مقایسه اثر جریان متناوب و پالسی بر خواص مکانیکی و ریزساختاری اتصال غیرمشابه فولاد کربنی با فولاد زنگ‌نزن آستنیتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد

2 استاد یار دانشگاه دولتی شهرکرد

3 هیات علمی دانشگاه ازاد نجفآباد

چکیده

اتصال نامتشابه فولاد زنگ‌نزن آستنیتی به فولاد ساده کربنی در اتصالات پتروشیمی، صنایع نفت و گاز و کشتی سازی کاربرد دارد. در این پژوهش به مقایسه‌ی دو حالت جوشکاری تنگستن- گاز (GTAW) با جریان متناوب(CCGTAW) و جریان پالسی(PCGTAW) و اثرات آن بر ریزساختار و رفتار مکانیکی اتصال نامتشابه فولاد زنگ‌نزن آستنیتیAISI 321 به فولاد کربنی ASTM A537CL1 بررسی شد. بدین منظور از فلز پرکننده‌یER308L با قطر 8/1 میلی‌متر و گاز محافظ آرگون استفاده شد. جهت بررسی ریزساختار و سطح مقطع شکست بتریب از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. همچنین برای بررسی خواص مکانیکی اتصال، از آزمون‌های کشش، ضربه و ریزسختی استفاده شد. نتایج نشان داد که شکست از فلز پایه A537 و از نوع نرم بوده است. حرارت ورودی در روش جوشکاری پالسی نسبت به روش متناوب حدود 11 درصد کاهش یافت. انرژی ضربه در حالت پالسی حدود 200 ژول و در روش متناوب 145 ژول بدست. سطح مقطع شکست ناشی از آزمون ضربه در هر دو روش به صورت نرم بوده با این تفاوت که در روش پالسی دیمپل‌ها و حفرات ریزتر از روش متناوب مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Compare the effect of AC and pulse current on the mechanical properties and microstructural of carbon steel whit austenitic stainless steel dissimilar joint

نویسندگان [English]

  • Behnam Sadeghi 1
  • hassan sharifi 2
  • Mahdi Rafiei 3
چکیده [English]

Austenitic stainless steel to carbon steel dissimilar joint is used in petrochemical, oil & gas and shipbuilding applications. In this study, the AC current and pulsed current was compare and the effect of current type on the microstructure and mechanical behavior of dissimilar joint of AISI 321 stainless steel to ASTM A57CL1 were studied. For this purpose, the GTAW process and ER 308L filler metal with diameter of 1.8 mm and argon protect gas were used. In order to study the microstructure and fracture surface of weld samples, optical microscope and scanning electron microscope (SEM) were used. In addition to investigate of mechanical properties of joint, the tensile, impact and hardness tests were used. The results showed that all samples were fractured from ASTM A537CL1 steel with a ductile manner during the tension test. In pulsed current technique the heat input decrease about 11 percent compare to continue current welding. The weld metal impact energy of pulsed and continues current were 200 J and 145 J respectively. The SEM micrographs of Charpy fracture surface of the weld metals were ductile manner but the dimples and Cavities of pulsed technique were finer than continues technique.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gas Tungsten arc welding
  • Dissimilar joint
  • GTAW Welding
  • Mechanical properties
  • Microstructure

 [1] Zackay VF, Parker ER, Fahr D, and Busch R. The Enhancement of Ductility in High-Strength Steels. Transaction of the American society of Metals, 1967; 60: 252-9.

[2] McGuire MF. Stainless steels for design engineers. Materials Park, Ohio: ASM International, 2008.

[3] Taylor and Francis Group Steel heat treatment handbook, Portland, Oregon, U.S.A; 2007.

[4] Sayiram G. Arivazhagan N. Microstructural characterization of dissimilar welds between incoloy 800H and 321 austenitic stainless steel. Materials Characterization, 2015; 102: 180–8.

[5] Elmer JW, Allen SM, Eager TW. Microstructural development during solidificationof stainless steel alloys. Metallurgical Transaction. 1988; 20: 1989-2117.

[6] Fu JW,Yang YS, Guo JJ, Ma JC, Tong WH. Formation of a two-phase microstructure in Fe-Cr-Ni alloy during directional solidification. Journal of Crystal Grouth, 2008; 311: 132-6.

[7] ASTM, A 240/A 240M, Standard Specification for Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels and for General Applications.

[8] ASTM, A 537/A 537M, Standard Specification for Pressure Vessel Plates, Heat-Treated, Carbon-Manganese-Silicon Steel.

[9] AWS, Welding handbook, 9th Edition, 2004; 2: 104-46.

[10]شمعانیان. م، و اشرفی. ع،" متالوژی جوشکاری"، مرکز نشر دانشگاه صنعتی اصفهان، ویرایش سوم، 1391.

[11] Rager DD. Welding Handbook, AmericanWelding Society Inc, 1997, USA.

[12] Needham JC. Pulsed Current Tungsten ArcWelding – an introduction to the process. PulsedTIG-Welding Seminar, UK, 1998:1-6.

[13] نامجو،  ع. اشرفی، ع. رنجبر، خ. "بررسی تاثیر پارامترهای فرآیند جوشکاری GTAWنوسانی بر خواص جوش فولاد مقاوم به حرارت HP" پایان نامه تخصصی کارشناسی ارشد، دانشکده مواد، دانشگاه شهید چمران اهواز، 1390.

[14] راستکردار، ع. شمعانیان، م. ساعتچی، ا. "تاثیر استفاده از جریان پالسی در جوشکاری قوسی تنگستن گاز (GTAW) بررفتار خوردگی مقاطع جوش آلیا‍‍ژ آلومینیوم 5083AA" پایان نامه تخصصی کارشناسی ارشد، دانشکده مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1389.

[15]  نظرپور، و. سلطانی­پور، ع. فردمنش، خ. "تاثیر تغییر جریان در جوشکاری تیگ پالسی بر خواص مکانیکی و متالوژیکی آلیاژ آلومینیوم 5083" نشریه علم مواد، سال دوم، شماره 1، 1389.

[16] Kumar TS. Balasubramanian V. Sanavullah MY. Influences of pulsed current tungsten inert gas welding parameters on the tensile properties of AA 6061 aluminium alloy. Materials and Design. 2007; 28(7): 2080-92.

[17] Farahani M. Shamanian M. Ashrafizadeh F. A Comparative Study on Direct and Pulsed CurrentGas Tungsten Arc Welding of Alloy 617. Manufacturing and Material Science. 2012; 2(1): 1-6.

[18] Tong H. Ueyama T. Harada S. Ushio M. Quality and productivity improvement in aluminium alloy thin sheet welding using alternating current pulsed metal inert gas welding system. Science and Technology of Welding and Joining. 2001; 6(4): 203-8.

[19] Yousefieh M. Shamanian M. Saatchi A. Optimization of the pulsed current gas tungsten arc welding (PCGTAW) parameters for corrosion resistance of super duplex stainless steel (UNSS32760) welds using the Taguchi method. J. Alloy. Compd. 2011; 509: 782-8.

[20] Ramkumar KD, Patel SD, Praveen SS, Choudhury DJ, Prabaharan P, Arivazhagan N, Xavior MA. Influence of filler metals and welding techniques on the structure–property relationships of Inconel 718 and AISI 316L dissimilar weldments. Materials and Design, 2014; 62:175–88.

 

[21] Ramkumar KD, Mithilesh P, Varun DM, Ajay RGR, Arivazhagan N, Narayanan S. Characterization of microstructure and mechanical properties of Inconel 625 and AISI 304 dissimilar weldments. ISIJ Int, 2014; 54(4):900–8.

 [22] طهماسبی، ع و حلوایی، ا."تأثیر نوع جریان و حرارت ورودی بر ریز ساختار و خواص مکانیکی جوشکاری قوسی گاز-تنگستن آلیاژ ریختگی بهسازی شده آلومینیوم-منیزیم –سیلیسیم"، اولین همایش بین المللی و ششمین همایش مشترک انجمن مهندسی متالورژی ایران، انجمن علمی ریخته گری ایران، 1391.

[23] ASTM E8-00 Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials.

[24] ASTM E23-02 Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials.

[25] ASTM E92-82 Standard Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials.

[26] شایانفر، پ. شمعانیان، م. “جوشکاریغیرمشابهفولادکوئنچ - تمپر ASTM A517 بهفولادزنگ­نزن AISI A316Lو تاثیربهینه­سازیپارامترهایجوشکاریبرریزساختار" فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال هشتم، شماره سوم، 75-89، 1393.