تاثیر جنس الکترود در جوشکاری فولادهای مقاوم در برابر خوردگی به روش کلدینگ

فولادهای زنگ نزن به دلیل دارا بودن مقاومت بالا در برابر خوردگی و خواص مکانیکی مطلوب در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، صنایع غذایی، نیروگاهی و دریایی کاربرد گسترده ای دارند. با این حال فرآیند اتصال این فولادها از طریق جوشکاری همواره با چالش هایی همراه است. در جوشکاری فولاد زنگ نزن به روش الکترود دستی (SMAW) به دلیل تمرکز حرارت بالا تغییرات متالورژیکی، ایجاد تنش های پسماند و رسوب کاربیدها احتمال کاهش استحکام مکانیکی و افت مقاومت به خوردگی وجود دارد. یکی از روش های نوین برای بهبود خواص سطحی و افزایش عمر قطعات استفاده از کلدینگ است. در این فرآیند لایه ای از آلیاژ مقاوم به خوردگی یا مقاوم به سایش بر روی سطح فولاد پایه قرار می گیرد و ضمن حفظ خواص مکانیکی بستر مقاومت خوردگی و استحکام سطحی به طور قابل توجهی افزایش می یابد. با توجه به اهمیت همزمان خواص مکانیکی مانند استحکام خمشی و شیمیایی مانند مقاومت به خوردگی در کاربری های صنعتی، مقایسه و بررسی این دو ویژگی در فولادهای زنگ نزن جوشکاری شده با الکترود دستی به روش کلدینگ می تواند راهکارهایی برای بهبود کیفیت اتصالات جوشی و افزایش عمر مفید تجهیزات ارائه نماید. الکترود E۳۰۹L پوشش محافظتی مناسبی دارد (Icorr کم، ۸۰۰-۹۰۰ Rct) ولی نسبت به Ni-Cr عملکرد الکتروشیمیایی ضعیف تر دارد. رفتار نشان داده شده برای E۳۰۹L نشان دهنده حساسیت کمتر به پیتینگ نسبت به فولاد ساده است اما حفاظت کمتری نسبت به Ni-Cr در برابر یون های مهاجم انتظار می رود. در این تحقیق، عملکرد دو نوع الکترود ۳۰۹E، ۳۰۸E و Ni-Cr-Fe در جوشکاری فولادهای مقاوم در برابر خوردگی ارزیابی شد. آزمایش ها شامل بررسی های ماکروسکوپی، آزمون خمش جانبی و سختی سنجی ویکرز مطابق با استانداردهای ASME BPVC Section IX (۲۰۱۵) و ASME QW۴۶۲.۱۲ انجام گردید. نتایج ماکروسکوپی نشان داد که هر دو الکترود قادر به ایجاد جوش هایی یکنواخت و بدون ناپیوستگی قابل مشاهده هستند با این تفاوت که الکترود Ni-Cr-Fe عرض bead بیشتری و مرز اتصال واضح تری ایجاد نمود. آزمون خمش نشان داد که این الکترود نیروی شکست بالاتر (۴۵.۸ kN) و درصد ازدیاد طول بیشتر (۲۵) نسبت به الکترود E۳۰۹/۳۰۸E (۴۲.۵ kN و ۲۲) دارد که بیانگر چقرمگی و انعطاف پذیری بالاتر آن است. نتایج سختی سنجی بیانگر آن است که میانگین سختی فلز جوش Ni-Cr-Fe در اغلب نقاط بیشتر از نمونه های E۳۰۸ و E۳۰۹ بوده و بیشترین مقادیر در نواحی نزدیک به خط ذوب مشاهده شد. علت این افزایش سختی را می توان به حضور عناصر آلیاژی نیکل و کروم و تشکیل فازهای سخت و ریزدانه نسبت داد.

کلیدواژه ها:

جوشکاری ، الکترود ، کلدینگ ، خوردگی