تاثیر فرآیند اغتشاشی اصطکاکی چند پاسی بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ ریختگی a216

مقدمه:یکی از مشکلات اساسی در خطوط لوله نفت و گاز، خوردگی سایشی روی لبه های کانال جریان در مجرابند شیر آلات سماوری و توپی است. در شرایط معمول که گاز با فشاری حدود 145 بار و سرعت تقریبی 70 فوت بر ثانیه در حال حرکت است؛ ذرات معلق موجود در گاز با لبه های کانال جریان مجرابند برخورد کرده و باعث فرسایش شدید روی آنها می‌شود. مقاومت در برابر سایش فولادها عمدتاً به خواص سطحی آنها بستگی دارد و می توان با افزایش سختی سطح توسط فرایند اصطکاکی اغتشاشی (fsp)، مقاومت به سایش را افزایش داد.روش: در این مطالعه، فولاد a216-wcb که در ساخت قطعات ریختگی شیرها، فلنجها و اتصالات به کار می رود، با استفاده از فرایند اصطکاکی اغتشاشی در حالت بهینه پارامترهای فرایند، یک و سه پاس فرایند شد. ریزساختار، سختی و خواص سایش منطقه فرایند شده مورد بررسی قرار گرفت. یافته ها:از نتایج بررسی مشخص شد که دو ناحیه متمایز، منطقه اغتشاشی (sz) و منطقه متاثر حرارتی مکانیکی (tmaz)، در ناحیه فرایند شده تشکیل شده‌اند. در اثر فرایند اصطکاکی اغتشاشی، اندازه دانه فریتی در منطقه اغتشاشی از 25 میکرون به حدود 3 میکرون کاهش یافت. سختی منطقه اغتشاشی از 165 ویکرز به حدود 780 افزایش یافت. همچنین مقاومت به سایش منطقه اغتشاشی تا 2.5برابر افزایش یافت. نتیجه گیری: با اعمال فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر روی لبه ی مجرابند در تماس با جریان سیال و اصلاح ریز ساختار می توان مقاومت به سایش را افزایش داد و در نتیجه افزایش عمر و دوام شیر آلات در مقابل خوردگی سایشی ناشی از سیال و ذرات همراه ایجاد نمود.

Effect of multi-pass friction stir processing on microstructure and mechanical properties of cast A216 alloy

One of the main problems in oil and gas pipelines is abrasion corrosion on the edges of the flow channel in the plug and ball valves. Under normal conditions, the gas is moving at a pressure of about 145 bar and an approximate speed of 70 feet per second; The suspended particles in the gas collide with the edges of the flow channel and cause severe erosion on them. Abrasion resistance of steels depends mainly on their surface properties and can be increased by increasing the surface hardness by friction stir processing (FSP). In this study, A216WCB steel, which is used in the manufacturing of casting parts for valves, flanges and fittings, was processed using a friction stir process for one and three passes. The microstructure, hardness and wear properties of the processed area were investigated. The results showed that two distinct zones, the stir zone (SZ) and the thermomechanical affected zone (TMAZ), are formed in the processed zone. Due to the friction stir process, the ferrite grain size in the stirring region decreased from 25 microns to about 3 microns. The hardness of the stir zone increased from 165 Vickers to about 780 HV. Also, the abrasion resistance of the stirring area increased up to 2.5 times.