بررسی اثر جهت و موقعیت جوشکاری بر حساسیت به ترک هیدروژنی لوله های فولادی با استحکام بالا با استفاده از الکترود سلولزی و قلیایی

یکی از معضلات جوشکاری لوله های استحکام بالا مانندx70(api-5l)، ترک هیدروژنی می باشد که در اثر حضور هیدروژن، تنش های پسماند و ریزساختار مستعد به وجود می آیند. امروزه جهت جوشکاری پاس ریشه و پاس گرم این لوله ها از روش الکترود دستی با الکترود سلولزی به علت نرخ رسوب و نفوذ بالا استفاده می شود و برای جوشکاری پاس های پرکن این لوله ها نیز بطور سنتی از الکترود سلولزی استفاده می شود. فلز جوش حاصل از الکترود سلولزی با هیدروژن قابل نفوذ بیشتر و مقاومت به شکست کمتر خطر تشکیل ترک هیدروژنی را افزایش می دهد. در این تحقیق سعی بر آن است تا با کاهش میزان هیدروژن ورودی به حوضچه مذاب از احتمال ترک هیدروژنی و نیاز به انجام عملیات پیشگرم بکاهیم. در این راستا از الکترود قلیایی برای جوشکاری پاس های پرکن استفاده شده است. نتایج نشان می دهند، با تغییر جنس الکترود پاس های پرکن از سلولزی به قلیایی، احتمال ترک هیدروژنی و دمای مورد نیاز جهت عملیات پیشگرم، کاهش و مقاومت به شکست، افزایش می یابد. همچنین با استفاده از روش آماری تاگوچی، تأثیر سه متغیر جهت، وضعیت جوشکاری و دمای پیشگرم بر حساسیت به ترک هیدروژنی در فلز جوش حاصل از الکترود قلیایی مورد بررسی قرار گرفته است؛ با استفاده از این روش، با انجام آزمون های کمتر، و صرف زمان و هزینه کمتر، نشان داده شد که به ترتیب وضعیت جوشکاری، جهت جوشکاری و دمای پیشگرم بیشترین تأثیر را بر حساسیت به ترک هیدروژنی در فلزجوش حاصل از الکترود قلیایی می گذارند. همچنین نتایج نشان می دهد که یکی از دلایل افزایش احتمال ترک هیدروژنی در وضعیت سقفی، علاوه بر حرارت ورودی کمتر و میزان هیدروژن قابل نفوذ بیشتر، کاهش چقرمگی جوش در این وضعیت می باشد. بررسی های میکروسکوپی سطح شکست آزمون ضربه نیز نشان می دهد که درصد شکست ترد در وضعیت سقفی بیشتر از وضعیت تخت می باشد، لذا در حین انتخاب دمای پیشگرم مناسب برای حذف ترک هیدروژنی، توجه به وضعیت جوشکاری از اهمیت بالایی برخودار است. در نهایت با توجه به اهمیت سرعت و هزینه های عملیات جوشکاری، سرعت و هزینه جوشکاری با الکترود قلیایی در مقایسه با الکترود سلولزی مورد ارزیابی قرار گرفته است که نتایج نشان می دهد، سرعت رسوب الکترود قلیایی حدود 20% کمتر از الکترود سلولزی می باشد. اما این موضوع لزوماً باعث تأخیر در اجرا نخواهد بود، زیرا استفاده از الکترودهای سلولزی موجب صرف زمان برای تعمیرات احتمالی آتی می گردد. در مجموع نتایج نشان می دهد که استفاده از الکترود قلیایی مزایای فراوانی را ازجهت افزایش خواص مکانیکی، بهبود کیفیت و کاهش هزینه و زمان می تواند فراهم آورد.