بررسی تاثیر ترتیب جوشکاری و فرآیند هیدروتست بر تنش های پسماند جوشی در لوله های فولادی زنگ نزن sus304

اتصالات جوشی معمولاً با عیوب مختلفی از جمله ذرات سرباره، تخلخل یا مُک و پیرتردی همراه هستند. این عیوب می توانند منشا شکل گیری ترک هایی باشند که هنگام سرویس دهی قطعه در آن شکل گرفته و به آرامی رشد کرده و در نهایت منجر به شکست قطعه گردند. رفتار خستگی یک سازه ی جوشکاری شده بواسطه ی پارامترهای زیادی که به طبیعت اتصالات جوشکاری شده وابسته است، از پیچیدگی های فراوانی برخوردار است. در این میان تنش های پسماند به عنوان یکی از اثرات حاصل از سیکل های حرارتی در جوشکاری های چند پاسه، تاثیر غالبی بر رشد ترک خستگی دارد. تنش های پسماند کششی معمولاًً زیانبار بوده و سازه های جوشکاری شده را نسبت به آسیب خستگی، ترک خوردگی تنشی و شکست مستعد می سازند. در مواردی که احتمال رشد عیوبی از جمله ترک های سطحی در سیستم های لوله کشی وجود دارد، تنش های پسماند جوشی در مقایسه با تنش های ناشی از بارهای طراحی سهم زیادی را در میدان تنش کلی دارا هستند. به علاوه به منظور جلوگیری از بروز ترک خوردگی تنشی میان دانه ای در ریشه جوش در لوله های فولادی زنگ نزن لازم است تا نیازمندی های خاصی در ارتباط با شرایط کاری، خواص مواد و تنش های پسماند جوشی برآورده گردد. از این رو به دست آوردن تخمینی مناسب از میدان تنش های پسماند جوشی ضروری می باشد. در تحقیق حاضر میدان های دمایی و تنش های پسماند ایجاد شده در اتصالات جوشی لوله های فولادی زنگ نزن sus304 با انجام یک تحلیل ترمو- الاستیک- پلاستیک به صورت عددی محاسبه شده است. این اتصال جوشی، یک اتصال لب به لب محیطی بوده که در دو پاس و به روش جوشکاری قوس تنگستنی با گاز محافظ صورت گرفته است. فرآیند جوشکاری به صورت دوبعدی و سه بعدی در نرم افزار اجزای محدود abaqus به کمک یک زیر برنامه به منظور اعمال شار حرارتی به مدل شبیه سازی شده است. شار اعمالی از نوع دو بیضی است. همچنین جهت مدل سازی پاس های جوشی و ورود المان های مذاب به داخل حوضچه ی جوش از تکنیک تولّد و مرگ المان ها استفاده شده است. پس از مدل سازی فرآیند فوق، تاثیر ترتیب جوشکاری بر شکل گیری تنش های پسماند در لوله با در نظر گرفتن 4 نوع حرکت پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها نیز فرآیند تاثیر فرآیند هیدروتست پس از جوشکاری بر کاهش این تنش ها ارزیابی شده است. جهت ارزیابی صحت نتایج به دست آمده، نتایج حاصل از شبیه سازی مدل فوق با نتایج حاصل از اندازه گیری تجربی تنش های پسماند با استفاده از روش کرنش سنجی سوراخ مقایسه شده است. بررسی نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که انتخاب ترتیب مناسب جوشکاری می تواند تا حدود زیادی تنش های پسماند کششی را کاهش و در مواقعی آن ها را به تنش های فشاری تبدیل نماید. همچنین، نتایج این تحقیق نشان می دهد که بارگذاری هیدروتست پس از فرآیند جوشکاری می تواند تا 70% تنش های پسماند جوشی را کاهش دهد.