بررسي جوش‌پذيري اتصال چند پاسه محيطي در لوله فولادي ترمومكانيكال

Investigation of weldability in multi-pass girth welding of thermomechanical steel pipe

اطمينان از يك‌پارچگي اتصالات جوشي (از نوع محيطي يا سر به سر) در صنعت انتقال گاز طبيعي بوسيله لوله‌هاي قطور فولادي مستلزم تعيين تجربي خصوصيات فولاد پايه و ويژگي‌هاي درز جوش بوسيله آزمون‌هاي مخرب و غير مخرب است. در اين مقاله خصوصيات جوش چند پاسه محيطي، ناحيه متاثر از حرارت و فلز پايه در لوله فولادي از نوع درز جوش مارپيچ (با قطر خارجي 56 و ضخامت ديواره 780/0 اينچ) به منظور مشخصه‌سازي خواص متالورژيكي و مكانيكي فولاد به وسيله آزمايش‌هاي كوانتومتري، متالوگرافي، كشش، ضربه و سختي‌سنجي مورد بررسي قرار گرفت. تصاوير حاصل از آزمون متالوگرافي نشان مي‌دهد كه نواحي مختلف جوش از نظر فاز و ريز ساختار كاملاً با هم متفاوت مي‌باشند. وجود تركيب شيميايي متفاوت در پاس‌هاي مختلف و فازهاي سخت همچون مارتنزيت (كه نتيجه عمليات حرارتي غير كنترل شده مي‌باشد) اثر قابل توجهي بر خواص مكانيكي درز جوش و منطقه متاثر از حرارت آن دارد. نتايج آزمون سختي‌سنجي كمترين و بيشترين ميزان سختي را به ترتيب در منطقه متاثر از حرارت و مركز منطقه درز جوش محيطي (كه كمترين سطح انرژي شارپي را نيز دارا مي‌باشد) ارزيابي مي‌‌كند.

The structural integrity of welded joints in natural gas transportation through large diameter steel pipes requires the experimental determination of material mechanical properties in seam weld via destructive and non-destructive tests. In this paper, the metallurgical and mechanical characteristics of multi-pass girth weld in seam weld, heat affected zone (HAZ), and base metal of a pipe with 56 inch outside diameter, 0.780 inch wall thickness is determined. To do this, chemical analysis, standard metallography, tensile and impact tests and hardness experiments were conducted. The metallographic results demonstrated that different sub-zones in welded joint had different microstructure. The existence of different chemical contents in different weld passes and the presence of hard phases (such as martensite due to uncontrolled heat cycles) had direct effects on mechanical properties of the seam weld and HAZ. From the hardness test result, it was found that HAZ and centerline of the seam weld had the minimum and maximum hardness levels, respectively. Furthermore, the minimum Charpy impact energy was found in the seam weld centerline.