بررسی اثر عملیات حرارتی بر ریزساختار شفت توربین بخارلایه نشانی شده توسط فرآیند جوشکاری TIG

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال

2 کارشناس ارشد مهندسی مواد و متالورژی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی

3 استاد گروه مهندسی مواد دانشکده مهندسی مکانیک انشگاه خواجه نصیر الدین طوسی

چکیده

شفت‌های نیروگاهی از نظر جوشکاری دارای مشکلاتی نظیر تشکیل فاز مارتنزیت، آستنیت باقی‌مانده، حساسیت به ترکیدگی سرد، ایجاد تنش‌های پسماند و ... می‌باشند. انتخاب صحیح روش و متغیرهای جوشکاری، تعیین فلز پرکننده و انجام عملیات حرارتی مناسب پس از جوشکاری سبب کاهش چنین مشکلاتی خواهد شد. با توجه به مقدار کربن و عناصر آلیاژی فولاد شفت 26 NiCrMoV 11 5، سیم جوش کم‌هیدروژن کروم- مولیبدن‌دار برای جوشکاری لایه نشانی سطح فولاد شفت انتخاب گردید. پس از انجام فرآیند جوشکاری، عملیات حرارتی آنیل و نرماله روی نمونه صورت گرفت و با نمونه‌ی بدون عملیات حرارتی مقایسه گردید. هدف از انجام این پژوهش تعیین عملیات حرارتی مناسب پس از جوشکاری و بررسی ویژگی‌های فلز جوش و HAZ با استفاده از آزمون‌های میکروسختی، XRD، SEM و میکروسکوپ نوری بود. با توجه به نتایج متالوگرافی مربوط به ریزساختار و XRD نمونه‌ها، مشاهده شد که در عملیات حرارتی نرماله فازهای کاربیدی بیشتری در زمینه حل شده‌اند که سبب شده تا تغییرات سختی در منطقه‌ی جوش و فلز پایه نسبت به سایر شرایط کمتر باشد. در نتیجه نمونه‌ی جوشکاری شده با سیم جوش کروم- مولیبدن‌دار و تحت عملیات حرارتی نرماله، ساختار و توزیع سختی مطلوب‌تری داشت.
 

کلیدواژه‌ها


1- ASTM and A470, "Standard Specificationfor Vacuum-Treated Carbon and Alloy Steel
Forgings for Turbine Rotors and Shafts," 2005
2- W. Wiemann, C. Berger, K. H. Mayer andE. Potthast, "A New 2% CrMoNiWV Creep
Resistant Rotor Steel," InternationalConference on Advances in Material
Technology for Fossil Power Plants, Chicago,USA, Vol. 1, pp. 100-112, 1987.
3- A. Salemi and A. Abdollah-zadeh, "Theeffect of tempering temperature on the
mechanical properties and fracturemorphology of a NiCrMoV steel ",Materials
Characterization, Vol. 29, pp. 484 – 487, 2008.
4- R. F. Hanus, K. H. Schönfeld and H.Wagner, "Transformation of Knowledge and
Technology from Research and Developmentto the Commercial Production of Heavy Steel
Castings and Forgings for Power Engineering,Made of Advanced Creep Resistant Steels,"
Voest-Alpine Giessereilinz GmbH,Germany,Vol. 1, pp. 165-177, 2000.
5- H. Furuya, S. Aihara and K. Morita, "A newproposal of HAZ toughness evaluation method
HAZ toughness of structural steel in multilayerand single-layer weld joints," Weld
Journal, Vol. 2, pp. 46-58, 2007.
6- T. Robakowski, Fatigue Test Joints andWelded Elements Performed at the Institute of
Welding and Fatigue Resistance of Materialsand Metal Structural Parts, p. 156-169,
Institute of Precision Mechanics, Warszdwa,1964.
7- S. J. Maddox, "An Introduction to theFatigue of Welded Joints," International
Institute Welding, Vol. 4, pp. 65-78, 1983.
8- R. Castro and J. J. D. Cadenet, WeldingMetallurgy of Stainless and Heat-Resisting
Steel, p. 77-92, Cambridge University Press,UK, 1975.
9- S. Kou, Welding Metallurgy, p. 182-195,John Wiley & Sons, USA, 2003.
10- AWS and A5.28, "Specification for LowAlloySteel Electrodes and Rods for Gas
Shielded Arc Welding for Gas Shielded ArcWelding," 2005
11- ASM, Vol.6: Welding, Brazing andSoldering, p. 242, 1077, USA, 1993.
12- T. El-Bitar, M. Gamil, I. Mousa and F.Helmy, "Development of carbon-Low alloy
steel grades for low temperature applications,"Materials Science and Engineering A, Vol.
528, pp. 6039–6044, 2011.
13- G. E. Totten, Steel Heat TreatmentHandbook, 2, p. 377-380, CRC Press, Oregan,
USA, 2006.
14- M. L. Zhu and F. Z. Xuan, "Correlationbetween microstructure, hardness and strength
in HAZ of dissimilar welds of rotor steels,"Materials Science and Engineering A, Vol.
527, pp. 4035–4042, 2010.
15- M. Jayaprakash, Y. Mutoh, K. Asai, K.Ichikawa and S. Sukarai, "Effect of contact
pad rigidity on fretting fatigue behavior ofNiCrMoV turbine steel," International Journal
of Fatigue, Vol. 32, pp. 1788–1794, 2010.
16- M. L. Zhu and F. Z. Xuan, "Effects oftemperature on tensile and impact behavior of
dissimilar welds of rotor steels," Materials andDesign, Vol. 31, pp. 3346–3352, 2010.