ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НАЧАЛА СВАРКИ И ГРУППЫ ПРОЧНОСТИ СВА-РОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СТОЙКОСТЬ К ОБРАЗОВАНИЮ ХОЛОДНЫХ ТРЕЩИН В СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2025-10-56-69Ключевые слова:
высокопрочная сталь, сварные соединения, холодные трещины, температура подогрева, прочность сварочных материалов, проба «Теккен», остаточные напряженияАннотация
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 %.
Библиографические ссылки
Makarov E. L. Kholodnye treshchinyprisvarkelegirovannykhstalei[Cold cracks in welding of alloy steels]. Mos-cow: Mashinostroenie, 1981, 247 p. (In Russ.).
Grivnyak I. Svarivaemost' stalei[Weldability of steels]: Translated by L. S. Goncharenko; edited by E. L. Makarov. Moscow: Mashinostroenie, 1984, 216 p. (In Russ.).
Lobanov L. M., Poznyakov V. D., Makhnenko O. V. Formation of cold cracks in welded joints of high-strength steels with a yield strength of 350...850 MPa. Automatic welding, 2013, no. 7, pp. 8–13. (In Russ.).
Welding handbook. Vol. 4: Materials and applications, part. 2. Miami: AWS, 1998, 620 p.
Nevasmaa P. Prevention of weld metal hydrogen cracking in high-strength multipass welds. Weld World, 2004, vol. 48, pp. 2–18.
Ivanov M. A., Tingaev A. K., Ilyin I. A. Improving the RS requirements for resistance to the formation of cold cracks in welded joints of ship-hull structures made of high-strength steels.Scientific and Technical collection of the Russian Maritime Register of Shipping, 2019, no. 54/55, pp. 64–77. (In Russ.).
Alrukhaimi A. G., Ivanov M. A., Tingaev A. K., Voronin S. I. Influence on the factors of formation of cold cracks in the welded joint of 10G2FBY steel by means of linear energy. Welding production, 2020, no. 2, pp. 3–11. (In Russ.).
UR W23. Approval of welding consumables for high strength steels for welded structures – Corr.1 June 2019 Clean.
BS EN 1011-1:2009. Welding – Recommendations for welding of metallic materials. Part 1: Generalguidance-forarcwelding. 2009,18 p.
BS EN 1011-2:2001. Incorporating Amendment No. 1 Welding. Recommendations for welding of metallic materi-als. Part 2: Arcweldingofferriticsteels. 2001,62 p.
GOST R ISO 17642-2–2012. Destructive testing of welds of metal materials. Tests for resistance to the formation of cold cracks in welded joints. Arc welding processes. Part 2. Tests with natural rigidity. Moscow: Standartinform, 2014, 19 p. (In Russ.).
ND No. 2-020101-130. Rules for technical supervision of the construction of ships and the manufacture of mate-rials and products for ships Part III “Technical supervision of the manufacture of materials”, 2020, 268 p.
DNVRulesforClassificationShips. Part 2. MaterialsandWelding, 2018, 217 p.
API 5L / ISO 3183:2007 (as amended). Oil and gas industry – Steel pipes for pipeline transport systems. 2007, 166 p.
Vyshemirsky D. E. Obosnovaniekriticheskogoznacheniyaehkvivalentauglerodanaosnove-otsenkisvarivaemostistaleidlyatrubklassaprochnosti K65 i K70. Dis. … kand. tekhn. nauk [Substantiation of the critical value of the carbon equivalent based on the assessment of the weldability of steels for pipes of strength class K65 and K70.Cand. Sci. Dis.]. Moscow, 2017, 138 p.
URL: https://dissovet2.urfu.ru/mod/data/view.php?d=12&rid=3599. (In Russ.).
Ivanov M. A., Tingaev A. K., Tingaev A. G. etc. Improvement of repair welding methods for metal structures made of high-strength steels at low climatic temperatures // Modern technologies, materials and equipment for welding, assembly and repair work in conditions of low climatic temperatures and welding and quality control of welded joints: a collection of materials from the round table “Modern technologies, materials and equipment for welding, assembly and repair work in conditions of low climatic temperatures of the North” and IV Scientific and technical seminar “Welding and quality control of welded joints”, dedicated to the 85th anniversary of the outstanding sci-entist, Doctor of Technical Sciences, Professor A. P.Ammosova, Yakutsk, March 14–18, 2022. Yakutsk: Dani-Almaz Company, LLC, 2022, pp. 38–42. (In Russ.).EDN: LKZLAN.
Golikov N. I., Sleptsov O. I., Lepov V. V., Sidorov M. M. Scientific and technical seminars on the problems of reli-ability of welded structures operated in difficult climatic conditions of the North and the Arctic, held on the basis of the IFTPS // Modern technologies, materials and equipment for welding, assembly and repair work in conditions of low climatic temperatures and welding and quality control of welded joints: a collection of materials from the round table “Modern technologies, materials and equipment for welding, assembly and repair work in conditions of low climatic temperatures of the North” and IV Scientific and technical seminar “Welding and quality control of welded joints”, dedicated to the 85th anniversary of the outstanding scientist, Doctor of Technical Sciences, Pro-fessor A. P. Ammosova, Yakutsk, March 14–18, 2022. Yakutsk: Dani-Almaz Company, LLC, 2022, pp. 5–10. (In Russ.). EDN: FAWVRX.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
