مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

ارزیابی خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی در فولاد ضد زنگ جوش داده شده 321H: تأثیر تکنیک لایه نشانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
چکیده
در این مطالعه، خواص مکانیکی و حساسیت به خوردگی جوش فولاد زنگ‌نزن 321H مورد بررسی قرار گرفته است. تمرکز پژوهش بر تأثیر لایه‌های با‌تر (Buttering) ایجادشده با فلز پرکننده NiCiMo در مقایسه با روش‌های مرسوم جوشکاری بدون با‌تر است. آزمایش‌های کشش، خمش، ضربه، سختی و خوردگی بین‌دانه‌ای روی نمونه‌های با‌ترشده و بدون با‌تر انجام شد. نتایج نشان داد که جوش‌های بدون با‌تر به‌طور پیوسته استحکام و چقرمگی بالاتری داشتند؛ به‌طوری‌که استحکام کششی نهایی آن‌ها در محدوده ۵۷۸ تا ۵۸۸ مگاپاسکال و انرژی جذب‌شده در آزمون ضربه بین ۵۷٫۳ تا ۶۷ ژول بود. در مقابل، نمونه‌های با‌ترشده استحکام کششی پایین‌تری (بین ۵۶۰ تا ۵۷۸ مگاپاسکال) و انرژی ضربه‌ای کمتر (۴۳ تا ۵۱ ژول) نشان دادند که بیانگر ضعف‌هایی است که فرآیند با‌تر ایجاد می‌کند. هر دو نوع نمونه در آزمون خوردگی بین‌دانه‌ای مردود شدند که حاکی از تأثیر ورودی حرارتی بالا در فرآیند جوشکاری و پدیده حساس‌شدگی (Sensitization) است. این نتایج بر اهمیت بهینه‌سازی پارامترهای جوشکاری برای کاهش حساس‌شدگی و بهبود خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی در جوش فولاد زنگ‌نزن 321H در کاربردهای حساس تأکید دارد. اگرچه فرآیند با‌ترسازی، جوشکاری مواد غیرهمجنس را تسهیل می‌کند، اما باید ریسک‌ها و محدودیت‌های ناشی از آن با دقت مورد توجه قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

 [1] Gajjar P.K, Khatri B.C, Siddhpura A.M, Siddhpura M.A, Sensitization and desensitization (healing) in austenitic stainless steel: a critical review, Trans Indian Inst Met. 2022; 75: 1411-27.
[2] Kumar S.M, Shanmugam N.S, Studies on the weldability, mechanical properties, and microstructural characterization of activated flux TIG welding of AISI 321 austenitic stainless steel, Mater Res Express. 2018; 5(10): 106524.
[3] American Iron and Steel Institute (AISI), High temperature characteristics of stainless steels. 2004.
[4] Xu M, Liu B, Dong Z, Wang Z, Influence of microstructure evolution on reheat cracking behavior of T23 steel weld joint, ISIJ Int. 2020; 60(6): 1291-300.
[5] Li Y, Wang J, Wang X, Improvement of stress-relief cracking resistance in coarse-grained heat-affected zones of T23 steel by refining sub-structure through second thermal cycle, J Mater Res Technol. 2020; 9(4): 8568-79.
[6] Bahrami A, Taheri P, A study on the failure of AISI 304 stainless steel tubes in a gas heater unit, Metals. 2019; 9(9): 969.
[7] Chabaud-Reytier M, Allais L, Caës C, Pineau A, Mechanisms of stress relief cracking in titanium stabilized austenitic stainless steel, J Nucl Mater. 2003; 323(1): 123-37.
[8] Dayalan I, Crasta P.F, Gupta R, A review on stress relaxation cracking in austenitic stainless steel, In: Proceedings of the International Conference on Intelligent Manufacturing and Automation, Springer, Singapore. 2020: 427–34.
[9] Purnendra B, Chbodenyeva O, Sensitization and its implications for corrosion of austenitic stainless steels in the nuclear industry, J Nucl Mater. 2014; 447(1): 14-24.
[10] Auzoux Q, Allais L, Caës C, Monnet I, Pineau A.F, Effect of pre-strain on creep of three AISI 316 austenitic stainless steels in relation to reheat cracking of weldaffected zones, J Nucl Mater. 2010; 400(2): 127-37.
[11] Bahl S, Dryepondt S, Allard L.F, Suwas S, Shyam A, Retardation of small creep–fatigue crack in Gr. 91 steel through the combined effects of stress relaxation, microstructural evolution, and oxidation, Metall Mater  Trans A. 2018; 49(12): 6110-21.
[12] Gupta R.K, Parvathavarthini N, Vinod Kumar A, Dayal R.K, Influence of inclusion and specimen orientations on intergranular corrosion testing of AISI 316LN stainless steel, Trans Indian Inst Met. 2017; 64(4): 365-75.
[13] Zhang S, Jiang Z, Li H, Feng H, Zhang B, Detection of susceptibility to intergranular corrosion of aged super austenitic stainless steel S32654 by a modified electrochemical potentiokinetic reactivation method, J Alloys Compd. 2017; 695: 3083-93.
[14] Liu Y, Zhang X, Liu J, Wang H, Effects of microstructure on mechanical properties of dissimilar metal welded joints, J Mater Sci Technol. 2021; 61: 115- 30.
[15] API 942 B-2017, Material, fabrication, and repair considerations for austenitic alloys subject to embrittlement and cracking in high temperature 565°C to 760°C. 2017.
[16] Sharifi H, Raisi S, Tayebi M, The effect of stress relieving treatment on mechanical properties and microstructure of different welding areas of A517 steel, Mater Res Express. 2017.
[17] Der Westhuizen V, Christian E, Stress relaxation cracking of welded joints in thick sections of a TP347 stabilized grade of stainless steel, Corrosion. 2008.
[18] Blinn M, RA W, Design for fracture toughness, Mater Sel Des. 1977; 20: 533-44.
[19] Prakash K.S, et al. Microstructure, mechanical properties and fracture toughness of SS 321 stainless steel manufactured using wire arc additive manufacturing, Trans Indian Inst Met. 2023; 76(2): 537-44.
[20] Zhu X.K, Joyce J.A, Review of fracture toughness (G, K, J, CTOD, CTOA) testing and standardization, Eng Fract Mech. 2012; 85: 1-46.
[21] Beigi M, Khosravifard A, Rabiezadeh A, Sani R, Effect of microstructural sensitization on mechanical properties of a welded chemically stabilized stainless steel pipe, J Mater Eng Perform. 2024.
[22] Devendranath Ramkumar K, Pavan B, Chandrasekar V, Development of improved microstructural traits and mechanical integrity of stabilized stainless steel joints of AISI 321, J Manuf Process. 2018: 582-94.
[23] Dai P, Li S, Wu L, Wang Y, Feng G, Deng D, A new numerical model to predict welding-induced sensitization in SUS304 austenitic stainless steel joints, J Mater Res Technol. 2020; 17: 234-43.
[24] Ghalambaz M, Abdollahi M, Eslami A, Bahrami A, A case study on failure of AISI 347H stabilized stainless steel pipe in a petrochemical plant, Case Stud Eng Fail Anal. 2017; 9: 52-62.