Отримано 15.01.2022
Доопрацьовано 16.03.2022
Прийнято 26.04.2022
Взято з Том 26, № 2, 2022
Сторінки 9 -15
Анотація
Сучасне виробництво сільськогосподарської техніки та обладнання, корпусів суден, стаціонарних нафтових бурових платформ, вітроенергетичних установок та інших металоконструкцій широко використовує листову сталь підвищеної міцності. Основним виробничим процесом є зварювання, якість якого залежить від багатьох факторів, у тому числі від здатності сталі протистояти зварюванню. Відомо, що властивості зони термічного впливу значною мірою залежать від фазових перетворень, характер яких визначається інтенсивністю та розвитком дифузійних процесів перерозподілу вуглецю та легуючих елементів під впливом зварювального термоциклу. Тому необхідно оцінити зварюваність сталі певного хімічного складу, щоб вибрати оптимальний спосіб і технологічні параметри режиму зварювання для виготовлення конкретної металоконструкції. З метою зниження матеріальних витрат можна використовувати аналітичні методи розрахунку, які були розроблені в Інституті електрозварювання ім. Е.О. Патона. Вони базуються на аналізі літератури та вивченні близько 150 діаграм термокінетичного розпаду аустеніту. Математичні моделі дозволяють з достатньою точністю прогнозувати фазовий склад і механічні властивості високотемпературної зони термічного впливу в залежності від хімічного складу і часу охолодження металу, нагрітого до максимальної температури 1350 ºC., в діапазоні температур 850–500ºC. Однак такі випробування є досить дорогими і не дозволяють оптимізувати властивості зварного шва при зміні режиму зварювання, зварювальних матеріалів та інших основних технологічних факторів. У зв’язку з цим ставилося завдання оцінити надійність запропонованої методики при дослідженні зварюваності суднобудівної сталі підвищеної міцності категорії Е36, для найслабшого Т (поперечного) – орієнтації листа товщиною 50 мм. Високі показники категорії сталі досягаються обмеженим збільшенням вмісту алюмінію або інших елементів (Nb, V, Ti), що забезпечує розмір аустенітного зерна не більше п’ятого бала. Дослідження показали, що аналітичні методи розрахунку механічних характеристик високотемпературних ділянок ЗТВ за хімічним складом з урахуванням швидкості охолодження після зварювання забезпечують достатній для практичного застосування рівень достовірності та можуть бути рекомендовані для первинної оцінки властивостей зварних з’єднань, листів великої товщини зі сталі категорії Е36 (Т-подібна орієнтація). Ударна робота (KV-40) високотемпературних зон термічного впливу не підлягає аналітичній оцінці з необхідним для виробничої практики ступенем точності
Ключові слова:
сталь категорії E36; оцінка зварюваності; аналітичні методи розрахунку в зварюванні; комплексні механічні випробування; механічні властивості; ударна в’язкість; твердість сталі[1] Kasatkin, O.G., & Zajffart, P. (1984). Interpolation models for estimating the phase composition of the zone of thermal influence during arc welding of low-alloy steels. Automatic Welding, 1, 7-11.
[2] Kasatkin, O.G. (1983). Calculation estimation of the impact viscosity of the weld metal. Automatic Welding, 3, 7-11.
[3] Sychkov, A.B, Emeljushin, A.N, Platov, S.I, Mihajlicyn, S.V, Terentev, D.V., & Sheksheev, M.A. (2015). Physical modeling in the investigation of the weldability of structural steels. Bulletin of the South Ural State University. Series “Metallurgy”, 15(1), 38-41.
[4] Piekarska, W., & Goszczyńska-Króliszewska, D. (2017). Analytical methods of predicting the structure and mechanical properties of high tensile strength steel. Procedia Engineering, 177. 92-98. doi: 10.1016/j.proeng.2017.02.189.
[5] Ragu Nathan, S., Balasubramanian, V., Malarvizhi, S., & Rao, A.G. (2015). Effect of welding processes on mechanical and microstructural characteristics of high strength low alloy naval grade steel joints. Defence Technology, 11(3), 308-317. doi: 10.1016/j.dt.2015.06.001.
[6] Ribeiro, A.C.N., Henein, H., Ivey, D.G., & Brandi, S.D. (2016). Evaluation of AH36 microalloyed steel welded joint by submerged arc welding process with one and two wires. Materials Research, 19(1), 143-152. doi: 10.1590/1980-5373-mr-2015-0532.
[7] Talabi, S.I., Owolabi, O.B., Adebisi, J.A., & Yahaya, T. (2014). Effect of welding variables on mechanical properties of low carbon steel welded joint. Advances in Production Engineering & Management, 9(4), 181-186. doi: 10.14743/apem2014.4.186.
[8] Weng, S., Huang, Y.H., Xuan, F.Z., & Luo, L.H. (2015). Correlation between microstructure, hardness and corrosion of welded joints of disc rotors. Procedia Engineering, 130, 1761-1769. doi: 10.1016/j.proeng.2015.12.325.
[9] Grigorenko, G.M., & Kostin, V.A. (2012). Weldability of steels and criteria for its assessment. Welding Production, 10, 3-10.
[10] Saoudi, A. (2020). Assessment and statistical correlation of mechanical properties of double-sided single pass submerged arc welded line pipe steel. Engineering Science and Technology, an International Journal, 23(2), 452-461. doi: 10.1016/j.jestch.2019.06.006.
[11] Li, W.J. (2019). New low alloy high strength steel welding procedure evaluation. Key Engineering Materials, 814, 238-241. doi: 10.4028/www.scientific.net/kem.814.238.
[12] Kiran, B. (2020). Structural and thermal analysis of butt joint GTAW of similar and dissimilar materials with distinct groove angles through simulation and mathematical modelling. FME Transactions, 48(3), 667-680, doi: 10.5937/fme2003667b.
[13] Goli-Oglu, E., & Greisen, Z. (2019). Experiences in manufacturing of steel heavy plates used in shipbuilding and offshore constructions. Stahl und Eisen, 139(12), 26-32.
[14] Official website of the Rules and standards – DNV. (n.d.). Retrieved from https://www.dnvgl.com/rulesstandards/.
[15] Pohodnja, I.K., Javdoshin, I.R., Palcevich, A.P., & Shvachko, V.I. (2004). Metallurgy of arc welding. Interaction of metal with gases. Kyiv: Naukova dumka.
[16] Piekarska, W., Goszczynska, D., & Saternus, Z. (2015). Application of analytical methods for predicting the structures of steel phase transformations in welded joints. Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics, 14(2), 61-72. doi: 10.17512/jamcm.2015.2.07.
[17] Chennaiah, M.B., Nanda Kumar, P., & Prahlada Rao, K. (2016). Influence of heat input and PWHT on the microstructure and mechanical properties in dissimilar (IS2062-EN8) welded joints. Procedia Computer Science, 85, 54-61. doi: 10.1016/j.procs.2016.05.176.
[18] Debnath, S., Mukherjee, M., & Pal, T.K. (2014). Study on microstructure and mechanical properties of thick low-alloy quench and tempered steel welded joint. Materials Performance and Characterization, 3(1), 23-48. doi: 10.1520/mpc20130028.
[19] Grigorenko, G.M, & Kostin, W.A. (2013). Metody oceny spawalnośćі stali. Przegląd Spawalnictwa, 7, 11-17. Retrieved from https://www.academia.edu/35046596/.
[20] Guo, W., Li, L., Dong, S., Crowther, D., & Thompson, A. (2017). Comparison of microstructure and mechanical properties of ultra-narrow gap laser and gas-metal-arc welded S960 high strength steel. Optics and Lasers in Engineering, 91, 1-15. doi: 10.1016/j.optlaseng.2016.11.011.
[21] Makri, H. (2016). Investigation on microstructure and mechanical properties of E36-3 steel welded joint. Annals of “Dunarea de Jos” University, Fascicle Welding Equipment and Technology, 27, 47-54. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/326546232.
[22] ISO 18265:2013. (2014). Metallic materials – Conversion of hardness values. Retrieved from https://www.iso.org/standard/53810.html.
[23] ISO 15609-1:2019. (2019). Specification and qualification of welding procedures for metallic materials. Retrieved from https://www.iso.org/ru/standard/75556.html.
[24] ISO 15614-1:2017. (2019). Specification and qualification of welding procedures for metallic materials. Retrieved from https://www.iso.org/standard/51792.html.
[25] ISO 9692-2:1998. (1998). Welding and allied processes – Joint preparation – Part 2: Submerged arc welding of steels. Retrieved from https://www.iso.org/ru/standard/21036.html.