Определение причин низкой ударной вязкости кольцевого сварного шва

Abstract

Причинами пониженной ударной вязкости околошовных зон в сварных соединениях могут быть неоднородность химического состава (ликвация) и перегрев металла. Если ликвация приводит к неравномерности механических свойств по сечению сварного соединения, то перегрев, сопровождающийся ростом зерна, значительно повышает склонность сварного шва к хрупкому разрушению. В работе исследовался штампосварной тройник: магистраль тройника изготовлена из стали марки 10Г2ФБЮ, удлинительное кольцо изготовлено из стали 09Г2С. Целью исследования было установить причины низкой ударной вязкости кольцевого сварного шва указанного изделия. Макроструктурные исследования сварного соединения показали, что шов был наложен со смещением. Имеющая место неравноосность приводит к смещению линии разрушения, в результате чего разрушение проходит в наиболее хрупкой структуре участков сварного шва. При исследовании микроструктуры металла шва установлено наличие в структуре вид- манштетт феррита. Данная структурная составляющая наблюдается как у внешней поверхности шва, так и в центре. Присутствие видманштетта оказывает негативное влияние на механические свойства металла. Поскольку микроструктурные исследования показали неравномерное распределение грубоигольчатого феррита по толщине шва, то было предложено увеличить количество проходов при сварке с трех до четырех. Проведенные сравнительные исследования структуры и свойств образцов опытных сварок показали целесообразность таких изменений. Так, измерения микротвердости сварных соединений после сварки в 3 и 4 прохода показали, что при наложении 3 валиков твердость металла шва ниже, чем при наложении 4 валиков, но не более допустимых значений 260 HV₁₀. Таким образом, по результатам исследования по устранению причин низкой ударной вязкости были рекомендованы следующие мероприятия: строгий контроль технологии сварки участков сварного шва (для недопущения неравноосности) и установление минимального числа проходов при сварке (для получения нужных механических свойств). The reasons for the reduced toughness of the heat-affected zones and the weld metal in welded joints can be the heterogeneity of the chemical composition (segregation) and overheating of the metal. Segregation leads to non-uniformity of mechanical properties over the cross section of the welded joint. Overheating, accompanied by grain growth, significantly increases the tendency of the weld to brittle fracture. In this study, a stamped welded tee was investigated: the main magistral was made of 10Mn2VNbAl steel, the extension ring was made of 09Mn2Si steel. The aim product. Macrostructural studies of the welded joint showed that the seam was applied with displacement. The unevenness that occurs leads to a displacement of the fracture line, as a result of which the fracture takes place in the most fragile structure of the weld sections. In the study of the microstructure of the weld metal, the presence of widmanstett-ferrite in the structure was established. This structural component is observed both at the external surface of the seam and in the center. The presence of widmanstett ferrite has a negative effect on the mechanical properties of the metal. Since microstructural studies showed an uneven distribution of coarse- needle-ferrite across the weld thickness, it was proposed to increase the number of passes during welding from three to four. Comparative studies of the structure and properties of samples of pilot welds showed the feasibility of such changes. So, measurements of microhardness of welded joints after welding in 3 and 4 passes showed that when applying 3 rollers, the hardness of the weld metal is lower than when applying 4 rollers, but no more than permissible values of 260 HV₁₀ . Thus, according to a study to eliminate the causes of low toughness, the following measures were recommended: strict control of the welding technology of weld sections (to prevent displacement of the weld axis) and the establishment of the minimum number of passes during welding (to obtain the desired mechanical properties).