Investigating the effect of GTAW parameters on the porosity formation of C70600 copper-nickel alloy

ABSTRACT

In this study, the optimisation of welding parameters was investigated in a cupronickel alloy. The welding process was gas tungsten arc welding (GTAW) which is a prevalent method for welding pipes. The filler material type, shielding gas, and welding conditions were considered constant parameters, while heat input, shielding gas flow rate, wind flow speed and arc length were the variable parameters. In order to control variables precisely, the test coupons were assembled on a hand-made rotating machine with a controlled rotational speed. The microstructure and mechanical properties of the welded specimens were examined through the metallography and tensile test, respectively. The results showed that the optimum heat input and flow rate, which resulted in the lowest amount of porosity, were 10.2–11.3 kJ/cm and 6 L/min, respectively. It was also shown that by increasing the wind flow speed from 3 to 10 km/h, the porosity increased from 1.4% to 14.8%. In addition, reducing the arc length from 2 to 1 mm led to better weld protection and arc stability and consequently resulted in decreasing the amount of porosity from 1.1% to 0.23%. The tensile test results showed that the ultimate tensile strength of the welded specimen using appropriate parameters will be significantly reduced if improper welding parameters are used. The main reason for this decrease was the increase of porosity.

Dans cette étude, on a étudié l’optimisation des paramètres de soudage dans un alliage de cupronickel. Le procédé de soudage était le soudage tig (GTAW) qui est une méthode répandue pour souder les tuyaux. On a considéré le type de matériau d’apport, le gaz de protection et les conditions de soudage comme des paramètres constants alors que l’apport calorifique, le débit de gaz de protection, la vitesse du vent et la longueur de l’arc étaient les paramètres variables. Afin de contrôler précisément les variables, les éprouvettes ont été assemblées sur une machine rotative faite à la main à vitesse de rotation contrôlée. On a examiné la microstructure et les propriétés mécaniques des échantillons soudés par métallographie et essai de traction, respectivement. Les résultats ont montré que l’apport calorifique et le débit optimaux, qui avaient pour résultat la plus faible quantité de porosité, étaient respectivement de 10.2 à 11.3 kJ/cm et de 6 L/min. On a également démontré qu’en augmentant la vitesse du vent de 3 à 10 km/h, la porosité augmentait de 1.4 à 14.8 pourcent. De plus, la réduction de la longueur de l’arc de 2 à 1 mm menait à une meilleure protection de la soudure et à la stabilité de l’arc et, par conséquent, avait pour résultat une diminution de la quantité de porosité de 1.1 à 0.23 pourcent. Les résultats de l’essai de traction ont montré que la résistance à la traction de l’échantillon soudé en utilisant des paramètres appropriés sera réduite de manière significative si des paramètres de soudage inappropriés sont utilisés. La principale raison de cette diminution était l’augmentation de la porosité.

KEYWORDS:

• Pipe welding
• gas tungsten arc welding
• cupronickel alloy
• porosity
• mechanical properties
• microstructure
• grain size
• welding parameters

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).