Comparative study for Environmental Impacts of Laser Beam Welding, Friction Stir Welding and Gas Tungsten Arc Welding using Life Cycle Assessment

Comparative study for Environmental Impacts of Laser Beam Welding, Friction Stir Welding and Gas Tungsten Arc Welding using Life Cycle Assessment. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Final Thesis 12 Dec.pdf - Published Version
Restricted to Repository staff only until 23 December 2020.

Download (3MB)

Arabic Abstract

اللحام هو واحد من أهم عمليات التصنيع. يستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات مثل السيارات ، والفضاء ، والنفط والغاز ، وما إلى ذلك. في هذه الأطروحة ، تُستخدم طريقة تقييم دورة الحياة (LCA) لدراسة الآثار البيئية لثلاث عمليات لحام لحام شعاع الليزر (LBW) ، لحام الاحتكاك بالحرارة (FSW) ، وغاز التنغستن قوس اللحام (GTAW). تم لحام الألواح الرقيقة من الفولاذ AISI 304 باستخدام هذه العمليات الثلاث ويتم جمع البيانات من أجل استهلاك الطاقة والمواد والوقود. يتم إجراء تقييم دورة الحياة باستخدام حزمة برامج SimaPro وتستخدم 11 فئة من فئات التأثير البيئي لمقارنة العمليات الثلاث. تشمل هذه الفئات احتمالية الاحترار العالمي ، وإمكانية النضوب اللاأحيائي ، وإمكانية التحميض ، وإمكانية التخثُّر ، وإمكانية استنفاد طبقة الأوزون ، وإمكانية الأكسدة الكيميائية الضوئية ، وإمكانات الوقود الأحفوري للنضوب اللاأحيائي ، وإمكانية السمية الإيكولوجية الأرضية ، وإمكانية التسمم البشري للمياه العذبة ، وإمكانية التسمم الأيكولوجي للمياه العذبة ، والسمية البيئية المائية البحرية محتمل. توضح نتائج LCA أنه بالنسبة إلى واحد متر لحام على ألواح فولاذية AISI 304 ، فإن FSW لها أكبر تأثير على البيئة ، بينما LBW تسبب أقل تأثير على البيئة. كانت الانبعاثات الناتجة عن استهلاك الطاقة وحماية الغاز أثناء اللحام السبب الرئيسي للآثار البيئية السلبية. تم دراسة تأثير زيادة سماكة الصفيحة على التأثيرات البيئية للحام. يلاحظ أن زيادة سمك الأوراق يزيد من الآثار البيئية المرتبطة بلحام هذه الأوراق.

English Abstract

Welding is one of the most important manufacturing processes. It is widely used in several industries like automotive, aerospace, oil and gas, etc. In this thesis, Life Cycle Assessment (LCA) method is used to investigate the environmental impacts of three welding processes Laser Beam Welding (LBW), Friction Stir Welding (FSW), and Gas Tungsten Arc Welding (GTAW). Thin sheets of AISI 304 steel were welded using these processes and data is collected for energy, material, and shielding gas consumptions. LCA is conducted using SimaPro software package and eleven environmental impact categories are used to compare the three processes. These impact categories include global warming potential, abiotic depletion potential, acidification potential, eutrophication potential, ozone layer depletion potential, photo-chemical oxidation potential, abiotic depletion fossil fuels potential, terrestrial ecotoxicity potential, human toxicity potential, fresh water ecotoxicity potential, and marine aquatic ecotoxicity potential. The LCA results show that for 1m weld on AISI 304 steel sheet, FSW has the highest whereas has the lowest impacts in all the eleven categories. Emissions due to energy and shielding gas consumption during welding have been the main cause of environmental impacts. The effect of increasing material sheet thickness on environmental impacts of welding is also investigated. It is observed that increasing the thickness of sheets increases the environmental impacts.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Mechanical
Divisions: College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor: Shaukat, Mian
Committee Members: Yilbas, Bekir Sami and Akhtar, Syed Sohail
Depositing User: ABDUL AZIZ AFZAL (g201184090)
Date Deposited: 06 Jan 2020 11:19
Last Modified: 06 Jan 2020 11:19
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141353