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. The 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, A216-WCB steel, which is used in the manufacturing of casting parts for valves, flanges, and fittings, was processed using an FSP 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 thermo-mechanical affected zone (TMAZ), are formed in the processed zone. Due to the FSP, the grain size in the stirring region decreased from 25 microns to about 3 microns. The hardness of the SZ increased from 165 Vickers to about 784 HV. Tensile strength increased by 24%, and elongation was reduced by 25% for the processed sample compared to the raw metal. This may be due to phase transformation to martensite and grain size refinement. Also, the abrasion resistance of the stirring area increased up to 2.5 times. تفاصيل المقالة

چکیده
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 3 برابر  افزایش یافت
نتیجه­ گیری: با اعمال فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر روی لبه­ی 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. تفاصيل المقالة