Влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали GL-E36

Рассмотрено влияние при многослойном дуговом процессе в смеси газов двухструйной газовой защиты на качество сварных соединений низколегированной судостроительной стали. Отмечена возможность снижения химической и структурной неоднородности в соединениях и повышения механических свойств....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автор:	Чинахов, Д.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2009
Назва видання:	Автоматическая сварка
Теми:	Производственный раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100928
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали GL-E36 / Д.А. Чинахов // Автоматическая сварка. — 2009. — № 9 (677). — С. 39-42. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-100928
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1009282016-05-29T03:03:03Z Влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали GL-E36 Чинахов, Д.А. Производственный раздел Рассмотрено влияние при многослойном дуговом процессе в смеси газов двухструйной газовой защиты на качество сварных соединений низколегированной судостроительной стали. Отмечена возможность снижения химической и структурной неоднородности в соединениях и повышения механических свойств. The effect of double-jet gas shielding on the quality of welded joints on low-alloy shipbuilding steel in multilayer arc welding in gas mixture shielding atmosphere is considered. The possibility of reducing chemical and structural heterogeneities in the joints and improving their mechanical properties is noted. 2009 Article Влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали GL-E36 / Д.А. Чинахов // Автоматическая сварка. — 2009. — № 9 (677). — С. 39-42. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0005-111X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100928 621.791.052:620.192.47 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Производственный раздел Производственный раздел
spellingShingle	Производственный раздел Производственный раздел Чинахов, Д.А. Влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали GL-E36 Автоматическая сварка
description	Рассмотрено влияние при многослойном дуговом процессе в смеси газов двухструйной газовой защиты на качество сварных соединений низколегированной судостроительной стали. Отмечена возможность снижения химической и структурной неоднородности в соединениях и повышения механических свойств.
format	Article
author	Чинахов, Д.А.
author_facet	Чинахов, Д.А.
author_sort	Чинахов, Д.А.
title	Влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали GL-E36
title_short	Влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали GL-E36
title_full	Влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали GL-E36
title_fullStr	Влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали GL-E36
title_full_unstemmed	Влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали GL-E36
title_sort	влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали gl-e36
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Производственный раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100928
citation_txt	Влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали GL-E36 / Д.А. Чинахов // Автоматическая сварка. — 2009. — № 9 (677). — С. 39-42. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
series	Автоматическая сварка
work_keys_str_mv	AT činahovda vliâniedvuhstrujnojgazovojzaŝitynaékspluatacionnyesvojstvasvarnyhsoedinenijsudostroitelʹnojstaligle36
first_indexed	2025-07-07T09:33:32Z
last_indexed	2025-07-07T09:33:32Z
_version_	1836980175662743552
fulltext	УДК 621.791.052:620.192.47 ВЛИЯНИЕ ДВУХСТРУЙНОЙ ГАЗОВОЙ ЗАЩИТЫ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СУДОСТРОИТЕЛЬНОЙ СТАЛИ GL-E36 Д. А. ЧИНАХОВ, канд. техн. наук (Юргинский технолог. ин-т, филиал Томск. политехн. ун-та, РФ) Рассмотрено влияние при многослойном дуговом процессе в смеси газов двухструйной газовой защиты на качество сварных соединений низколегированной судостроительной стали. Отмечена возможность снижения химической и структурной неоднородности в соединениях и повышения механических свойств. К л ю ч е в ы е с л о в а : дуговая сварка, низколегированная сталь, многослойный шов, двухструйная защита, хими- ческий состав, распределение твердости, механические свойства Одной из важных проблем современного произ- водства является улучшение технико-экономичес- ких показателей сварных конструкций путем сни- жения их удельной металлоемкости, увеличения эксплуатационной надежности, равнопрочности и долговечности [1]. Совершенствование техно- логии изготовления позволило повысить уровень служебных свойств низколегированного и леги- рованного проката и в первую очередь его стой- кость к образованию холодных трещин. Данные стали обеспечивают безопасность эксплуатации крупногабаритных сооружений, мостовых конс- трукций, корпусов судов и магистральных тру- бопроводов [2]. При этом желательно, чтобы свар- ные соединения характеризовались требуемыми эксплуатационными и технологическими свойс- твами без дополнительной термообработки [3]. Еще одним фактором, усложняющим получе- ние качественных равнопрочных сварных соеди- нений, является подверженность легированных сталей охрупчиванию в результате насыщения ме- талла шва водородом [4] и образование высоко- температурной химической микронеоднороднос- ти (ВХМН) в околошовной зоне [5], что при вы- соких внутренних напряжениях или циклической внешней нагрузке может служить причиной за- рождения трещин и приводить к разрушению сварной конструкции. Насыщение металла шва водородом происхо- дит в результате длительного пребывания свароч- ной ванны в жидкой фазе, что способствует луч- шему перемешиванию электродного металла с ос- новным и приводит к снижению уровня ВХМН, структурной и прочностной неоднородности в зо- не сплавления [6]. Сократить время пребывания металла сварочной ванны в жидкой фазе и од- новременно увеличить скорость его перемешива- ния можно с помощью импульсно-динамических воздействий, например, управления переносом электродного металла в сварочную ванну [7] или двухструйной газозащитной средой [8–10] и др. Цель данной работы — определение влияния двухструйной газовой защиты зоны сварки на хи- мический состав и эксплуатационные свойства со- единений из судостроительной стали GL-E36. Исследования проводили на образцах из су- достроительной стали GL-E36 размером 150 300 мм, толщиной 18 мм с щелевой разделкой кромок (рис. 1), полученных с применением двух спо- собов сварки плавящимся электродом стационар- ной дугой в смеси газов 82 % Ar + 18 % CO2 — традиционным с одноструйной газовой защитой (первый способ) и разработанным с двухструйной газовой защитой (второй) [11]. Согласно проведенным ранее исследованиям [12], сварку выполняли низкоуглеродистой сва- рочной проволокой Union K52 диаметром 1,2 мм. При сварке образцов стационарной дугой поддер- живался следующий режим: Iсв = 185…190 А; нап- ряжение на дуге Uд = 26…27 В; скорость сварки vсв = 25…26 см/мин; скорость подачи электрод- ной проволоки vпр = 6,8…7,0 м/мин; расход за- щитного газа Q = 11…12 л/мин. Использовали источник питания ESAB Aristo 500 и автомати- ческую сварочную головку VEB Schweisstechnik Finsterwalde BEM 5 201.05. На полученных сварных образцах провели ис- следование химического состава металла шва и © Д. А. Чинахов, 2009 Рис. 1. Схема щелевой разделки кромок U-образной формы 9/2009 39 стали GL-E36 (табл. 1), его структуры, ударной вязкости и распределения твердости в сечении шва, механических свойств (в Otto-von-Guericke- Universitaеt Magdeburg, Institut fuеr Werkstoff- und Fuеgetechnik, Магдебург, Германия). По результатам проведенного исследования установлено, что при сварке с двухструйной га- зовой защитой наблюдается уменьшение в метал- ле сварного шва содержания кремния на 20 % и марганца на 12 % по сравнению со сваркой с традиционной одноструйной газовой защитой. Уменьшение содержания кремния и марганца сви- детельствует об интенсивности протекания метал- лургических процессов в сварочной ванне, что увеличивает пластичность сварного соединения и уменьшает химическую неоднородность. Использование двухструйной газовой защиты в сочетании с рациональным режимом сварки поз- воляет добиться выравнивания значений ударной вязкости и твердости по сечению сварного сое- динения. Верхний предел значения ударной вяз- кости по линии сплавления практически совпа- дает с нижним пределом по центру шва (табл. 2), что также свидетельствует об интенсивном пе- ремешивании электродного металла с основным. Таким образом, обеспечивается требуемый уровень механических свойств металла шва, что позволяет существенно снизить угрозу хрупкого разрушения сварных соединений под действием Т а б л и ц а 1. Результаты химического анализа металла образцов, мас. % Исследуемый образец C Si Mn P S Cr Сталь GL-E36 0,161 0,437 1,25 0,011 0,013 0,03 Проволока Union K 52 0,080 0,850 1,50 0,025 0,025 0,20 Металл шва при первом способе сварки 0,098 0,665 1,20 0,013 0,025 0,051 То же при втором 0,107 0,531 1,05 0,013 0,023 0,055 Окончание табл. 1 Исследуемый образец Al Cu N Nb V Mo Ni GL-E36 0,031 0,016 0,006 0,037 0,005 0,025 0,041 Union K 52 — — — — — — 0,250 Металл шва при первом способе сварки 0,004 0,092 0,004 0,002 0,009 0,011 0,037 То же при втором 0,005 0,081 0,005 0,005 0,005 0,013 0,037 Т а б л и ц а 2. Результаты исследований ударной вязкости и твердости сварных соединений Способ сварки KCV, кДж/м2, при –20 °С HV С надрезом по линии сплавления С надрезом по центру шва Основной металл (точка 7) ЗТВ (точки 4–6) Шов (точки 1–3) Первый 32...71 98...119 156 175/181/193 194/193/215 Второй 49...74 75...81 176/170/175 182/185/178 Пр и м е ч а н и е . Точки 1–7 — см. на рис. 2. Рис. 2. Схема измерения (а) и распределение твердости HV по сечению сварного соединения (б): 1 — первый способ сварки; 2 — второй 40 9/2009 внешней циклической нагрузки при низких тем- пературах. График распределения твердости (рис. 2) по- казывает, что при сварке с двухструйной газовой защитой наблюдается более равномерное распре- деление твердости по сечению сварного соеди- нения, что еще раз подтверждает наличие интен- сивного перемешивания электродного металла с основным. Важно, что по сравнению с традиционным, раз- работанный способ сварки позволяет избежать рез- кого изменения твердости на наиболее подвержен- ных к образованию трещин участках (линия сплав- ления и металл ЗТВ), что уменьшает остаточные напряжения и вероятность появления холодных тре- щин. Результаты микроструктурного анализа (рис. 3) подтверждают, что сварка с двухструйной газовой Т а б л и ц а 3. Результаты механических испытаний сварных соединений на растяжение Объект испытаний σ0,2, МПа, при способе сварки σв, МПа, при способе сварки первом втором первом втором Сварные соединения стали GL-E36 327...340 334 337...345 341 471...479 475 479...481 480 Сталь GL-E36 355 490...620 Проволока Union K 52 420...450 540...570 Рис. 3. Микроструктуры ( 140) сварных соединений судостроительной стали GL-E36, полученных первым (I) и вторым (II) способом сварки: а — металл шва; б — линия сплавления; в — участок перегрева; г — участок нормализации (перекристал- лизации); д — участок неполной перекристаллизации; е — основной металл 9/2009 41 защитой обеспечивает лучшее перемешивание ос- новного металла с электродным, способствует из- мельчению структуры металла шва, формирует плавный переход от наплавленного металла к ос- новному и увеличивает равнопрочность сварного соединения (см. рис. 2). Испытания образцов на разрыв проводили с использованием оборудования фирмы Zwick (табл. 3) (Otto-von-Guericke-Universitaеt Magde- burg, Institut fuеr Werkstoff- und Fuеgetechnik, Маг- дебург, Германия). Проведенный сравнительный анализ механи- ческих свойств сварных соединений стали GL-E36 с различными видами фронта газовой защиты (табл. 3) показал стабильность и качество выпол- нения процесса сварки первым и вторым спосо- бом. Близость значений временного сопротивле- ния разрыву образцов, полученных двумя спосо- бами сварки, объясняется их близкими значени- ями твердости в зоне разупрочнения при однов- ременном значительном отличии распределений в сечении твердости, так как разрушение всегда происходит в разупрочненном месте (см. рис. 2). Зона разупрочнения является самой чувствитель- ной к тепловложению, а поскольку по тепловло- жению сравниваемые способы почти совпадают, то и значения твердости и временного сопротив- ления разрыву соизмеримы. Установлено, что разработанный способ свар- ки многослойных соединений легированных ста- лей с щелевой разделкой в условиях двухструйной газовой защиты стационарной дугой обеспечивает уменьшение химической, прочностной и струк- турной неоднородности в соединениях, надежное качество и требуемые механические свойства сварных соединений, способствует измельчению структуры металла шва и формирует плавный пе- реход от наплавленного металла к основному, что увеличивает эксплуатационную надежность и рав- нопрочность сварных соединений. Разработанный способ сварки легированных сталей в щелевую разделку можно широко использовать в машино- и судостроении, оборонной промышленности, для ремонта и строительства трубопроводов. 1. Акулов А. И., Алехин В. П., Ермаков С. И. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки: Учеб. для вузов. — М.: Машиностроение, 2003. — 560 с. 2. Фролов К. В. Машиностроение: Энциклопедия. — М.: Машиностроение, 2006. — 768 с. 3. Лобанов Л. М., Миходуй Л. И., Гордонный В. Г. Состоя- ние и перспективы применения в сварных конструкциях высокопрочных сталей с улучшенной свариваемостью // Автомат. сварка. — 1998. — № 12. — С. 29–34. 4. Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение: Учеб. для высш. техн. учеб. заведений. — М.: Машинос- троение, 1990. — 528 с. 5. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т.1. Сварива- емость материалов: Справ. изд. / Под ред. Э. Л. Макаро- ва. — М.: Металлургия, 1991. — 528 c. 6. Химическая и структурная неоднородности в зоне сплав- ления низкоуглеродистой стали с аустенитным швом при сварке в защитных газах / В. П. Елагин, В. В. Сни- сарь, М. М. Савицкий // Автомат. сварка. — 2001. — № 4. — С. 8–13. 7. Сараев Ю. Н. Импульсные технологические процессы сварки и наплавки. — Новосибирск: Наука, 1994. — 108 с. 8. Применение двухструйных сопловых устройств для сварки в среде защитных газов / В. Т. Федько, С. С. Кия- нов, В. С. Шматченко, С. Б. Сапожков // Автоматизация и современ. технологии. — 2003. — № 3. — С. 12–18. 9. Дуговая сварка с воздействием на сварочную ванну нап- равленных газоструйных потоков / М. М. Штрикман, А. С. Павлов, А. Н. Сабанцев, В. Н. Егоров // Свароч. пр- во. — 1999. — № 12. — С. 3–6. 10. Чинахов Д. А., Федько В. Т., Сараев Ю. Н. Сварка легиро- ванных сталей в щелевую разделку без термообработки // Технология металлов. — 2005. — № 10. — С. 27–29. 11. Пат. 2233211 РФ, 7 В 23 К 9/173//В 23 К 103:04. Способ сварки / Д. А. Чинахов, В. Т. Федько, Ю. Н. Сараев. — Опубл. 27.07.2004. 12. Сараев Ю. Н., Чинахов Д. А., Шпигунова О. И. Способы повышения трещиностойкости сварных соединений ле- гированных сталей типа 30ХГСА // Технология маши- ностроения. — 2001. — № 1. — С. 35–39. The effect of a two-jet gas shielding on the quality of welded joints on low-alloy shipbuilding steel in multilayer arc welding in the gas mixture shielding atmosphere is considered. The possibility of reducing chemical and structural hete- rogeneities in the joints and improving their mechanical properties is noted. Поступила в редакцию 27.11.2008 42 9/2009

Влияние двухструйной газовой защиты на эксплуатационные свойства сварных соединений судостроительной стали GL-E36

Репозитарії

Схожі ресурси