ارتباط ریزساختار و خواص مکانیکی با تنش‌های پسماند ناحیه جوش چند پاسه محیطی خطوط لوله 56 اینچ فولادی API X-70

Abstract

تنش‌های پسماند ناشی از جوش‌کاری باعث کاهش تنش طراحی خطوط لوله قطور و پرفشار انتقال گاز طبیعی می‌شود. در این مطالعه که برای اولین بار در ایران صورت گرفته است، ابتدا دو قطعه لوله 56 اینچ فولادی (از نوع درز جوش مارپیچ) با گرید ایکس 70 و ضخامت 780/0 اینچ بر اساس دستورالعمل ویژه شرکت ملی گاز ایران جوش‌کاری گردید. پس از آن آزمون کرنش سنجی سوراخ بر اساس استاندارد ASTM E 837 انجام شد. سپس برای اطمینان از سلامت جوش، تبدیل کرنش‌های آزاد شده به تنش و تشخیص اثر این تنش‌ها بر رفتار سازه، آزمایش‌های کوانتومتری، متالوگرافی، کشش و ضربه انجام شد. نتایج نشان می‌دهد حداکثر تنش پسماند کششی در مرکز درز جوش و در راستای محیطی سطح خارجی لوله برابر با MPa 318 بوده و بیش از 60 % استحکام تسلیم جوش می‌باشد. در منطقه جوش، عناصر میکروآلیاژی کاهش و میزان کربن افزایش یافته است. در پاس سطح 75% فاز مارتنزیت تمپر نشده مشاهده شده است. افزایش کربن سبب افزایش حجم کریستالی مارتنزیت و در نتیجه کاهش تنش پسماند و همچنین کاهش مقاومت ماده خواهد شد. کاهش استحکام کششی در جوش نیز سبب افزایش درصد تنش پسماند نسبت به استحکام استاتیکی سازه شده است. علاوه بر این کمترین مقاومت به ضربه در راستای محیطی (45J) جوش سر به سر لوله اتفاق افتاده است. بنابراین مرکز درز جوش در راستای محیطی سطح خارجی به عنوان ناحیه بحرانی لوله دارای بیشترین تنش پسماند کششی و درصد فاز مارتنزیت و کمترین عناصر میکروآلیاژی، استحکام تسلیم، کرنش نهایی و مقاومت به ضربه است.

Keywords

• تنش پسماند
• جوش چند پاسه محیطی
• کرنش سنجی سوراخ
• خواص مکانیکی و متالورژیکی
• لوله api x70