بررسي تاثير ريزساختار بر تعيين ضرايب آكوستوالاستيك در جوشكاري فولاد زنگ نزن آستنيتي

An investigation of the effect of microstructure on determination of acoustoelastic constants in austenitic stainless steel welding

اندازه‌گيري تنش پسماند براي قطعات در حال كار يك مجموعه با روش‌هاي مخرب عملا غيرممكن است. لذا در اين موارد استفاده از روش‌هاي غيرمخرب مانند روش موج فراصوتي از اهميت به سزايي برخوردار است. يكي از مشكلات موجود در زمينه اندازه‌گيري غير مخرب تنش پسماند به روش امواج فراصوتي، تعيين ضرايب آكوستوالاستيك ماده مي‌باشد. در واقع براي تبديل داده‌هاي به‌دست آمده از اندازه‌گيري به روش امواج فراصوتي، مي بايست اين ضرايب به دقت تعيين شوند. اما به دليل مشكلاتي مانند زاويه دار بودن منطقه متاثر از حرارت به دليل پخ جوشكاري و ضخامت كم اين منطقه تعيين ضرايب اين منطقه به صورت دقيق انجام نمي‌شود. در اين پژوهش براي تعيين ضريب آكوستوالاستيك منطقه متاثر از حرارت (HAZ) شبيه سازي عملي انجام گرفت. شبيه سازي به اين صورت انجام گرفت كه منطقه متاثر از حرارت به چهار قسمت تقسيم شد و سپس با انجام چرخه‌هاي مختلف عمليات حرارتي بر روي نمونه‌هاي استاندارد تست كشش، اين منطقه به صورت چهار قسمت مجزا شبيه سازي شد. از اين ضريب در تعيين تنش پسماند نمونه‌هاي جوشكاري شده فولاد زنگ نزن آستنيتي با استفاده از امواج فراصوتي LCR استفاده شد و سپس داده‌هاي به‌دست آمده با روش كرنش سنجي سوراخ مقايسه گرديد. با مقايسه تنش‌هاي به‌دست آمده از روش شبيه سازي عملي HAZ و روش‌هاي پيشين محاسبه‌ي ضريب آكوستوالاستيك و مقايسه با روش كرنش سنجي سوراخ، مشاهده شد كه اين روش موجب بهبود دقت اندازه‌گيري تنش پسماند در نمونه‌هاي جوشي شده است.

Residual stress measurement of inservice parts of a system is practically impossible by means of destructive methods. Therefore, the use of ultrasonic method as a nondestructive method has an important role. One of the problems in nondestructive measurement of residual stresses by means of ultrasonic waves is determination of acoustoelastic constants. In fact, for conversion of ultrasonic method data to stress state, it is needed to determine these coefficients very precisely. But for reasons like HAZ inclination and small width of this zone, determination of coefficient of this zone does not perform accurately. In this study, the practical simulation is performed for determination of acoustoelastic coefficient of HAZ. For this simulation, the heat affected zone divided to four separate zones and then the microstructure of those four zones has been simulated on standard tensile test specimen by different heat treatment cycles. This coefficient has been used in evaluation of welding residual stresses of austenitic stainless steel by LCR Ultrasonic waves and the results has been compared with the holedrilling straingage method. By comparison of stress values achieved by HAZ simulation method, the conventional method and holedrilling straingage method, it is seen that the HAZ simulation method cause an improvement in welding residual stress measurement accuracy.