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72413
- تاریخ دفاع
- ۳۰ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- نوید سهرابی
- استاد راهنما
- سیدفرشید کاشانی بزرگ
- چکیده
- به طور معمول تعداد دفعات جوشکاری ترمیمی که در راستای حذف عیوب جوش صورت می پذیرد به لحاظ تاثیر گذاردن مکرر بر ناحیه متاثر از حرارت، باعث افت خواص این ناحیه شده و لذا انجام دفعات جوشکاری ترمیمی در هر موضع محدود می گردد. در پژوهش حاضر تغییر ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد کروم-مولیبدن 22X3M در اثر جوشکاری ترمیمی به روش جوشکاری قوسی فلز-گاز با استفاده از فلز پرکننده ER80S-G برچهار نمونه تا "صفر (یکبار جوش شده و بدون ترمیم)، سه، پنج و نه بار " ارزیابی شد. طراحی شیار جوش به نحوی صورت گرفت که بعد از هر بار جوشکاری و ماشینکاری بعدی منطقه جوش، کماکان ناحیه متاثر از حرارت جوش قبلی منطقه متاثر از حرارت جوش ایجاد شده گردد. در بررسی‌های ریزساختاری توسط میکروسکوپی نوری و الکترونی روبشی مجهز به طیف‌سنجی تفکیک انرژی پرتو ایکس و پراش پرتو ایکس و همچنین انجام آزمون های مکانیکی مشخص گردید که درشت جدایش شامل یک ناحیه فریت درشت‌دانه در دیواره شیار جوش تشکیل می‌شود که سختی در حدود HV140 دارد که نسبتاً سختی پایینی (در مقایسه با سختی داخل جوش، HV 175~، و سختی ناحیه متاثر از حرارت، HV240~) است. لیکن نمونه های کششی از میان جوش و نه از ناحیه فریت درشت‌دانه (که سختی و بالتبع استحکام پایین تری دارد) دچار شکست شدند که علت آن به پدیده مهار پلاستیک مرنبط شد. استحکام نمونه های 5 و 9 بار ترمیم مکرر شده نسبت به نمونه صفر کاهش یافت و اختلاف جزئی بین خواص کششی (تنش تسلیم، استحکام کششی و کرنش شکست) نمونه های صفر و سه بار ترمیم مکرر شده به لحاظ آماری با عنایت به تحلیل واریانس، قابل صرف نظر تشخیص داده شد. تشکیل درشت جدایش به استفاده از فلز پرکننده با ترکیب متفاوت نسبت به فلز پایه مرتبط می شود که مخلوط جوش با دمای لیکوییدوس بالاتر نسبت به فلز پایه دارد. اگر چه روابط موجود دال بر حساسیت فولاد کروم-مولیبدن22X3M و فلز پرکننده ER80S-G به تردی بازپختی و ترک بازگرمایشی دارد، لیکن نتایج تجربی هیچ اثری از ترک در فلز پایه، ناحیه متأثر از حرارت و فلز جوش نشان نداد. علیرغم کاهش انرژی ضربه ناحیه متاثر از حرارت از نمونه صفر(یکبار جوشکاری شده و بدون ترمیم) به نمونه سه بار ترمیم شده، باز هم انرژی ضربه حاصل بالاتر از حد تعیین شده برای فلز پایه (J100) و فلز جوش (J120) است. انرژی ضربه از نمونه سه بار ترمیم شده به بعد روند افزایشی داشته، حتی برای نمونه نه بار ترمیم شده بیشتر از نمونه صفر، گردید. کمترین مقدار انرژی ضربه منطقه متاثر از حرارت به میزان J140~ حاصل گردید که حاکی از عدم افت خواص ضربه جوش های ترمیم مکرر شده به پایین تر از حد مقرر فولاد کروم-مولیبدن 22X3M دارد. کلمات کلیدی: فولاد کروم-مولیبدن، ترمیم مکرر، آزمون کشش، انرژی ضربه، درشت جدایش.
- Abstract
- Repair welding, which is used for removing weld defects, may distresses heat affected zone (HAZ) and lowers its properties, thus the number of repairs is usually limited depending on material behavior. In the present investigation, microstructure and mechanical properties of a Cr-Mo steel (22X3M) were assessed after 0, 3, 5 and 9 sequences of repair welding (0-3-5-9 samples) using GMAW technique employing ER80S-G filler metal. Repetitive welding was carried out on a designed groove such that for every welding sequence, the previous weld was machined; this implies that previous HAZ remains new HAZ of the subsequent repair sequence. Optical and scanning electron microscopy linked with an energy dispersive spectrometry, X-ray diffraction and mechanical testing revealed that a region of coarse ferrite grains forms adjacent to weld-groove wall with a relatively low hardness value of ~140 HV (compared to those of the bulk weld, ~175 HV, and adjacent HAZ, ~240 HV). Despite the formation of this relatively weak region, all tensile specimens (from weld cross-section) were ruptured from weld middle-regions; this is explained by plastic constraint effect of the coarse ferrite region sandwiched by the two higher strength ones. The tensile strength of the weld repaired after 5 and 9 sequences showed decreasing. However, slight differences of tensile properties (yield stress, tensile strength and fracture strain) were not found to be statistically significant according to analysis of variance. The weld zone showed macrosegregation at fusion boundary; this is attributed to the usage of a filler with different chemical composition that produces a weld with different liquidus temperature than those of the filler and base materials. The calculations using relevant equations showed susceptibility of 22X3M Cr-Mo steel and ER80S-G filler material to temper embrittlement and reheat cracking phenomenon, however no cracking was detected in weld and HAZ. The HAZ impact energy showed decreasing from 0 to 3 sample, and exhibited a general increasing trend from 3 to 9 samples. The minimum value of HAZ impact energy was ~140 J. However, the impact energy of all HAZ samples were found to be higher than the specified limit for base metal (100 J) and weld metal (120 J). These support that the repetitive repair welding up to 9 sequences does no inferior effect on the mechanical properties of 22X3M Cr-Mo steel. Keywords: Cr-Mo steel, Repetitive Repairs, Tensile test, Impact energy, Macrosegregation
