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

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

اسماعیل گنجه ¹ (دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال)
علی رهبردوست ² (کارشناس ارشد مهندسی مواد و متالورژی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی)
علی شکوه‌فر ³ (استاد گروه مهندسی مواد دانشکده مهندسی مکانیک انشگاه خواجه نصیر الدین طوسی)

تاریخ دریافت : 1394/10/09 تاریخ پذیرش : 1394/10/09 تاریخ انتشار : 1390/07/01

کلید واژه: ریزساختار, عملیات حرارتی, سختی, شفت توربین بخار, جوشکاری لایه نشانی,

چکیده مقاله :

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.  

منابع و مأخذ:

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.