بررسی تجربی اثرات چکش‌کاری فراصوتی زیر آب بر عمر خستگی فولاد کربنی x52-5l

سازه‌های فراساحلی امروزه کاربرد بسیار گسترده‌ای در صنایع نفت، گاز دارند. هزینه‌های مربوط به ساخت، نگهداری در این سازه‌ها بسیار بالا است. ازاین‌رو یافتن روش‌های مقرون‌به‌صرفه برای انجام تعمیرات و تقویت این سازه‌ها به‌خصوص در صنایع زیر آب بسیار ضروری به نظر می‌رسد. چکش‌کاری فراصوتی یکی از روش‌های تنش‌زدایی مکانیکی است که از آن برای بالا بردن استحکام خستگی و مقاومت به خوردگی در اتصالات جوشکاری شده استفاده می‌شود. در این مقاله سعی شده است که از این روش در زیر آب استفاده شود و تاثیر آن بر روی استحکام خستگی، سختی سطح و ترک‌های سطحی در فولاد x525l جوشکاری شده به روش قوس الکتریکی بررسی شد. همچنین میزان اثر اعمال چکش‌کاری بر این فولاد در دو حالت زیرآب و در هوای آزاد مقایسه شده است. نتایج حاصل از آزمون خستگی نشان داد عمر خستگی در نمونه‌های چکش‌کاری شده در زیر آب به‌اندازه حدوداً 2/25 درصد بهبودیافته و از 42383 سیکل به 50083 سیکل رسیده است در حالی که در نمونه‌های جوشکاری شده و چکش‌کاری شده در هوا حدود 5/10 درصدافزایش عمر خستگی وجود دارد. سختی سطح نیز در نمونه‌هایی که در زیر آب چکش‌کاری شده بودند به‌اندازه 14% و در نمونه‌هایی که در هوا چکش‌کاری شده بود به‌اندازه 12% افزایش یافت. عکس‌برداری با میکروسکوپ الکترون روبشی و مشاهده میکرو ترک‌های سطحی نیز نشان داد که با کاهش قابل‌توجه ترک های سطحی، تمرکز تنش نیز از بین می‌رود. می توان نتیجه گرفت عملیات چکش‌کاری در زیرآب استحکام خستگی و سختی فولاد x525l را نسبت به عملیات چکش‌کاری در هوا افزایش می‌دهد.

Experimental investigation of the effect of underwater ultrasonic peening on the fatigue life of X52-5L carbon steel

Offshore structures are widely used in the oil and gas industry. Since construction and maintenance costs in these structures are very expensive, therefore, it seems necessary to find costeffective methods to repair and strengthen these structures, especially in the offshore industry. Ultrasonic peening is one of the mechanical stress relief methods used to increase fatigue strength and corrosion resistance in welded joints. In this paper, this method was implemented in both air and underwater atmosphere and the treatment effect on fatigue strength was investigated, also surface hardness and surface cracks in X525L welded steel was investigated. The effect of peening on this type of steel has been compared in both underwater and outdoor conditions. The results of the fatigue test showed that the fatigue life of underwater peened specimens was improved by approximately %25.2 and it changes form 42383 cycle up to 50083 cycle while in welded specimens with the same condition and peened in air condition, there is about %10.5 increase in fatigue life. Surface hardness also increases by %14 in underwater peened samples and by %12 in airpeened samples. SEM microscopy and observation of surface micro cracks also showed reduction of surface cracks after peening. Subsequently and loss of stress concentration was shown. It can be concluded that underwater peening increases the fatigue strength and hardness of X525L steel compared to air peening.