تاثیر پوشش اینکونل 625 بر بهبود خواص مکانیکی و شیمیایی لوله‌های فولادی API 5LX52

نظری, فائزه; شهرجردی, علی

doi:10.47176/MAJ.2025.1545

تاثیر پوشش اینکونل 625 بر بهبود خواص مکانیکی و شیمیایی لوله‌های فولادی API 5LX52

نوع مقاله : مکانیک جامدات

نویسندگان

فائزه نظری ¹

علی شهرجردی ²

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه ملایر ، ملایر ، ایران

² استادیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه ملایر،ملایر ،ایران

10.47176/MAJ.2025.1545

چکیده

لوله‌های بدون درز فولادی API 5L X52 به طور گسترده در سامانههای انتقال نفت و گاز مورد استفاده قرار میگیرند، اما در شرایط عملیاتی سخت شامل محیطهای خورنده و سایش‌زا، از مقاومت به خوردگی و سایش نسبتاً محدودی برخوردارند که می‌تواند منجر به کاهش طول عمر کاری و افزایش هزینههای تعمیر و نگهداری شود. در این پژوهش، با رویکردی صنعتی محور و باهدف بهبود هم‌زمان خواص مکانیکی و رفتار خوردگی، پوشش آلیاژ پایه نیکل اینکونل 625 به روش روکش فلزی سطح لوله‌های فولادی API 5L X52 اعمال گردید. این روش به‌عنوان یک فرایند جوشکاری متداول صنعتی، قابلیت پیاده‌سازی عملی در مقیاس صنعتی را دارا است. پس از انجام عملیات پوششدهی، ترکیب شیمیایی پوشش با روش اسپکترومتری نشری تعیین گردید و خواص مکانیکی شامل سختی، کشش، خمش و ضربه در دمای 30- مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین، رفتار خوردگی با انجام آزمونهای خوردگی حفرهای و حساسیت به خوردگی مرزدانه‌ای از طریق غوطهوری نمونهها در محلول جوشان حاوی g 25 فریک سولفات و ml 236 اسیدسولفوریک به مدت 120 ساعت بررسی شد. نتایج نشان داد که پوشش اینکونل 625 دارای ترکیب شیمیایی پایدار و یکنواخت در سطح و ضخامتهای مختلف است و منجر به افزایش 51 درصدی سختی زیرلایه فولاد گردید. همچنین، نرخ خوردگی به ترتیب برابر با g/cm² 000193/0 و (mm/year) 278/1 در آزمون‌های خوردگی حفرهای و مرزدانه‌ای به دست آمد که حاکی از بهبود قابل‌توجه مقاومت به خوردگی در کنار افزایش خواص مکانیکی فولاد API 5L X52 پس از اعمال پوشش اینکونل 625 است.

چکیده تصویری

تاثیر پوشش اینکونل 625 بر بهبود خواص مکانیکی و شیمیایی لوله‌های فولادی API 5LX52

کلیدواژه‌ها

لوله فولادی

اینکونل 625

خواص مکانیکی

رفتار خوردگی

روکش فلزی

موضوعات

مکانیک جامدات

عنوان مقاله English

Effect of Inconel 625 Coating on the Mechanical and Chemical Properties of API 5LX52 Steel Pipes

نویسندگان English

faezeh nazari ¹

ali shahrjerdi ²

¹ Master Student, Malayer University, Malayer, Iran

² Assistant Professor, Faculty of Engineering, Malayer University, Malayer, Iran

چکیده English

Seamless API 5L X52 steel pipes are widely used in oil and gas transmission systems, but under harsh operating conditions including corrosive and abrasive environments, they have relatively limited corrosion and wear resistance, which can lead to reduced service life and increased maintenance costs. In this study, with an industrial-oriented approach and with the aim of simultaneously improving mechanical properties and corrosion behavior, a coating of nickel-based alloy Inconel 625 was applied to the surface of API 5L X52 steel pipes by metal cladding method. As a common industrial welding process, this method has the practical implementation capability on an industrial scale. After the coating operation, the chemical composition of the coating was determined by emission spectrometry and the mechanical properties including hardness, tensile, bending and impact were evaluated at a temperature of -30 ℃. Also, the corrosion behavior was investigated by performing pitting corrosion tests and susceptibility to intergranular corrosion by immersing the samples in a boiling solution containing 25 g of ferric sulfate and 236 ml of sulfuric acid for 120 hours. The results showed that the Inconel 625 coating had a stable and uniform chemical composition at different surface and thicknesses and resulted in a 51% increase in the hardness of the steel substrate. Also, the corrosion rates were 0.000193 g/cm² and 1.278 (mm/year) in the pitting and intergranular corrosion tests, respectively, indicating a significant improvement in corrosion resistance along with an increase in mechanical properties of API 5L X52 steel after applying the Inconel 625 coating.

کلیدواژه‌ها English

Steel Pipe

Inconel 625

Mechanical Properties

Corrosion Behavior

Cladding

[1] Vargas-Arista B, Romero JS, Angeles-Chavez C, Albiter A, Hallen J. Deterioration of the corrosion resistance of welded joints in API5L X52 steel isothermally aged. International Journal of Electrochemical Science. 2011;6(2):367-78.

[2] Mansour D, Demri B, Belkaid S. Corrosion behavior of API 5L X52 carbon steel coated by oxygen plasma discharge. Univers J Mater Sci. 2015;3:35-43.

[3] El-Reedy MA. Reinforced concrete structural reliability: CRC Press; 2012.

[4] Verdi D, Garrido M, Múnez C, Poza P. Mechanical properties of Inconel 625 laser cladded coatings: Depth sensing indentation analysis. Materials Science and Engineering: A. 2014;598:15-21.

[5] Silva CC, De Miranda HC, Motta MF, Farias JP, Afonso CRM, Ramirez AJ. New insight on the solidification path of an alloy 625 weld overlay. Journal of Materials research and Technology. 2013;2(3):228-37.

[6] Abioye T, McCartney D, Clare A. Laser cladding of Inconel 625 wire for corrosion protection. Journal of Materials Processing Technology. 2015;217:232-40.

[7] Xu L, Li M, Jing H, Han Y. Electrochemical behavior of corrosion resistance of X65/Inconel 625 welded joints. International Journal of electrochemical science. 2013;8(2):2069-79.

[8] Guo L, Xiao F, Wang F, Wei W, He Y, Luo F. Influence of heat treatments on microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of Inconel 625 overlay cladded using PTIG. Materials Research Express. 2020;7(9):096517.

[9] Martí Ferré B. Corrosion resistant thermal spray coatings for protection of TES tanks. 2021.

[10] Alvarães CP, Madalena FCA, Souza LFGd, Jorge JCF, Araújo LS, Mendes MC. Performance of the INCONEL 625 alloy weld overlay obtained by FCAW process. Matéria (Rio de Janeiro). 2019;24:e-12290.

[11] Farhad O. Microstructure and Mechanical Properties of A283 Steel Surfaced with Inconel 625 and 347 Stainless Steel Using the GTAW Process. Metallurgical and Materials Engineering 2022;33(1):125-44. (In Persian).

[12] H DM, Eraghchi. Effect of Inconel 625 Content on the Mechanical and Tribological Properties of Teflon Matrix Composites: Experimental Investigations and Molecular Dynamics Simulations. Journal of Composite Science and Technology. 2022;8:1797-805. (In Persian).

[13] Knerek R, Lemos GVB, Vander Voort G, de Freitas DA, Haupt W, Landell R, et al. Investigating an API X65 steel pipe cladded with alloy 625. Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração. 2021;18:0-.

[14] Christine Engelbert C. Study on Heat Treatment Effect on Corrosion of API 5L X52 steel in CO2 Environment. 2011.

[15] A. A. S. for T. and Materials StmfttommAi. for T. and Materials, Standard test methods for tension testing of metallic materials. . ASTM international 2009.

[16] A. E1820, Standard Test Method for Measurement of Fracture Toughness. ASTM: West Conshohocken 2001. USA.

[17] Yeni C, Kocak M. Fracture toughness analysis of laser‐beam‐welded superalloys Inconel 718 and 625. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2006;29(7):546-57.