جوشپذیری فولادهای کروم-مولیبدن دار-قیمت فولاد آلیاژی-فروش فولاد آلیاژی
جوشپذیری فولادهای کروم
جوشپذیری فولاد های کروم-مولیبدن دار: اصول، چالشها و رویههای استاندارد
چکیده
فولادهای کروم-مولیبدن دار (Cr-Mo) دستهای از فولادهای کمآلیاژ هستند که به دلیل مقاومت به خزش (Creep Resistance). در دماهای بالا و مقاومت به اکسیداسیون، کاربرد گستردهای در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهی دارند. با این حال، این فولادها به دلیل حضور عناصر آلیاژی کروم و مولیبدن و افزایش قابلیت سختشدگی (Hardenability) ، جوشپذیری محدودی داشته. و مستعد ترکهای سرد ناشی از هیدروژن (Hydrogen-Induced Cold Cracking) ، ترکهای ناحیه متأثر از حرارت (HAZ cracking) و تردی تمپر (Temper Embrittlement) هستند. این مقاله با استناد به استانداردهای بینالمللی معتبر از جمله ASTM A387، AWS D10.8 و ASME B31.3. به بررسی جامع عوامل مؤثر بر جوشپذیری این فولادها، الزامات پیشگرمایش (Preheating) ، دمای بینپاس (Interpass Temperature). و عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) پرداخته و جداول ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و پارامترهای جوشکاری را بر اساس دادههای فنی ارائه میدهد.
کلیدواژهها: فولاد کروم-مولیبدن، جوشپذیری، پیشگرمایش، PWHT، ASTM A387، ترک هیدروژنی
جوشپذیری فولادهای کروم
۱. مقدمه
فولادهای کروم-مولیبدن دار (Chromium-Molybdenum Steels) که با نامهای Chrome-Moly، Cr-Mo یا Chromoly نیز شناخته میشوند. خانوادهای از فولادهای کمآلیاژ هستند که عناصر آلیاژی اصلی آنها کروم و مولیبدن است. و ترکیب کروم با مولیبدن این فولادها را قادر ساخته است تا برای نخستین بار دمای بخار در نیروگاهها از ۵۰۰ درجه سلسیوس فراتر رود. مولیبدن دمای کاری بالاتر و استحکام بیشتری به فولاد میبخشد، در حالی که کروم مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی را بهبود میدهد. این فولادها عمدتاً در ساخت دیگهای بخار جوشکاری شده (Welded Boilers). و مخازن تحت فشار (Pressure Vessels) که برای سرویس در دمای بالا طراحی شدهاند، به کار میروند.
با این وجود، حضور عناصر آلیاژی کروم و مولیبدن به همراه کربن، قابلیت سختشدگی (Hardenability). این فولادها را افزایش داده و آنها را مستعد تشکیل ریزساختارهای مارتنزیتی شکننده (Brittle Martensitic Structures). در ناحیه متأثر از حرارت (Heat Affected Zone – HAZ) میکند. از این رو، جوشپذیری (Weldability) این فولادها به شدت به رعایت دقیق رویههای جوشکاری بستگی دارد. و نمیتوان آنها را به سادگی فولادهای کربنی معمولی جوشکاری کرد. آلیاژ ۴۱۳۰ که یکی از شناختهشدهترین گریدهای Cr-Mo است، به عنوان نمونه جوشکاری دشواری دارد. و نیازمند عملیات حرارتی پیش و پس از جوشکاری برای جلوگیری از ترک سرد است.
در این مقاله، ابتدا مشخصات شیمیایی و مکانیکی این فولادها بر اساس استاندارد ASTM A387 ارائه میشود. سپس مکانیسمهای اصلی ایجاد ترک در حین جوشکاری تحلیل شده و در نهایت رویههای دقیق پیشگرمایش، جوشکاری. و عملیات حرارتی پس از جوش بر اساس استانداردهای AWS D10.8، ASME B31.3 و منابع معتبر دیگر تشریح میگردد.
۲. مشخصات فنی فولادهای کروم-مولیبدن
۲.۱. سیستم نامگذاری و گریدها
فولادهای کروم-مولیبدن تحت استانداردهای مختلفی تولید میشوند. و مهمترین استاندارد بینالمللی برای ورقهای این فولادها، ASTM A387/A387M است. که تحت عنوان “Standard Specification for Pressure Vessel Plates, Alloy Steel, Chromium-Molybdenum” منتشر شده است. این استاندارد شامل گریدهای ۲، ۱۲، ۱۱، ۲۲، ۲۱، ۵، ۹، ۹۱ و نسخههای کمکربن آنها (مانند ۲۲L و ۲۱L) میباشد.
جوشپذیری فولادهای کروم
از سوی دیگر، استاندارد AWS D10.8 به طور خاص به ارائه توصیههای عملی برای جوشکاری لوله و لولههای صنعتی کروم-مولیبدن. به یکدیگر و به سایر مواد میپردازد. و این دو استاندارد از معتبرترین مراجع فنی در این حوزه به شمار میروند.
گریدهای اصلی فولاد Cr-Mo عبارتند از:
- Gr. 11 (۱.۲۵% Cr – ۰.۵% Mo): مقاومت به خوردگی خوب، و گزینهای مقرونبهصرفه برای کاربردهای دمای متوسط.
- Gr. 12 (۰.۸-۱.۲۵% Cr – ۰.۴۵-۰.۶۵% Mo): محتوای کروم کمی پایینتر، و پایدار در دماهای متوسط.
- Gr. 22 (۲.۲۵% Cr – ۱.۰% Mo): استحکام و مقاومت حرارتی بالا، مناسب برای شرایط عملیاتی سختتر.
- Gr. 91 (۸-۹.۵% Cr – ۰.۸۵-۱.۰۵% Mo): استحکام خزشی فوقالعاده و در دماهای بسیار بالا.
۲.۲. ترکیب شیمیایی (طبق ASTM A387)
ترکیب شیمیایی دقیق هر گرید، نقش مستقیمی در قابلیت جوشپذیری آن دارد. جدول زیر ترکیب شیمیایی گریدهای اصلی فولاد Cr-Mo را بر اساس استاندارد ASTM A387 نشان میدهد:
| گرید | کربن (C) % | منگنز (Mn) % | سیلیسیم (Si) % | کروم (Cr) % | مولیبدن (Mo) % | فسفر (P) % | گوگرد (S) % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gr. 5 | ≤ ۰.۱۵ | ۰.۲۵ – ۰.۶۶ | ≤ ۰.۵۵ | ۳.۹ – ۶.۱ | ۰.۴۰ – ۰.۷۰ | ≤ ۰.۰۳۵ | ≤ ۰.۰۳۰ |
| Gr. 9 | ≤ ۰.۱۵ | ۰.۲۵ – ۰.۶۶ | ≤ ۱.۰۵ | ۷.۹ – ۱۰.۱ | ۰.۸۵ – ۱.۱۵ | ≤ ۰.۰۳۰ | ≤ ۰.۰۳۰ |
| Gr. 11 | ۰.۰۴ – ۰.۱۷ | ۰.۳۵ – ۰.۷۳ | ۰.۴۴ – ۰.۸۶ | ۰.۹۴ – ۱.۵۶ | ۰.۴۰ – ۰.۷۰ | ≤ ۰.۰۳۵ | ≤ ۰.۰۳۵ |
| Gr. 12 | ۰.۰۴ – ۰.۱۷ | ۰.۳۵ – ۰.۷۳ | ۰.۱۳ – ۰.۴۵ | ۰.۷۴ – ۱.۲۱ | ۰.۴۰ – ۰.۶۵ | ≤ ۰.۰۳۵ | ≤ ۰.۰۳۵ |
| Gr. 22 | ۰.۰۴ – ۰.۱۵ | ۰.۲۵ – ۰.۶۶ | ≤ ۰.۵۰ | ۱.۸۸ – ۲.۶۲ | ۰.۸۵ – ۱.۱۵ | ≤ ۰.۰۳۵ | ≤ ۰.۰۳۵ |
۲.۳. خواص مکانیکی (طبق ASTM A387)
جدول زیر خواص مکانیکی این گریدها را در دو کلاس (Class) نشان میدهد. کلاسهای ۲ از استحکام بالاتری برخوردار بوده و نیازمند عملیات حرارتی دقیقتری هستند:
| گرید | کلاس | استحکام کششی (MPa) | استحکام تسلیم حداقل (MPa) | ازدیاد طول در ۵۰mm (min %) |
|---|---|---|---|---|
| Gr. 5 | ۱ | ۴۱۵ – ۵۸۵ | ≥ ۲۰۵ | ۱۸ |
| Gr. 5 | ۲ | ۵۱۵ – ۶۹۰ | ≥ ۳۱۰ | ۱۸ |
| Gr. 11 | ۱ | ۴۱۵ – ۵۸۵ | ≥ ۲۴۰ | ۲۲ |
| Gr. 11 | ۲ | ۴۸۵ – ۶۲۰ | ≥ ۳۱۰ | ۲۲ |
| Gr. 12 | ۱ | ۳۸۰ – ۵۵۰ | ≥ ۲۳۰ | ۲۲ |
| Gr. 12 | ۲ | ۴۵۰ – ۵۸۵ | ≥ ۲۷۵ | ۲۲ |
| Gr. 22 | ۱ | ۴۱۵ – ۵۸۵ | ≥ ۲۰۵ | ۱۸ |
| Gr. 22 | ۲ | ۵۱۵ – ۶۹۰ | ≥ ۳۱۰ | ۱۸ |
| Gr. 91 | ۲ | ۵۸۵ – ۷۶۰ | ≥ ۴۱۵ | ۱۸ |
۲.۴. شاخص کربن معادل (Carbon Equivalent – CEV)
و یکی از مهمترین پارامترها در ارزیابی جوشپذیری یک فولاد، کربن معادل (CEV) است. بر اساس توصیههای مؤسسه بینالمللی جوشکاری (IIW) ، رابطه زیر برای محاسبه CEV مورد استفاده قرار میگیرد:
[
\text{CEV} = \text{C} + \frac{\text{Mn}}{6} + \frac{\text{Cr} + \text{Mo} + \text{V}}{5} + \frac{\text{Ni} + \text{Cu}}{15}
]
جوشپذیری فولادهای کروم
بر اساس این شاخص:
- CEV < 0.40%: تمایل به سختشدگی不明显، جوشپذیری عالی، نیاز به پیشگرمایش ندارد.
- CEV = 0.40 – 0.60%: تمایل به سختشدگی به تدریج آشکار میشود، جوشپذیری متوسط، نیاز به پیشگرمایش مناسب و سرد کردن تدریجی پس از جوش دارد.
- CEV > 0.60%: تمایل به سختشدگی شدید، جوشپذیری ضعیف، نیاز به پیشگرمایش بالا و رویههای جوشکاری دقیق دارد.
با محاسبه برای فولاد ۳۵CrMo (مشابه Gr. 11) مقدار CEV حدود ۰.۷۲ درصد به دست میآید که نشاندهنده جوشپذیری نسبتاً ضعیف و نیاز شدید به کنترل حرارتی است.
۳. چالشهای اصلی در جوشکاری فولادهای Cr-Mo
فولادهای کروم-مولیبدن در حین فرآیند جوشکاری با چندین آسیب مکانیزمی مواجه هستند که رعایت نکردن رویههای صحیح میتواند منجر به شکست قطعه شود.
۳.۱. ترکهای سرد ناشی از هیدروژن (Hydrogen-Induced Cold Cracking – HICC)
جوشپذیری فولادهای کروم
مهمترین چالش در جوشکاری این فولادها، حساسیت بالای آنها به ترکهای سرد ناشی از هیدروژن است. این عیب زمانی رخ میدهد که سه شرط به طور همزمان وجود داشته باشد:
- هیدروژن قابل انتشار (Diffusible Hydrogen): ناشی از رطوبت، روغن، گریس یا الکترودهای مرطوب.
- ریزساختار حساس (Susceptible Microstructure): مانند مارتنزیت (Martensite) که در اثر سرمایش سریع در HAZ تشکیل میشود.
- تنش کششی (Tensile Stress): ناشی از انقباض حین سرد شدن.
این ترکها معمولاً در ناحیه ریشه (Root Area) HAZ و یا فلز جوش بدون رسیدن به سطح تشکیل میشوند. و از این رو به راحتی قابل تشخیص نیستند. برای جلوگیری از این پدیده، حذف کامل منابع هیدروژن (خشک کردن الکترودها و تمیزکاری ناحیه جوش) الزامی بوده. و هیدروژن فلز جوش باید به کمتر از ۵ میلیلیتر بر ۱۰۰ گرم برسد.
۳.۲. تردی تمپر (Temper Embrittlement)
فولادهای Cr-Mo به ویژه گریدهای با کروم بالاتر (مانند Gr. 22 و Gr. 5) و در هنگام سرویس طولانی مدت در دماهای بالا (حدود ۳۷۰ تا ۵۶۰ درجه سلسیوس) مستعد تردی تمپر هستند. این پدیده منجر به کاهش چشمگیر چقرمگی ضربه (Impact Toughness) میشود. در جوشکاری تعمیراتی (Repair Welding) قطعاتی که در معرض سرویس قرار گرفتهاند، این موضوع باید به دقت مورد توجه قرار گیرد. زیرا عملیات حرارتی مجدد میتواند این تردی را تشدید کند. همچنین، تکنیکهای پیشرفته جوشکاری تعمیری مانند Temper-Bead Welding (جوشکاری مهره تمپر) برای حذف نیاز به PWHT کامل در شرایط خاص توسعه یافتهاند.
جوشپذیری فولادهای کروم
۳.۳. ترکهای ناشی از تنشهای باقیمانده و خزش (Creep)
در دماهای کاری بالا (بیش از ۴۵۰ درجه سلسیوس)، فولادهای Cr-Mo و ممکن است دچار خزش شوند. جوشهای نامناسب با تنشهای پسماند بالا و ریزساختار درشت دانه، نقاط شروع مناسبی برای ترکهای خزشی و در نهایت شکست قطعه هستند. و به همین دلیل، استاندارد ASME B31.3 برای لولههای فرآیندی، محدوده دمایی دقیقی برای PWHT تعیین کرده است. بر اساس این استاندارد، PWHT برای لولههای P-No. 4 (Cr-Mo با کروم تا ۲.۲۵%). در دمای ۶۷۵-۷۰۵ درجه سلسیوس و برای P-No. 5A/B (کروم ۲.۲۵ تا ۱۰%) در دمای ۷۰۵-۷۶۰ درجه سلسیوس توصیه میشود.
۴. رویههای استاندارد جوشکاری
برای دستیابی به اتصالی عاری از عیب با خواص مکانیکی مناسب، رعایت سه مرحله حیاتی الزامی است. : پیشگرمایش (Preheating) ، دمای بینپاس (Interpass Temperature) و عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT) .
۴.۱. پیشگرمایش و دمای بینپاس
هدف از پیشگرمایش، کاهش سرعت سرمایش ناحیه جوش و HAZ برای جلوگیری از تشکیل مارتنزیت ترد، و همچنین تسهیل انتشار هیدروژن از ناحیه جوش است. دمای پیشگرمایش بر اساس ترکیب شیمیایی و ضخامت قطعه تعیین میشود. جدول زیر بر اساس دادههای استاندارد AWS و منابع تخصصی، دمای پیشگرمایش و PWHT را برای گریدهای مختلف نشان میدهد:
| گروه فولاد | گرید معادل ASTM | دمای پیشگرمایش و بینپاس (°C) | دمای PWHT (°C) در ۱ ساعت |
|---|---|---|---|
| ۰.۵% Mo | A335-P1 | ۹۵ – ۱۱۰ | ۶۲۰ ± ۱۵ |
| ۰.۵% Cr – ۰.۵% Mo | A387 Gr.2 | ۱۶۰ – ۱۹۰ | ۶۹۰ ± ۱۵ |
| ۱.۲۵% Cr – ۰.۵% Mo | A387 Gr.11 | ۱۶۰ – ۱۹۰ | ۶۹۰ ± ۱۵ |
| ۲.۲۵% Cr – ۱.۰% Mo | A387 Gr.22 | ۱۶۰ – ۱۹۰ | ۶۹۰ ± ۱۵ |
| ۵.۰% Cr – ۰.۵% Mo | A387 Gr.5 | ۱۸۰ – ۲۳۰ | ۷۴۰ ± ۱۵ |
| ۹.۰% Cr – ۱.۰% Mo | A387 Gr.9 | ۲۰۰ – ۲۵۰ | ۷۴۰ ± ۱۵ |
- حداکثر دمای بینپاس مجاز: طبق استاندارد AWS، و حداکثر دمای بینپاس برای تمام گریدهای Cr-Mo برابر ۳۵۰ درجه سلسیوس است. تجاوز از این حد میتواند منجر به تشکیل ریزساختارهای درشت دانه و کاهش خواص مکانیکی شود.
جوشپذیری فولادهای کروم
- ضخامت ناحیه حرارت دیده: محدوده تحت تأثیر حرارت در حین پیشگرمایش و PWHT باید حداقل ۵ برابر ضخامت فلز پایه در نظر گرفته شود.
- قطع چرخه حرارتی: قطع فرآیند جوشکاری و اجازه خنک شدن قطعه تا دمای محیط باید تا حد امکان اجتناب شود. زیرا این امر منجر به تشکیل مارتنزیت و گیر افتادن هیدروژن میشود. در صورت لزوم قطع، قطعه باید بلافاصله تحت PWHT قرار گیرد یا به آرامی سرد شود.
۴.۲. انتخاب فلز پرکننده
انتخاب فلز پرکننده مناسب بر اساس تطابق ترکیب شیمیایی با فلز پایه انجام میشود. و استاندارد AWS D10.8 جداول دقیقی برای انتخاب فلز پرکننده ارائه میدهد. به طور کلی:
- برای Gr. 11 (۱.۲۵Cr-۰.۵Mo) ، فلزات پرکننده ER80S-B2 (برای GTAW و GMAW) و E8018-B2 (برای SMAW) توصیه میشوند.
- برای Gr. 22 (۲.۲۵Cr-۱.۰Mo) ، فلزات پرکننده ER90S-B3 و E9018-B3 توصیه میشوند.
- برای Gr. 5 (۵Cr-۰.۵Mo) ، فلزات پرکننده ER80S-B6 و E8018-B6 مناسب هستند.
همچنین، در اتصالات غیرمشابه (Dissimilar Welds) مانند اتصال فولاد Cr-Mo به فولاد زنگنزن آستنیتی، از فلزات پرکننده با نیکل بالا. مانند ERNiCrMo-3 (Inconel 625) استفاده میشود که ضریب انبساط حرارتی متفاوت را جبران کرده و از ترکهای ناشی از تنش جلوگیری میکند.
جوشپذیری فولادهای کروم
۴.۳. عملیات حرارتی پس از جوش (PWHT)
PWHT (یا Stress Relief Annealing) برای کاهش تنشهای پسماند، کاهش سختی HAZ و انتشار هیدروژن باقیمانده ضروری است. دمای PWHT بر اساس ترکیب شیمیایی تعیین میشود (به جدول ۴.۱ مراجعه کنید). و مدت زمان نگهداری در دما معمولاً به ازای هر ۲۵ میلیمتر ضخامت، ۱ ساعت در نظر گرفته میشود. تحقیقات علمی نشان داده است که PWHT در دمای بهینه (۶۹۰ درجه سلسیوس برای B3). میتواند سختی فلز جوش را از حدود ۳۰۰ HV به حدود ۲۴۳ HV کاهش دهد. و ریزساختار را از باینیت به باینیت تمپر شده تبدیل کند. همچنین، برای فولاد ۱.۲۵Cr-۰.۵Mo، تحقیقات نشان داده است. که کاهش کربن به ۰.۰۷ تا ۰.۱۰ درصد میتواند جوشپذیری را بهبود بخشد و نیاز به فرآیند هیدروژنزدایی (Dehydrogen Heating). در دمای ۴۰۰ درجه سلسیوس را حذف کند، مشروط بر اینکه دمای بینپاس بالای ۲۲۵ درجه سلسیوس حفظ شود.
۴.۴. تکنیکهای پیشرفته جوشکاری تعمیراتی
در تعمیرات درونخدمت (In-Service Repair Welding) قطعات Cr-Mo که امکان انجام PWHT کامل وجود ندارد، و از تکنیک جوشکاری مهره تمپر (Temper-Bead Welding) استفاده میشود. در این روش، چرخه حرارتی پاسهای دوم و بعدی برای تمپر و ریزدانه کردن ناحیه HAZ پاس اول به کار میرود. این تکنیک که در ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section XI گنجانده شده است. اجازه میدهد و در شرایط خاص از انجام PWHT کلی صرف نظر شود.
۵. کاربردهای صنعتی
فولادهای کروم-مولیبدن به دلیل ترکیب منحصربهفرد استحکام، مقاومت به خوردگی و پایداری حرارتی، در صنایع زیر کاربرد گسترده دارند:
- صنعت نفت و گاز و پتروشیمی: ساخت رآکتورها، برجهای تقطیر، مبدلهای حرارتی، جداکنندهها و مخازن تحت فشار.
- نیروگاهها: ساخت دیگهای بخار، سوپرهیترها، درامهای بخار و لولههای انتقال بخار داغ.
- صنایع شیمیایی: راکتورهای شیمیایی و مخازن ذخیره سازی تحت فشار.
- صنایع خودروسازی و هوافضا: برای قطعاتی که نیاز به استحکام بالا در کنار وزن مناسب دارند.
به عنوان نمونه، استاندارد SH/T 3520-2015 در صنعت پتروشیمی چین، الزامات دقیقی را برای جوشکاری لولهها و تجهیزات Cr-Mo. با روشهای SMAW، GTAW، GMAW و SAW تعیین کرده است که شامل تأیید صلاحیت جوشکار، تهیه. و تأیید رویه جوشکاری (WPS/PQR) و بازرسی جوش میشود.
جوشپذیری فولادهای کروم
بهترین فولادهای کروم-مولیبدن دار که در صنایع ایران استفاده میشوند را نام ببرید
نخست، فولاد ASTM A335 گرید P11 (1.25% Cr – 0.5% Mo) یکی از پرمصرفترین فولادهای کروم-مولیبدن دار در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی ایران محسوب میشود.
دوم، این گرید بهویژه در خطوط لوله بخار و پایپینگ پالایشگاهها با دمای کاری ۴۰۰ تا ۴۷۰ درجه سلسیوس کاربرد گستردهای دارد.
سوم، عمدهترین محل استفاده از آن در پالایشگاه آبادان، عسلویه و سایر مجتمعهای پتروشیمی کشور است.
به علاوه، فولاد ASTM A335 گرید P22 (2.25% Cr – 1.0% Mo) به دلیل استحکام خزشی بالاتر و مقاومت بهتر در برابر اکسیداسیون. به طور تخصصی در نیروگاههای حرارتی کشور استفاده میشود.
همچنین، این گرید در واحدهای ریفرمر پالایشگاهها برای دمای کاری ۴۸۰ تا ۵۵۰ درجه سلسیوس مورد استفاده قرار میگیرد.
و در ادامه، فولاد ASTM A387 گرید Gr.22 به عنوان ورق آلیاژی کروم-مولیبدن دار با همان ترکیب 2.25% Cr – 1.0% Mo. برای ساخت مخازن تحت فشار کاربرد دارد.
به همین دلیل، این ورق در ساخت بویلرهای جوشکاری شده و مبدلهای حرارتی صنایع پتروشیمی و نیروگاههای ایران به کار میرود.
و علاوه بر این، فولاد ASTM A335 گرید P91 (8‑9.5% Cr – 1% Mo) به عنوان پیشرفتهترین گزینه در خانواده فولادهای کروم-مولیبدن دار شناخته میشود.
و از سوی دیگر، P91 دارای استحکام خزشی فوقالعاده در دماهای بالای ۶۰۰ درجه سلسیوس است.
بنابراین، این گرید در نیروگاههای سیکل ترکیبی مدرن ایران و واحدهای بازیافت حرارتی (HRSG) مورد استفاده قرار میگیرد.
و به طور مشابه، فولاد ASTM A335 گرید P5 با محتوای کروم ۴‑۶ درصد، به دلیل مقاومت عالی به خوردگی سولفیدی کاربرد دارد.
همچنین، فولاد ASTM A335 گرید P9 با کروم ۸‑۱۰ درصد، برای محیطهای اکسیداسیون شدیدتر مناسب است.
به عبارت دیگر، هر دو گرید P5 و P9 در واحدهای گوگردزدایی (SRU) و شیرینسازی گاز پالایشگاههای ایران استفاده میشوند.
برای نمونه، پالایشگاه نفت اصفهان و پالایشگاه گاز ایلام از این گریدها بهره میبرند.
در مقابل، فولاد AISI 4140 (معروف به Mo40 در بازار ایران) یکی از رایجترین فولادهای کروم-مولیبدن دار در صنعت قطعهسازی است.
به ویژه، این فولاد به دلیل قابلیت عملیات حرارتی و استحکام بالا. در ساخت شفتها، چرخدندهها و اتصالات صنعتی به طور گسترده به کار گرفته میشود.
افزون بر این، فولاد AISI 4130 (با کروم ۰.۸‑۱.۱% و مولیبدن ۰.۱۵‑۰.۲۵%) نیز در صنایع هوایی و خودروسازی ایران برای قطعات تحت تنش کاربرد دارد.
به طور کلی، فولادهای کروم-مولیبدن دار با گریدهای P12 (0.8% Cr – 0.5% Mo) نیز در صنایع ساخت مخازن با دمای متوسط استفاده میشوند.
و در نهایت، انتخاب هر یک از این گریدها باید با توجه به شرایط عملیاتی دقیق (دمای کار، فشار، خورندگی سیال) انجام پذیرد.
از این رو، الزامات استانداردهای ملی و بینالمللی مانند ASTM، ASME و API برای این فولادها باید رعایت شود.
به طور خلاصه، صنایع ایران با بهرهگیری از این طیف گسترده از فولادهای کروم-مولیبدن دار، توانستهاند. نیازهای خود را در بخشهای نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی و قطعهسازی تأمین نمایند.
نتیجهگیری
فولادهای کروم-مولیبدن دار به دلیل حضور عناصر آلیاژی فعال، جوشپذیری محدودی داشته و مستعد ترکهای سرد ناشی از هیدروژن. تردی تمپر و ترکهای ناشی از خزش هستند. با این حال، با رعایت دقیق رویههای استاندارد شامل:
- انتخاب فلز پرکننده منطبق (B2، B3 و …)
- پیشگرمایش اجباری با دمای ۱۵۰ تا ۲۵۰ درجه سلسیوس (بسته به گرید)
- کنترل دمای بینپاس (حداکثر ۳۵۰ درجه سلسیوس)
- اجرای PWHT با دمای ۶۸۰ تا ۷۶۰ درجه سلسیوس (بسته به ترکیب شیمیایی)
- حذف کامل منابع هیدروژن و استفاده از الکترودهای کم هیدروژن
میتوان اتصالاتی با استحکام و چقرمگی مناسب و عمر کاری بالا تولید کرد. در صنایع حساسی مانند نفت، گاز و نیروگاهها که ایمنی و قابلیت اطمینان در اولویت است. رعایت این اصول اساسی و پایبندی به استانداردهایی مانند AWS D10.8، ASTM A387 و ASME B31.3 غیرقابل اجتناب است.
جوشپذیری فولادهای کروم
منابع و مآخذ
- ASTM A387/A387M-17a(2023). Standard Specification for Pressure Vessel Plates, Alloy Steel, Chromium-Molybdenum. ASTM International.
- American Welding Society (AWS). ANSI/AWS D10.8-96: Recommended Practices for Welding of Chromium-Molybdenum Steel Piping and Tubing. Miami, FL: AWS, 1996.
جوشپذیری فولادهای کروم
- 41xx steel – Wikipedia, the free encyclopedia. Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/Chrome-molybdenum_steel.
- Chromium Molybdenum Steel and High Temperature Applications. AZoM.com, 2017. Available at: https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=14790.
- ASTM A387 Alloy Steel Plate – Chemical Composition and Mechanical Properties. Bebonchina.com.
- 5CrMo – High-Temperature Service Steel. DAIKO Welding. Available at:
- https://daikowelding.com/en/products/materials/creep-resisting-steels/5crmo.
- Welding 5 Cr-1/2Mo (AWS Forum Discussion). American Welding Society. Available at: https://app.aws.org/forum/topic_show.pl?pid=5744.
- Preecha K., Chaideesungnoen S., Muangjunburee P. Microstructure and Fatigue Behavior of Cr-Mo Steel Weld Joints with Automatic TIG Welding. Chiang Mai Journal of Science, 2024; 51(2): e2024021. doi: 10.12982/CMJS.2024.021.
- International Welding Institute (IIW) Carbon Equivalent Formula. Cited in 35CrMo Basic Introduction – Construction Engineering Encyclopedia.
جوشپذیری فولادهای کروم
- Chinese Standard SH/T 3520-2015: Welding Specification for Chromium-Molybdenum Steel in Petrochemical Industry. Ministry of Industry and Information Technology of China.
- Goodweld Corporation. Welding Notes for Chromium-Molybdenum Steel: Preheat, Interpass and PWHT Requirements. Available at: www.goodweld.com.tw.
- Lowering Carbon Content of 1-1/4Cr-1/2Mo Steel and Weld Cracking Prevention. CiNii Research (Japanese Journal).
- Temper-Bead/Half-Bead/Control Deposition Repair Welding Techniques for Low Alloy and Cr-Mo Steels. Trace: Tennessee Research and Creative Exchange, University of Tennessee, 1993.

