گاز محافظ چگونه بر ظاهر و زیرساخت جوش تاثیر میگذارد؟

2019-12-04T16:31:14+03:304 دسامبر 2019|دسته‌بندی‌ها: مقالات تخصصی|بدون ديدگاه

هدف از ارائه این مقاله بررسی و مقایسه تاثیر ترکیب گاز محافظ در فرآیند GMAW بر شکل ظاهری و ریزساختار منطقه جوش فولاد زنگ نزن دوفازی (گرید 2205 ) میباشد. 3 نوع گاز محافظ مختلف در این بررسی استفاده شده است که گاز آرگون به عنوان گاز اصلی وگازهای اکسیژن ،دی اکسید کربن و دی نیتروژن در ترکیبات دوتایی و سه تایی در مقادیر جزئی به گاز آرگون اضافه شده اند. آزمایشهای فریت سنجی، ماکروگرافی جوش، آنالیز شیمیایی و بررسیهای ظاهری برروی نمونه های جوشکاری شده . انجام شد نتایج نشان میدهدکه گاز اکسیژن  و آرگون بهترین شکلگرده جوش، پایداری قوس وکمترین پاشش را در بین 5 نوع ترکیب گاز محافظ دارد ترکیب سه تایی دی نیتروژن و دی اکسید کربن و آرگون باعث کاهش نسبت کروم معادل به نیکل معادل شده و در نتیجه سبب افزایش فاز آستنیت در ریزساختارجوش میشود .

فولادهای زنگ نزن دوفازی در صنایع مختلف از قبیل نفت و گاز، پتروشیمی ، صنایع دریایی ، کشتی سازی ، سازه ، فرآیند و صنایع شیمیایی و در قالب تجهیزاتی مانند مخازن تحت فشار، مبدلهای حرارتی ، سیستمهای لوله کشی و غیره بکاره میروند .فولادهای زنگ نزن دوفازی علاوه بر مقاومت به خوردگی بالا در انواع خوردگی از قبیل خوردگی تنشی ، حفره ای و شیاری دارای استحکام بالا و چقرمگی خوب نیز هستند.

فولادهای زنگ نزن دوفازی در دمای اتاق از دو فاز فریت و آستنیت که هر کدام به مقدار 50 درصد حجمی در ساختارمی باشند تشکیل شده اند. تعادل دوفاز فریت و آستنیت در این فولادها بستگی به ترکیب شیمیایی آلیاژ و عملیات حرارتی انجام شده برروی آن دارد جهت حفظ خواص مکانیکی مطلوب و مقاومت به خوردگی خوب این آلیاژها و جلوگیری از تشکیل فازهای مضر در جوش ، ضروری است که تعادل فازی بین فاز فریت δ آستنیت ϒ  در ساختار برقرارشود. در اثر جوشکاری ذوبی و سیکل حرارتی جوشکاری و نرخ سرد شدن، جوش این آلیاژها تحت دگرگونی های شدید ریز ساختار شامل توزیع مجدد فازها و تغییرات نسبت فاز آستنیت به فریت  δ / ϒ ایجاد فازهای ( مضر مانند نیتریدکروم ) در فلز جوش و منطقه HAZ قرار میگیرند که نهایتاً سبب تنزل خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی نسبت به فلز پایه میگردد. همه فولادهای زنگ نزن دوفازی بصورت 100 درصد فریت منجمد می شوند و سپس در اثر استحاله جامد بخشی از فریت به آستنیت تبدیل می گردد. استحاله جامد فریت به آستنیت هم به ترکیب شیمیایی بستگی دارد هم به سرعت سرد شدن جوش و میزان نهایی فریت – آستنیت و توزیع فاز آستنیت در فلز جوش را تعیین میکندکیفیت و بهره وری مناسب در جوشکاری قوسی با پوشش گاز محافظ در جوشکاری فولادهای زنگ نزن دوفازی ارتباط مهمی با انتخاب بهینه و مناسب گازهای محافظ جهت بدست آوردن بهترین خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی با حداقل عیوب ظاهری داردبنابرتوصیه مراجع واستانداردهای جوشکاری به طور کلی می توان از ترکیب گازهای آرگون ، He ، اکسیژن ، دی اکسید کربن و دی نیتروژن جهت جوشکاری به روشGMAW فولادهای زنگ نزن دوفازی در مدهای مختلف انتقال ( اتصال کوتاه ، قوس پاششی وپالسی) استفاده کرد. اضافه کردن مقادیر جزئی از گازهای دی اکسیدکربن و اکسیژن تا 2 درصد به ترکیب گاز محافظ علاوه بر بهبود پایداری قوس سببکاهش فاز فریت در جوش فولادهای زنگ نزن دوفازی میگردد. از طرفی حضور نیتروژن در ترکیب گاز محافظ سبب ناپایداری قوس و افزایش تخلخل و پاشش میگردد. تحقیقات نشان داده است که گازهای محافظ هم برروی ترکیب شیمیایی و هم برروی سرعت سرد شدن جوش تاثیر میگذارند و از این طریق می توانند بر ریزساختار فولادهای زنگ نزن دوفازی و نتیجتاً برخواص مکانیکی و خوردگی تاثیرگذار باشند. ماریوگومز وآلیسیاسریا درتحقیقی نشان دادند که اضافه کردن گاز نیتروژن تا 3 درصد به ترکیب گاز محافظ در روش GMAW سبب افزایش تشکیل آستنیت و جبران نیتروژن از دست رفته در جوشکاری این فولادها که نقش اساسی در تعادل فازها ( فریت – آستنیت ) را دارد سبب می شود و مقاومت به خوردگی و مقدار چقرمگی جوش را بهبود می بخشد. والینت و کارلسون تاثیر ترکیب گازهای آرگون ، He ، دی نیتروژن و دی اکسید کربن را بر خواص شکل ظاهری جوش، مقاومت به خوردگی و مقاومت به ضربه منطقه جوش آلیاژ 2205 را در روش اتوماتیک GMAW بررسی کردند که بهترین خواص برای ترکیب گازهای آرگون و He بدست آمد . ساسیا و آراویندان تاثیرگازهای محافظ بر ریزساختار و خواص متالورژیکی اتصال فولاد زنگ نزن دو فازی را مورد بررسی قرار دادند . در این پژوهش ترکیبات مختلف گاز محافظ که در پژوهش های قبلی به عنوان بهترین ترکیبات گاز محافظ در جوشکاری است را با یکدیگر مقایسه میکند تا بهینهترین ترکیب گاز محافظ در فرآیند GMAW را ارائه کند. این گازهای محافظ شامل گاز محافظ آرگون و ترکیبات دو تایی (اکسیژن%2-آرگون ، دی اکسید کربن%2-آرگون ) و همچنین اضافه شدن گاز نیتروژن به آنها در مخلوط هایگاز محافظ سه تایی  است ( آرگون-2%اکسیژن-3%دی نیتروژن ، آرگون-2%اکسیژن-3%دی نیتروژن )

در این پژوهش مواد اولیه شامل فلز پایه، سیم جوش مصرفی و گازهای محافظ می باشند. جهت فلز پایه از ورق فولاد زنگ نزن دوفازی گرید 2205 AISI به ضخامت 6 میلیمتر استفاده شد. مشخصات شیمیایی فلز پایه که با استفاده ازآزمون آنالیز شیمیایی به روش طیف سنجی نشری بدست آمده است . سیم جوش مصرفی معادل 2209 ER به قطر 1 میلیمتر نشان تجاری ESAB استفاده شد. این گازها مطابق با استاندارد تهیه شده و درصد خلوص آنها معادل خلوص 99/9999% می باشد. جهت جوشکاری از فرآیند GMAW به صورت نیمه اتوماتیک و در مد انتقال پاششی جهت جوشکاری استفاده شده است. دستگاه جوشکاری مورد استفاده مدل 250Y-MMA/MIG-JASMIN می باشد و جوشکاری ها توسط جوشکار با صلاحیت و دارای گواهینامه صورت گرفته است. نمونه ها جهت جوشکاری با ابعاد mm 6×40×400 و به روش مکانیکی ( قیچی) برشکاری و تهیه شدند و سپس توسط 3 ماشینکاری زاویه پخ و پاشنه جوش آماده سازی گردید. طرح اتصال براساس استاندارد AWS و بصورت جوش شیاری لب به لب جناغی در نظر گرفته شد.سطح فلز قبل از جوشکاری توسط استن تمیزکاری شد و جهت محافظت ریشه جوش از هواپشت بند سرامیکی استفاده گردید.

تمام پارامترهای جوشکاری به غیر از گاز محافظدر همه نمونه ها یکسان می باشند. تعداد پاسهای جوشکاری 2 پاس می باشد. عملیات پیش گرم و عملیات حرارتی بعد از جوشکاری صورت نگرفت و درجه حرارت بین پاسی 150 درجه سانتی گراد رعایت شده است.

منبع: سیویلیکا

ثبت ديدگاه