تحلیل ارتباط فرآیند ساخت فولاد و خواص مکانیکی لوله های درز جوش مارپیچ انتقال گاز طبیعی ایران با گرید api x65

چکیده دستیابی به خواص مکانیکی مطلوب همواره یکی از چالش های اصلی کارخانجات فولاد سازی است. در این تحقیق ارتباط بین فرآیند ساخت، ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد api x65 بررسی شده است. ابتدا، فولادهای خط لوله، فرآیندهای ساخت این فولادها و پارامترهای موثر بر خواص مکانیکی نهایی معرفی و سپس، فرآیند ساخت لوله های درز جوش مارپیچ از فولاد api x65 ارائه شد. علاوه بر این، چگونگی ارزیابی خواص مکانیکی (استحکام، چقرمگی، سختی سطحی و قابلیت جوش-پذیری) لوله های انتقال گاز بررسی شد. نتایج مطالعات انجام شده با هدف مشخصه یابی فولاد api x65 تولید شده توسط شرکت پوسکوی کره جنوبی در گروه پژوهشی لوله و صنایع وابسته دانشگاه بیرجند ارائه و با استاندارد api مقایسه گردید. علاوه بر این، نتایج آنالیز شیمیایی، آزمون کشش، آزمون ضربه شارپی و آزمون سختی سنجی انجام شده بر روی 100 لوله درز جوش مارپیچ گرید x65 ساخته شده در مقیاس صنعتی ارائه شده است. از شبکه عصبی جهت بررسی اثر ترکیب شیمیایی بر خواص مکانیکی استفاده شده است. علاوه بر این، به کمک داده های آزمایشگاهی بدست آمده از مرور مقالات، از شبکه عصبی برای پیش بینی اثر ترکیب شیمیایی و پارامترهای عملیات ترمومکانیکی بر استحکام نهایی فولادهای خط لوله استفاده شده است. پدیده های متالورژیکی حین فرآیند نورد جهت طراحی عملیات ترمومکانیکی موثر برای دستیابی به ریزساختار و خواص مکانیکی مطلوب بررسی شد. رفتار تبلور مجدد فولادهای خط لوله بررسی و در نهایت رفتار کارگرم فولاد api x65 به روش آزمایشگاهی تعیین گردید. از آزمون دیلاتومتری و مشاهدات ریزساختاری به کمک میکروسکوپ نوری برای تعیین محدوده سرعت سردکردن مناسب برای دستیابی به فولاد api x65 استفاده شده است. در پایان از آزمون پیچش گرم برای شبیه سازی عملیات ترمومکانیکی فولاد مورد مطالعه استفاده شد. دماهای بحرانی عملیات ترمومکانیکی (شامل دمای عدم تبلور مجدد و دماهای شروع و پایان استحاله آستنیت) تعیین گردید. با توجه به دماهای بحرانی تعیین شده، نتایج حاصل از مرور منابع و نتایج آزمون دیلاتومتری و در نظر گرفتن پدیده های متالورژیکی حین کارگرم، پارامترهای عملیات ترمومکانیکی تولید فولاد api x65 تخمین زده شد. با متغیر در نظر گرفتن محدوده دمایی نورد پرداخت و سرعت سردکردن چهار نمونه فولاد مختلف تولید شد و اثر این دو مولفه بر ریزساختار و استحکام فولاد بررسی گردید. فولادهای تولید شده توسط متالوگرافی مشخصه یابی شدند و با تکرار چرخه های ترمومکانیکی آزمون-های پیچش گرم و انجام پیچش در دمای محیط، استحکام تسلیم فولادهای تولید شده تعیین گردید. در پایان، نتایج بدست آمده با نتایج مطالعات مشخصه یابی فولاد api x65 مقایسه شد و شرایط مناسب عملیات ترمومکانیکی برای تولید تجاری فولاد api x65 پیشنهاد گرید.