ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НАЧАЛА СВАРКИ И ГРУППЫ ПРОЧНОСТИ СВА-РОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СТОЙКОСТЬ К ОБРАЗОВАНИЮ ХОЛОДНЫХ ТРЕЩИН В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ

Abstract

В статье рассмотрено влияние температуры начала сварки и группы прочности сварочных материалов на сопротивляемость образованию холодных трещин (ХТ) металла сварных соединений высокопрочной стали PCE500ТМ. Экспериментальные исследования проведены на технологических пробах «Теккен» толщиной 25,8 мм, сваренных автоматической сваркой в среде защитных газов Ar (82 %) + CO₂ (18 %) порошковыми проволоками 5Y42 (ESABFILARCPZ6125), 4Y50 (ESABFILARCPZ6115), 4Y62 (KOBELCODW-A70L) диаметром 1,2 мм в диапазоне температур от –20 до 100 °С.

Для оценки влияния исследуемых параметров на сопротивляемость образованию ХТ проведены металлографические, дюрометрические и численные исследования, характеризующие реакцию металла сварных соединений на термический цикл сварки с погонной энергией 15,2 кДж/см.

В результате экспериментальных исследований было установлено, что с увеличением класса прочности сварочных материалов возрастает вероятность образования ХТ, особенно при сварке в условиях воздействия низких температур. Низкая сопротивляемость образованию ХТ в данном случае обусловлена значительной долей мартенситной фазы в структуре металла шва, выполненного проволокой KOBELCO DW-A70L, и высоким (до 1332 МПа) уровнем истинных растягивающих напряжений в зонах конструктивной концентрации пробы «Теккен».

Наиболее благоприятной микроструктурой, обладающей максимальной сопротивляемостью образованию ХТ, является ферритно-бейнитная структура с ферритом игольчатой морфологии. Данный тип микроструктуры характерен для сварных соединений, выполненных менее прочной по отношению к основному металлу порошковой проволокой ESAB FILARC PZ6125.

Численные исследования показали, что величина максимальных истинных растягивающих остаточных напряжений линейно зависит от предела текучести наплавленного металла и температуры начала сварки. При этом наиболее существенное влияние на величину остаточных напряжений оказывает класс прочности сварочных материалов и в меньшей мере температура начала сварки. При изменении предела текучести наплавленного металла на 110 МПа максимальные истинные растягивающие остаточные напряжения изменяются аналогичным образом и составляют 100–120 МПа. Эффект снижения максимальных растягивающих остаточных напряжений от предварительного подогрева до 100 °Ссоставляет 26–41 МПа, что не превышает 3 %.