تأثیر فلز پرکننده بر خواص اتصال غیر مشابه آلیاژ فولادی 4130 به فولاد زنگ نزن 316L

در این پژوهش، اتصال غیر مشابه فولاد کم آلیاژ 4130. به فولاد زنگ نزن 316L به روش جوشکاری قوسی تنگستن – گاز. مورد بررسی قرار گرفت. از دو فلز پر کننده ERNiCr-3 و فولاد زنگ نزن ER309L به این منظور استفاده شد. پس از جوشکاری، ریزساختار مناطق مختلف هر اتصال شامل فلز جوش. مناطق متأثر از حرارت و فصل مشترک ها با استفاده از میکروسکوپ نوردی و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد. که در آزمون ضربه، شکست نمونه ها به صورت نرم می باشد. در آزمایش کشش نمونه جوش داده شده با سیم جوش ER309L از فولاد پایه 316L دچار شکست شد.

اما نمونه جوش داده شده با سیم جوش ERNiCr-3 از محل جوش دچار شکست شد. بررسی ها نشان دهنده وجود ساختار دندریتی در فلزات جوش پایه نیکلی بود. ریز ساختار فلز پرکننده فولاد ER309L به صورت سلولی – دندریتی بوده. و به دلیل وجود فاز فریت دلتا در نواحی بین دندریتی آستنیت زمینه. هیچ گونه ترکی در این اتصال مشاهده نشد.

این فولاد 4130 AISI فولادی کم آلیاژ با استحکام بالا و عملیات حرارتی پذیر می باشد. این فولاد دارای میزان کربن متوسط بوده و دارای عناصر آلیاژی نظیر کروم، مولیبدن، منگنز و دیگر عناصر می باشد. کاربرد این نوع فولادها در صنایع نفت و نیروگاه های برق می باشد. همچنین به دلیل مقاومت در برابر اکسید شدن. و استحکام بسیار خوب در درجه حرارت های بالا. در انواع مولد ها و مبدل های حرارتی کاربرد دارد. این فولاد همچنین در مخازن تحت فشار در صنایع پتروشیمی نیز استفاده می شود. این گروه فولادها به صورت نرماله، تمپر می شود و کوئنچ – تمپر می شود بکار می رود. کروم در فولاد، مقاومت به خوردگی و مولیبدن استحکام در درجه حرارت های بالا را افزایش می دهد.

فولاد زنگ نزن 316 پس از فولاد زنگ نزن 304 دومین فولاد زنگ نزن رایج. در بین فولادهای زنگ نزن آستنیتی است. این فولاد به فولاد زنگ نزن گرید دریایی نیز معروف است. و معمولاً شامل 16 درصد کروم، 10 درصد نیکل و دو درصد مولیبدن است. تغییر در نسبت کروم و نیکل و افزودن مولیبدن باعث مقاومت بیشتر این فولاد در مقابل خوردگی. به ویژه خوردگی ناشی از کلر می گردد. و به این دلیل برای تجهیزاتی که باید در تماس زیاد. با عوامل خورنده نظیر مواد شیمیایی حلال ها، و آب شور باشند، مناسب است. فولاد زنگ نزن 316 در صنایع مختلفی نظیر نفت، گاز، پتروشیمی، صنایع غذایی و دارویی مصارف گوناگونی دارد. از این آلیاژ برای ساخت لوله و ورق های مقاوم در محیط های اسیدی استفاده می شود. و قیمت آن نسبت به گریدهای مشابه مانند فولاد زنگ نزن 304 بیشتر است.

اتصال غیر مشابه فولادهای زنگ نزن به فولادهای کم آلیاژ با استحکام بالا. در صنایع مختلفی نظیر نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاه های حرارتی. و صنایع غذایی دارای کاربردهای فراوان می باشد. در اکثر صنایع مذکور خطوس لوله انتقال دهنده سیالات و نازل ها. از جنس فولاد زنگ نزن و مخازن و قسمت های تحت فشار سیستم. از جنس فولاد کم آلیاژ تولید می شوند. و اتصال این اجزا به روش جوشکاری انجام می گردد. و یکی از اتصالات اساسی موجود در این صنایع می باشد. با توجه به کاربرد گسترده فولادهای کم آلیاژ و فولادهای زنگ نزن در صنایع مختلف. و نیاز فراوان به اتصال این دو نوع فولاد به یکدیگر. توسعه و بهینه سازی خواص این اتصال همواره مورد نظر قرار می گیرد. در گذشته کاربرد فیلرهای مختلف در اتصال این نوع فولادها مورد بررسی قرار گرفته است.

پانیندرا و همکاران به بررسی خواص اتصال غیر مشابه فولادهای AISI 4140. و AISI 316 ایجادی با روش جوشکاری قوسی تنگستن – گاز (GTAW) پرداختند. در این بررسی محققان خواص اتصال را در دو حالت بدون فلز پرکننده. و به استفاده از فلز پرکننده بررسی نمودند. فلز پرکننده مورد استفاده ER309L بود. نتایج نشان داد خواص اتصال در هر دو حالت قابل قبول می باشد. جانگ و همکاران به بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات فولادی کم آلیاژی SA508 به فولاد 316 با روش GTAW. به وسیله فلز پرکننده ایکونل 82/182 پرداختند.

این نوع اتصال در راکتورهای هسته ای کاربرد دارد. در این بررسی مشاهده گردید خواص مکانیکی و ریزساختار در طول ضخامت جوش متفاوت می باشد. و در بررسی های انجام شده علت ترک های مورد ایجاد در نمونه ها، تنش پسماند تشخیص داده شد. در این راستا پژوهشی مشابه با تحقیق جانگ و همکاران توسط کیم و همکاران انجام شد. با این تفاوت که در این بررسی محققین از عملیات حرارتی پس گرم در دمای 320 درجه سانتی گراد. برای کاهش تنش پسماند استفاده نمودند. که نتایج حاصل رضایت بخش بود. ریزساختار فلز جوش به صورت دندریتی و بررسی سطح شکست، نشان دهنده شکست نرم بود.

در مورد روش های مختلف جوشکاری این دو نوع فولاد در قبل بررسی هایی صورت پذیرفت. آریواژگان و همکاران به بررسی خواص اتصال فولادهای AISI 4140 و AISI 304 توسط روش های GTAW، جوشکاری اصطکاکی – اعتشاشی (FSW) و جوشکاری پرتوی الکترونی (EBW) پرداختند. نتایج نشان داد که اتصال به روش EBW دارای بیشترین استحکام کششی. و روش GTAW دارای بیشترین مقاومت به ضربه می باشد.

در میان روش های مختلف جوشکاری ذوبی، یکی از پرکاربردترین روش ها در اتصال فلزات غیرمشابه. که در سال های اخیر مورد توجه محققین قرار گرفته است، جوشکاری GTAW می باشد. این روش دارای مزایای فراوان می باشد. که از جمله می توان به تمیز بودن جوش.کنترل نسبی میزان رقت و کم هزینه بودن این روش اشاره کرد. این روش در عین دارا بودن مزایای بسیار. در مقایسه با برخی روش ها نظیر جوشکاری پرتوی الکترونی (EBW). و جوشکاری پرتوی لیزر (LBW) دارای نقاط ضعفی می باشد. که از آن جمله می توان به عمق نفوذ کمتر. ایجاد منطقه HAZ وسیع تر و ایجاد اعوجاج در مقاطع نازک اشاره نمود.

در راستای بهبود خواص جوش GTAW، احمدی و ابراهیمی. به بررسی اثر فلاکس فعال در عمق نفوذ جوشکاری GTAW فولاد 316L پرداختند. که نتایج نشان دهنده افزایش عمق نفوذ و افزایش استحکام بود. چاندر و همکاران تأثیر پارامترهای فرایند جوشکاری بر چقرمگی و سختی اتصال فولادهای 4140 AISI و AISI 304. به روش جوشکاری اصطکاکی را بررسی نمودند. پارامترهای اصلی مورد بررسی در این پژوهش نیروی اصطکاکی و نیروی فورج بود. سهم هر یک از پارامترهای مذکور و اهمیت این پارامترها به روش تاگوچی تعیین گردید. که نتایج نشان داد که پارامتر نیروی اصطکاکی به خصوص در میزان چقرمگی اتصال دارای بیشترین اثر می باشد.

اوزدمیر و همکاران به بررسی خواص اتصال. از نظر سرعت چرخش در جوشکاری اصطکاکی فولاد AISI 304 به فولاد AISI 4340 پرداختند. جوشکاری اصطکاکی با پنج سرعت مختلف چرخش با استفاده از یک دستگاه انجام شد. مشاهده گردید استحکام کششی با افزایش سرعت چرخش افزایش می یابد.

بنابراین تحقیقات انجام شده توسط نگارندگان مقاله. تاکنون گزارشی در مورد اتصال غیر مشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 316 L. به فولاد کم آلیاژ AISI 4130 در منابع مشاهده نشده. بنابراین در این پروژه به بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال غیرمشابه فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 316 L. به فولاد کم آلیاژ AISI 4130 توسط فرایند GTAW با پرکننده های ER309L و ERNiCr-3 پرداخته شده است. نویسندگان بر این عقیده هستند. که نتایج حاصل از این پژوهش می تواند. در استفاده بهینه از این دو آلیاژ در کاربردهای صنعتی مثمر ثمر واقع گردد.

فولاد 4130

ارتباط با ما :

09121224227

09371901807

02166800251

فکس: 66800546

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام