تاثیر تکرار عملیات جوشکاری بر خواص مکانیکی، ریز ساختار و مقاومت به خوردگی مقاطع جوشکاری شده فولاد میکروآلیاژ استحکام بالا p460n
چکیده
فولاد p460n از نوع فولادهای میکروآلیاژی است. این فولاد استحکام مطلوبی در حد فولادهای آلیاژی در بین فولادهای کم کربن کم آلیاژ دارد که استحکام خود را از دو عامل عناصر میکروآلیاژی وعملیات نرماله کردن بدست می آورد. عناصر میکروآلیاژی وانادیوم، نیوبیوم و تیتانیوم هستند که با تشکیل کاربید، نیترید و کاربونیترید منجر به افزایش استحکام می شوند و عملیات نرماله کردن منجر به ریزدانه شدن می شود. فولاد p460n کاربرد وسیعی در محیط های دریایی دارد. نواحی جوشکاری شده این فولاد اغلب به منظور طولانی شدن عمر سرویس نیاز به تعمیرهای متعدد دارند. استانداردهای محدودی در مورد جوشکاری تعمیری و تعداد دفعات مجاز تعمیر موجود است. تنها در دو استاندارد یکی استاندارد دریایی dnv-os-f101 و استاندارد gb50236-97&98 بیان شده است که تا دوبار تعمیر ممکن است در یک ناحیه جوشکاری شده انجام گیرد. تعمیرهای تکراری در جوش می تواند روی سازه تاثیرهای مختلفی بگذارد از جمله، تغییر در ریز ساختار منطقه متاثر از حرارت ، تغییر در سختی و استحکام و تغییر در مقاومت به خوردگی. به صورت معمول در جوشکاری تعمیری از روش تمپربید در تعمیرهای تکراری جوش استفاده می شود. مزیت استفاده از این روش در حذف کردن عملیات حرارتی پس از جوشکاری به منظور اصلاح ساختارهای مضر ایجاد شده در منطقه متاثر از حرارت است. جوشکاری تعمیری سبب ایجاد تنش های باقی مانده می شود. تحقیقات زیادی به اندازه گیری تنش باقی مانده در مقاطع جوش تعمیری پرداخته اند. راهکارهایی از جمله افزایش حرارت ورودی و افزایش تعداد لایه های جوش سبب کاهش تنش های باقی مانده می شود. بررسی تاثیر جوشکاری تعمیری بر تغییرات ریز ساختار، خواص مکانیکی و خوردگی در تحقیقات محدودی انجام شده است. هر یک از این تحقیقات در مورد جوشکاری تعمیری به مطالعه نوع خاصی از فولاد های پرکاربرد در صنایع مختلف پرداخته اند. از جمله فولاد api x52 و aisi 304. در نوع خاصی از فولاد ها از قبیل bisplate 80 که مستعد به ترک خوردن در منطقه جوش به علت انعطاف پذیری پایین هستند، به منظور جوشکاری تعمیری از روش لایه نشانی استفاده شده است. در روش لایه نشانی قبل از تعمیر منطقه جوش، ضخامتی در حد چند میلیمتر از ناحیه تعمیری، با آلیاژی با انعطاف پذیری بالا از قبیل fe-ni پوشانده می شودکه سبب کاهش ترک گرم در جوشکاری تعمیری می شود. بر اساس تحقیقات گذشته ضخامت لایه پوشانده شده در خواص حاصل تاثیر گذار است. مثلا برای جوشکاری تعمیری فولاد bisplate 80 4 میلیمتر لایه نشانی باعث ایجاد بهترین خواص از لحاظ خستگی و چقرمگی می شود. نتایج حاصل از تحقیقات گذشته در مورد جوشکاری تعمیری، قابل تعمیم دادن برای همه فلزات نیست. تاثیر جوشکاری تعمیری بر خواص، برای هر فلز جداگانه نیاز به تحقیق و مطالعه دارد. با توجه به کاربرد، رفتار خوردگی در جوشکاری تعمیری حائز اهمیت است. در جوشکاری، فلز جوش اغلب به عنوان ناحیه مستعد به خوردگی عمل می کند. عواملی از جمله ترک، تخلخل، نفوذ ناقص، تنش های باقی مانده، انتخاب نادرست فلز پرکننده و طراحی نادرست محل اتصال سبب شده که فلز جوش بیشتر از سایر مناطق مستعد به خوردگی شود. مرور تحقیقات گذشته نشان می دهد که تاثیر تکرار عملیات جوشکاری تعمیری بر ریزساختار، خواص مکانیکی و خوردگی فولاد p460n مورد بررسی قرار نگرفته است. در مورد این فولاد با توجه به کاربرد گسترده ای که در صنایع دریایی دارد، نیاز به تحقیق و مطالعه گسترده احساس می شود. انتظار می رود در این تحقیق با استفاده از نتایج حاصل، در مورد تغییر خواص به واسطه سه بار تعمیر مکرر در ناحیه جوش این فولاد اطلاعات کاملی بدست آید.