Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/69733
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorProf. Dr. Torranin Chairuangsri-
dc.contributor.advisorAsst. Prof. Dr. Isaratat Phung-on-
dc.contributor.advisorAsst. Prof. Dr. Chaiyasit Banjongprasert-
dc.contributor.authorSomporn Peansukmaneeen_US
dc.date.accessioned2020-08-27T01:39:29Z-
dc.date.available2020-08-27T01:39:29Z-
dc.date.issued2020-05-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/69733-
dc.description.abstractT91 steel tubes were welded without addition of any filler material by gas-tungsten arc welding. The welds were progressed as bead-on-plate joints with double side technique at the middle of work pieces. The welding parameters were set as welding current of 90A, welding voltage of 10V, arc distance of 3 mm, welding speed of 12 mm/min, and post-weld heat treatment at 760 °C for 30 minutes. The creep-testing furnace was designed and installed at the Department of Production Engineering, King Mongkut’s University Technology Thonburi. The temperature inside the furnace was controlled and the pulled static load was adjusted corresponding to the cross-section area of the specimens subjected to creep to achieve the tension stress of 165 MPa, which is about 90% of yield strength at maximum service temperature of Grade 91 steels. The selected temperature for creep testing, i.e. 552 °C, was calculated from the pre-determined Larson-Miller parameters with the expected rupture time of 1,000 hours. A specimen was subjected to creep until rupture and the actual rupture time was 1,138 hours, which was hence determined as 100%creep. Consequently, other specimens were subjected to creep with the exposure time for obtaining required percentages of creep at 10%, 20%, 30%, 50% and 80%. The information about precipitate evolution in T91 steel weldment during creep rupture is controversial. Therefore, the present work focused on carbide and precipitate evolution in fine-grain, heat-affected zone (FGHAZ) during creep of T91 steel weldment.Microstructure and precipitate evolution in FGHAZ have been investigated by light microscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy by carbon-film extraction replica technique. Grain size in FGHAZ was interpreted by a circular intercept method adapted from the standard procedure of ASTM E112. Increasing trend of grain size in FGHAZ during creep was found from about 1.70 𝜇𝜇m at 0%creep to about 2.30 𝜇𝜇m at 100%creep. Empirical correlation of grain size in FGHAZ during creep of T91 steel weldment can be expressed as: y=0.1417ln(x)+2.31, where y = FGHAZ grain size (𝜇𝜇m) and x = %creep. Regarding precipitate evolution in FGHAZ, the total area fraction of precipitates during creep was increasing at 10%creep up to the maximum value at 30%creep. Transmission electron microscopy revealed that precipitates in FGHAZ during creep of T91 weldment were M23C6, M7C3, M6C, MC, M2C and Laves phase. M23C6 was found in all creep conditions, mainly at grain and subgrain boundaries. M7C3, M6C and Laves phase were observed only during intermediate percentage of creep (20% to 80%), mainly nearby grain boundaries. MC and M2C were found from 20%creep until 100%creep or rupture, mainly at grain interior. Two types of M23C6 were found as typical and high-V M23C6. For typical M23C6, consecutive major elements in M were Cr, Fe, Mo and V, whereas the average wt% ratios of Fe/Cr, Mo/Cr and V/Cr were 0.50, 0.14 and 0.02, respectively. The stoichiometric formula of typical M23C6 can be written as (Cr14.43Fe6.77Mo1.06Si0.40V0.29Nb0.04)C6. For high-V M23C6, consecutive major elements in M were Cr, Fe, V and Mo. As compared to typical M23C6, higher wt% ratio of V/Cr of 0.11 was observed with comparable Fe/Cr and Mo/Cr as 0.49 and 0.13, respectively. The stoichiometric formula of high-V M23C6 can be written as (Cr13.53Fe6.23V1.53Mo0.94Nb0.38Si0.38)C6. M7C3 was found with consecutive major elements in M as Fe, Cr, Mo and V. The values of Fe/Cr and Mo/Cr wt% ratios higher than 1.0 are characteristics of M7C3. The average wt% ratios of Fe/Cr, Mo/Cr and V/Cr were 2.03, 2.20 and 0.23, respectively. Faulting-like contrast and streaking in electron diffraction patterns are also characteristics of M7C3. The stoichiometric formula of M7C3 can be written as (Fe2.89Mo1.82Cr1.53V0.36Si0.36Nb0.04)C3. High V/Cr wt% ratio as compared to M6C should be noted. M6C was observed with consecutive major elements in M as Fe, Mo comparable to Cr, and Si. The average wt% ratios of Fe/Cr, Mo/Cr and Si/Cr were 2.55, 2.77 and 0.45, respectively. The Fe/Cr and Mo/Cr wt% ratios were higher than 1.0 as found in M7C3, but relatively higher Mo/Cr and Si/Cr wt% ratios are characteristics of M6C. The stoichiometric formula of M6C can be written as (Fe2.45Mo1.55Cr1.03Si0.86V0.10Nb0.02)C. MC was found with consecutive major elements in M as V, Cr, Nb and Si. High V/Cr and Nb/Cr wt% ratios of 3.74 and 2.72 were characteristics of MC. The stoichiometric formula of MC can be written as (V0.53Nb0.25Cr0.14Si0.05Fe0.02Mo0.01)C. Higher Nb/Cr wt% ratio as compared to that in M2C should be noted. M2C was observed with consecutive major elements in M as V, Cr and Nb comparable to Si. High V/Cr wt% ratio of 2.88 and lower Nb/Cr wt% ratio as compared to MC are characteristics of M2C. The stoichiometric formula of M2C can be written as (V1.23Cr0.42Nb0.15Si0.13Fe0.05Mo0.02)C. Finally, A2B Laves phase was also found with relatively high Si/Cr wt% ratio as compared to carbides. The average wt% ratios of Fe/Cr, Mo/Cr, V/Cr and Si/Cr are comparable as 0.98, 0.94, 1.07 and 0.90, respectively. The stoichiometric formula can be written as (V0.72Cr0.66Fe0.62)( Si0.68Nb0.09Mo0.22).en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherเชียงใหม่ : บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเชียงใหม่en_US
dc.titleCarbide Evolution in Heat Affected Zone of T91 Steel Weld and Its Relationship to Creep Behavioren_US
dc.title.alternativeวิวัฒนาการของคาร์ไบด์ในบริเวณกระทบร้อนของรอยเชื่อมเหล็กกล้า T91 และความสัมพันธ์กับพฤติกรรมการคืบen_US
dc.typeThesis
thesis.degreedoctoralen_US
thesis.description.thaiAbstractเหล็กกล้า T91 ได้ถูกเชื่อมโดยปราศจากการใช้วัสดุเติม การเชื่อมเป็นแบบอาร์กด้วยทังสเตนภายใต้แก๊สคลุม บนกึ่งกลางแผ่นวัสดุทั้งสองด้าน ใช้พารามิเตอร์การเชื่อม ได้แก่ กระแสเชื่อม 90 A ศักย์การเชื่อม 10 V ระยะอาร์ก 3 mm ความเร็วการเชื่อม 12 mm/min และการปรับสภาพด้วยความร้อนหลังการเชื่อมที่ 760 °C เป็นเวลา 30 นาที ใช้เครื่องทดสอบการคืบที่ถูกออกแบบและตั้งอยู่ที่ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี อุณหภูมิภายในถูกควบคุมและแรงดึงสถิตถูกปรับตั้งตามพื้นที่ภาคตัดขวางของชิ้นงานทดสอบการคืบ เพื่อให้ได้ความเค้นแรงดึงเท่ากับ 165 MPa ซึ่งมีค่าประมาณ 90% ของความแข็งแรง ณ จุดคราก ที่อุณหภูมิการใช้งานสูงสุดของเหล็กกล้าเกรด 91 อุณหภูมิทดสอบการคืบคือ 552 °C คำนวณจากพารามิเตอร์ลาร์สัน-มิลเลอร์ เพื่อคาดการณ์ให้ได้เวลาวิบัติประมาณ 1,000 ชั่วโมง ชิ้นงานหนึ่งถูกทดสอบการคืบจนได้เวลาวิบัติจริงที่ 1,138 ชั่วโมง กำหนดให้เป็น 100%creep จากนั้นชิ้นงานอื่น ๆ ถูกทดสอบการคืบด้วยเวลาที่คำนวณตามสัดส่วนเพื่อให้ได้ 10% 20% 30% 50% และ 80%creep เนื่องจากข้อมูลเกี่ยวกับวิวัฒนาการระหว่างการคืบของตะกอนในรอยเชื่อมเหล็กกล้า T91 ยังคงเป็นที่ถกเถียง ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นศึกษาวิวัฒนาการของคาร์ไบด์และตะกอนระหว่างการคืบในบริเวณกระทบร้อนที่มีเกรนละเอียด (FGHAZ) ของรอยเชื่อมเหล็กกล้า T91 โครงสร้างจุลภาคและวิวัฒนาการของตะกอนที่พบใน FGHAZ ได้ถูกศึกษาโดยจุลทรรศนศาสตร์แสง จุลทรรศนศาสตร์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด และจุลทรรศนศาสตร์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านโดยเทคนิคการสกัดถอดแบบฟิล์มคาร์บอน ขนาดเกรนใน FGHAZ ถูกวัดโดยวิธีจุดตัดวงกลมตามมาตรฐาน ASTM E112 พบว่าขนาดเกรนใน FGHAZ มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นระหว่างการคืบ จากประมาณ 1.70 μm ที่ 0%creep เป็นประมาณ 2.30 μm ที่ 100%creep สหสัมพันธ์จากการทดลองของขนาดเกรนใน FGHAZ ระหว่างการคืบของรอยเชื่อมเหล็กกล้า T91 สามารถเขียนได้เป็น y=0.1417ln(x)+2.31 เมื่อ y = ขนาดเกรน FGHAZ (μm) และ x = %creep สำหรับวิวัฒนาการของตะกอน FGHAZ เศษส่วนโดยพื้นที่ของตะกอนทั้งหมดระหว่างการคืบเพิ่มขึ้นที่ 10%creep จนกระทั่งถึงจุดสูงสุดที่ 30%creep การศึกษาด้วยจุลทรรศนศาสตร์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านพบตะกอนต่าง ๆ ใน FGHAZ ของรอยเชื่อมเหล็กกล้า T91 ได้แก่ M23C6 M7C3 M6C MC M2C และเฟส Laves โดย M23C6 พบใน ทุกสภาวะการคืบ ส่วนใหญ่ที่รอยต่อเกรนหรือเกรนย่อย M7C3 M6C และเฟส Laves พบที่การคืบช่วงกลาง (20%creep ถึง 80%creep) ส่วนใหญ่ในบริเวณใกล้กับรอยต่อเกรน ส่วน MC และ M2C พบตั้งแต่ 20%creep จนถึง 100%creep หรือชิ้นงานขาด ส่วนใหญ่พบภายในเกรน M23C6 พบสองชนิด ได้แก่ แบบทั่วไปและแบบที่มี V สูง สำหรับ M23C6 แบบทั่วไป ธาตุหลักใน M ตามลำดับคือ Cr Fe Mo และ V ในขณะที่เศษส่วน wt% เฉลี่ยของ Fe/Cr Mo/Cr และ V/Cr คือ 0.50 0.14 และ 0.02 ตามลำดับ สูตรปริมาณสัมพันธ์ของ M23C6 แบบทั่วไปสามารถเขียนได้เป็น (Cr14.43Fe6.77Mo1.06Si0.40V0.29Nb0.04)C6 ธาตุหลักใน M ของ M23C6 ที่มี V สูง คือ Cr Fe V และ Mo เศษส่วน wt% V/Cr คือ 0.11 ซึ่งมีค่าสูงกว่าใน M23C6 แบบทั่วไป และเศษส่วน Fe/Cr และ Mo/Cr มีค่าใกล้เคียงกัน นั่นคือ 0.49 และ 0.13 ตามลำดับ สูตรปริมาณสัมพันธ์ของ M23C6 ที่มี V สูง สามารถเขียนได้เป็น (Cr13.53Fe6.23V1.53Mo0.94Nb0.38Si0.38)C6 ธาตุหลักใน M ของ M7C3 ตามลำดับคือ Fe Cr Mo และ V ค่าเศษส่วน wt% ของ Fe/Cr และ Mo/Cr สูงกว่า 1.0 ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของ M7C3 เศษส่วน wt% เฉลี่ยของ Fe/Cr Mo/Cr และ V/Cr คือ 2.03 2.20 และ 0.23 ตามลำดับ ความเปรียบต่างคล้ายการจัดเรียงระนาบอะตอมผิดพลาดและการเกิดแฉกในแบบรูปการเลี้ยวเบนอิเล็กตรอนเป็นลักษณะเฉพาะของ M7C3 สูตรปริมาณสัมพันธ์ของ M7C3 สามารถเขียนได้เป็น (Fe2.89Mo1.82Cr1.53V0.36Si0.36Nb0.04)C3 ซึ่งพึงสังเกตว่าเศษส่วน wt% V/Cr มีค่าสูงเมื่อเปรียบเทียบกับของ M6C ธาตุหลักใน M ของ M6C ตามลำดับคือ Fe Mo ใกล้เคียงกับ Cr และ Si เศษส่วน wt% เฉลี่ยของ Fe/Cr Mo/Cr และ Si/Cr คือ 2.55 2.77 and 0.45 ตามลำดับ เศษส่วน wt% เฉลี่ย Fe/Cr และ Mo/Cr สูงกว่า 1.0 คล้ายที่พบใน M7C3 แต่เศษส่วน wt% Mo/Cr และ Si/Cr สูงกว่า ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของ M6C สูตรปริมาณสัมพันธ์ของ M6C สามารถเขียนได้เป็น (Fe2.45Mo1.55Cr1.03Si0.86V0.10Nb0.02)C ธาตุหลักใน M ของ MC ตามลำดับคือ V Cr Nb และ Si เศษส่วน wt% V/Cr และ Nb/Cr มีค่าสูง คือ 3.74 และ 2.72 ตามลำดับ ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของ MC สูตรปริมาณสัมพันธ์ของ MC สามารถเขียนได้เป็น (V0.53Nb0.25Cr0.14Si0.05Fe0.02Mo0.01)C พึงสังเกตว่าเศษส่วน wt% Nb/Cr มีค่าสูงเมื่อเปรียบเทียบกับใน M2C ธาตุหลักที่พบใน M ของ M2C ตามลำดับคือ V Cr และ Nb ใกล้เคียงกับ Si เศษส่วน wt% V/Cr wt% ที่มีค่าสูง คือ 2.88 และเศษส่วน wt% Nb/Cr ที่มีค่าตํ่าเมื่อเปรียบเทียบกับใน MC ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของ M2C. สูตรปริมาณสัมพันธ์ของ M2C สามารถเขียนได้เป็น (V1.23Cr0.42Nb0.15Si0.13Fe0.05Mo0.02)C สุดท้าย พบเฟส Laves A2B ซึ่งมีเศษส่วน wt% Si/Cr สูงเมื่อเปรียบเทียบกับในคาร์ไบด์ เศษส่วน wt% เฉลี่ยของ Fe/Cr Mo/Cr V/Cr และ Si/Cr มีค่าใกล้เคียงกันคือ 0.98 0.94 1.07 และ 0.90 ตามลำดับ สูตรปริมาณสัมพันธ์ของเฟส Laves ที่พบ สามารถเขียนได้เป็น (V0.72Cr0.66Fe0.62)( Si0.68Nb0.09Mo0.22)en_US
Appears in Collections:SCIENCE: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
570551029 สมพร เพียรสุขมณี.pdf28.19 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.