Обеспечение трещиностойкости сварных соединений толстостенных труб большого диаметра класса прочности к60, к65

Abstract

Из практики эксплуатации и опыта механических испытаний известно, что металл зоны термического влияния (ЗТВ) сварного соединения более чем основной металл подвержен разрушению. В ходе проведения многочисленных испытаний по оценке статической трещиностойкости установлено, что наименьшими вязкими свойствами обладают область крупного зерна ЗТВ и линия сплавления. Такое снижение вязких свойств сварных соединений прямошовных труб большого диаметра (ТБД) приводит к отбраковке продукции и серьезным экономическим последствиям. С целью выявления причин такого поведения металла в ЗТВ было выполнено моделирование термических циклов сварки на образцах из сталей класса прочности К65 с помощью комплекса Gleeble 3800. В ходе выполнения работы была установлена взаимосвязь между сформированной микроструктурой в ЗТВ и вязкими свойствами сварных соединений высокопрочных труб. Самым неблагоприятным типом микроструктуры в области крупного зерна ЗТВ является глобулярный бейнит. Выявлено негативное влияние ванадия и кремния на вязкие свойства сварных соединений высокопрочных труб большого диаметра. Так же были установлены причины снижения вязких свойств литого металла сварных швов. Сильное снижение вязких свойств металла шва происходит при выделении феррита по границам первичных дендритов. По результатам исследований был разработан химический состав основного металла труб, и предложен способ повышения вязких свойства литого металла сварного шва за счет добавок титана и бора в сварочную ванну. Рекомендации были применены при производстве опытной партии труб для проекта «Сила Сибири». Результаты механических испытаний показали высокие значения вязких свойства полученных сварных соединений. From practice and mechanical tests experience it is well known, that the metal of the heat affected zone (HAZ) of welded joints is subjected to damaging much more than the base metal. In the course of numerous tests on fracture toughness it was found that the coarse grain zone (CGHAZ) and the fusion line (CGHAZ) have the lowest welding toughness. Such reduction in toughness of welded joints of submerged arc welded large diameter pipes leads to the production rejection and serious economic consequences. In order to identify the reasons of such metal behavior in HAZ welding, modeling of thermal cycles was simulated on samples from steels X80 using Gleeble 3800. During the work the relationship between the microstructure formed in the CGHAZ and toughness of welded joints of high-strength large diameter pipes was established. The most unfavorable type of CGHAZ microstructure is granular bainite. Negative effect of vanadium and silicon on toughness of welded joints of high-strength large diameter pipes was found. Also reasons of toughness reduction in weld metal were found. Great reduction of toughness in weld metal occurs when ferrite precipitates along primary dendrites boundaries. According to the results of studies the chemical composition of base metal was designed and the method of increasing toughness of weld metal by the addition of titanium and boron into the weld puddle was recommended. Recommendations were used in the production of the experimental lot of pipes for the project “The Power of Siberia”. The results of mechanical tests showed high toughness of welded joints.