بررسی متغیرهای جوشکاری مقاومتی فرکانس بالا(HFRW )بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال غیر همجنس فولاد کم آلیاژ کروم-مولیبدن به فولاد پرآلیاژ کروم دار

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

محمد صادقی ¹ , حامد ثابت ² , حسین رضوی ³

1 - دانشجوی دکتری مهندسی مواد و متالورژی ،واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی ، کرج، ایران
2 - گروه مهندسی مواد دانشگاه ازاد اسلامی واحد کرج
3 - دانشیار دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1398/07/10 تاریخ پذیرش : 1399/02/09 تاریخ انتشار : 1399/02/01

کلید واژه: ریزساختار, خواص مکانیکی, فرکانس بالا, جوشکاری مقاومتی, لوله های پره دار( فین تیوب),

چکیده مقاله :

بررسی متغیرهای جوشکاری مقاومتی فرکانس بالا(HFRW )بر ریزساختار و خواص مکانیکی
اتصال غیر همجنس فولاد کم آلیاژ کروم-مولیبدن به فولاد پرآلیاژ کروم دار

در این تحقیق ، اثر پارامترهای جوشکاری مقاومتی فرکانس بالا بر ریز ساختار و خواص مکانیکی اتصال فولاد کم آلیاژ Mo 1 - Cr25/2 به فولاد پر آلیاژ کروم دار می باشد مورد بررسی قرار گرفته شده است. برای این منظور عملیات جوشکاری مقاومتی فرکانس بالا با تغیر پارامتر های شدت جریان ، اختلاف پتانسیل ، سرعت جوشکاری (چرخش فین تیوب) و تراکم پره ها بر روی نمونه های واقعی( صنعتی) انجام گرفت، سپس آزمون های متالوگرافی ، کشش و سختی سنجی مطابق استاندارد ASTM برروی مقاطع مختلف بعد از نمونه برداری انجام شد. نتایج متالوگرافی و خواص مکانیکی نشان دادند که اتصال جوش نفوذ و امتزاج جوش بالای 90 % تابع پارامترهای بهینه جوشکاری و محلهای قرار گیری قطب های جوشکاری مقاوتی ، تنظیمات جک هیدرولیکی فشار جهت ایجاد فواصل بهینه ی غلتک های دستگاه و تراکم فین ها در اتصال غیرهمجنس لوله های فولاد کم آلیاژکروم-مولیبدنی به فین پره های آلیاژی فولاد پر آلیاژ کروم دار می باشد. همچنین هرچه تراکم فین ها و ضخامت فین کمتر انتخاب گردد کیفیت نفوذ فین به تیوب بیشتر می گردد .

چکیده انگلیسی:

In this research, the effect of high-frequency resistance welding (HFRW) parameters on microstructure and mechanical properties of seamless 2.25Cr-1Mo ferritic steel as spiral (helical) finned tube used in industrial boilers was investigated. So HFRW was implemented on actual (Industrial) samples by changing multiple parameters including Current, Electric Potential, Welding Speed (Rotation Speed) and Pitch, then metallography, fusion weld, tensile strength and hardness tests were performed on various sections of the samples according to ASTM and international standard. The results of metallographic and mechanical properties tests indicated that in order to obtain a minimum of 90 percent welding diffusion, depends on optimum welding parameters, fin tip and tube tip position of resistance welding, hydraulic pressure jack setting on squeeze roller and pitch FPI (fin per inch) to dissimilar joints between chromium-molybdenum low alloy steels tube to chromium high alloy steels of coil strips. Furthermore as the lower pitch and fin thickness are selected, the higher quality of fin tube welding diffusion is achieved.

منابع و مأخذ:

[1] Eriksen V., Heat Recovery Steam Generator Technology, Woodhead Publishing, 2017.          
                                          

[2] Eugene, Pis’mennyi ,Georgiy Polupan , Ignacio ,Carvajal-Mariscal ,Florencio ,Sanchez-Silva, Igor Pioro , Handbook for Transversely Finned Tube  Heat Exchanger Design Academic Press ,2016 .
         

[3]Więcek M., Wpływ technologii spawania na strukturę i właściwości rur ożebrowanych dla przemysłu energetycznego. PhD Thesis, Po­litechnika Śląska, Wydział Inżynierii Mate­riałowej i Metalurgii, 2015.     
                                                                   

[4] Breeze P., Raising steam plant efficiency – Pushing the steam cycle boundaries. PEI Magazine 20, 2012.
                                                                     

[5] Huseman R.: Advanced (700°C) PF Power Plant. A Clean Coal European Technology. Advanced Material for

 

 

AD700 Boilers, Cesi Auditorium, Milano,
2010.
                                                               

[6] Mitrovic J., Heat Exchanger and Condenser Tubes, Tube Types Materials Attributes Machining. Publico Publications, 2004.     
                                       

[7] Dziemidowicz Z., Szyszka P., Krupa I.: Power units on the horizon. The technical requirements of new generation units at PGE Power Plant Opole S.A. Electric Heat and Vocational Education, 11, 2011.
     

[8] J. Noordermeer, P. Eng., IAGT Symposium, Training Sessions, Banff Alberta, 2013.  

[9] Kushima H, Watanabe T, Murata M, Kamihira K, Tanaka H, Kimura K. Metallographic Atlas for 2.25Cr-1Mo Steels and Degradation due to Long-term Service at Elevated Temperatures. OMMI; 4(1):1-13, 2007.           

[10] Erling Næss, Experimental investigation of heat transfer and pressure drop in serrated-fin tube, Applied Thermal Engineering 30, 1531e1537, 2010.  
 

[11] S. R. Mcilwain, A Comparison of Heat Transfer around a Single Serrated, IJRRAS 2 (2), February 2010, 88-94. 

[12] R. Kocurek, J. Adamiec, Manufacturing Technologies of Finned Tubes, Advances in Materials Science, Vol. 13, No. 3 (37), pp. 26-35,2013.

[13]   Janusz Adamiec, Michał Więcek, Technology for Laser Welding of Ribbed Pipes Made of Inconel 625 Nickel Alloy,Biuletyn Institute Spawalnictwa , No. 5/,41-48, 2014.

[14]J. S. Zuback, T. Mukherjee, T. A. Palmer and T. DebRoy, Novel Dissimilar Joints between 2.25Cr-1Mo Steel and Alloy 800H through Additive Manufacturing,Pennsylvania State University, AWS FABTECH Conference, Las Vegas, NV 2016.    

[15]Wagner Ferreira Limaa,  Glaucio Rigueiraa, Heloisa Cunha Furtadoa, Maurício Barreto Lisboaa, Luiz Henrique de Almeidab ,Microstructure Evolution and Creep Properties of 2.25Cr-1Mo Ferrite-Pearlite and Ferrite-bainite Steels After Exposure to Elevated Temperatures, Materials Research,   Vol.10, No. 1590, pp 0596-0601, 2017.       

[16] ASTM A213 Standard Specification for Seamless Ferritic and Austenitic Alloy-Steel Boiler, Superheater, and Heat-Exchanger Tubes, 2019.     
                                                                       

[17] ASTM A 240 Standard Specification for Heat Resisting Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Strip For Pressure Vessels, 2019.       

[18] King, Benjamin, Welding and Post Weld Heat Treatment of 2.25%Cr-1%Mo Steel, M.Eng thesis, Faculty of Engineering, University of Wollongong Australia,pp.13, 2005.   

[19] Cem Ornek, Performance Characterisation of  Duplex Stainless Steel in Nuclear Waste Storage Environment, PhD thesis, University of Manchester,pp.25, 2015.

[20] ASTM E340-19, Standard Test Method for Macro etching Metals and Alloys, 2019.
             

[21] ASTM A370-19, Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products, 2019.            
                                                       

[22] ASTM E384-19, Standard Test Method for Micro indentation Hardness of Materials, 2019.