تعيين ضرايب معادلات اساسي خزشي لايه‌هاي جوش لب به لب لوله‌ فولادي1.25Cr0.5Mo

Obtaining the creep constitutive parameters for the layers of butt-welded 1.25Cr0.5Mo pipe

بررسي رفتار خزشي اتصالات جوشي لوله‌هاي فولادي تحت فشار حامل سيال داغ، از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در اين پژوهش، رفتار خزشي اتصال جوش لب‌به‌لب لوله‌ي فولادي 1.25Cr0.5Mo مورد بررسي قرار گرفته است. محل جوش به سه ناحيه‌ي ماده‌ي اصلي (BM)، منطقه‌ تحت تاثير حرارت (HAZ) و ناحيه‌ جوش (WM) تقسيم و سپس معادلات اساسي خزشي هر ناحيه به‌دست آمده است. ضرايب معادلات اساسي براي هر ناحيه با استفاده از نتايج آزمايش‌هاي خزش تك‌محوره و به‌كمك روش كمينه مربعات تعيين و نتايج با آن‌چه در مراجع مختلف براي آلياژهاي ديگر ارايه شده است، مقايسه شده‌اند. آزمايش‌ها با استفاده از دستگاه تست خزش تك‌محوره در تنش‌هاي 30، 35، 40 و 50 مگاپاسكال و دما‌هاي 670، 700، 725، 750 و 800 درجه‌ سانتيگراد انجام شده است. نمونه‌هاي آزمايشي به‌صورت مستقيم از فلزهاي پايه و جوش به‌روش ماشين‌كاري تهيه شده‌اند. از آن‌‌جا كه تهيه‌ نمونه‌ با ابعاد موردنياز از HAZ ممكن نيست، روشي براي تعيين ضرايب معادلات اساسي اين منطقه پيشنهاد شده است. صحت روش پيشنهادي با مقايسه‌ ضرايب معادلات اساسي محاسبه‌شده به‌كمك اين روش و مقادير به‌دست‌آمده براساس نتايج تجربي براي فلز جوش تاييد شده است. مشاهدات ميكروگرافي و سختي‌سنجي نشان مي‌دهند كه ساختار لايه‌ها باهم تفاوت داشته و اين امر در ضرايب معادلات اساسي و نرخ كرنش خزشي پايدار تاثير به‌سزايي دارد. نتايج نشان مي‌دهند كه در محدوده‌ تنش‌هاي موردنظر، نرخ كرنش خزشي پايدار فلز جوش از نرخ كرنش فلز پايه و نيز منطقه‌ HAZ بيشتر بوده و نرخ كرنش منطقه‌ي HAZ در تنش‌هاي پايين از فلز پايه بيشتر است.

Creep behavior of butt-welded joints in pressurized steel pipes operating at high temperature is one of the major concerns in industry. The creep behavior of 1.25Cr0.5Mo weldment has been investigated in this paper. Three different layers: Base Metal (BM), Heat Affected Zone (HAZ) and Weld Metal (WM) have been considered and the creep behavior of each layer has been modeled using constitutive equations. Constitutive parameters have been determined using the results of uniaxial constant load creep tests. A numerical approach based on least square method has been used to calculate optimum values of the constitutive parameters. The results have been compared with those provided in the literature for different alloys and good agreement has been observed. Creep tests have been carried out at 30, 35, 40 and 50 MPa and temperature levels of 670, 700, 725, 750 and 800 °C. Specimens have been machined out from Base and Weld Metal. Since machining specimens with appropriate size from HAZ is impossible, a method is proposed to obtain constitutive parameters for this layer. This method is validated by comparing the constitutive parameters that have been calculated for WM with those obtained using creep tests. Micrographical and microhardness tests show that there are significant differences in the microstructure of the layers. Consequently, the creep behavior of layers is different. The results show that steady state creep strain rate for WM is higher than the rates for BM and HAZ; also, at low stress levels, creep strain rate of HAZ is larger than BM.