ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 4 2023 50 ТЕХНОЛОГИЯ бов контактной сварки и сварки порошковой проволокой (ДСПП). При КСО трудно получить высокую ударную вязкость соединения на образцах с острым надрезом (Шарпи). Для получения требуемых показателей ударной вязкости на сварных соединениях КСО труб рекомендуется выполнять дополнительную технологическую операцию – локальную термообработку сварного стыка. Сварка трением с перемешиванием (FSW) находится в стадии исследования и внедрения в традиционные технологии сварки трубопроводов. Стальные пластины трубопровода X80 были сварены трением с перемешиванием (FSW) в условиях охлаждения воздухом, водой, жидким CO2 плюс водой и жидким CO2, что позволило получить бездефектные сварные швы [26]. Были изучены микроструктурная эволюция и механические свойства этих соединений FSW. Показано, что ударная вязкость металла в ЗТВ на 20–60 % выше по сравнению с традиционными методами сварки [26]. Особенности сварки Сварной шов формируется при кристаллизации расплава сварочной ванны, содержащего как основной, так и присадочный (при его введении) материал. Сварочные термические циклы вызывают значительные изменения механических свойств основного материала. Общеизвестно, что металлы сварных швов стали отличаются от большинства исходных сталей тем, что они имеют быстро охлаждающуюся литую структуру и большое количество оксидных включений. Эти характеристики вызывают высокий уровень сегрегации и постоянное изменение режима затвердевания даже в одной и той же столбчатой области [11–16], что делает понимание микроструктуры и механических свойств сложной задачей. Влияние скорости охлаждения на сварку труб Чем больше скорость охлаждения, тем выше механическая прочность. Скорость охлаждения зависит от нескольких факторов, таких как физические свойства материала, предварительный нагрев, межпроходная температура, толщина трубы, энергия сварки и геометрия соединения [1, 24]. Предварительный нагрев используется для уменьшения скорости охлаждения. Температуру предварительного нагрева можно определить на основе расчета углеродного эквивалента. На рис. 6 показан график зависимости температуры предварительного нагрева от углеродного эквивалента для сталей API 5L X100. При сварке стали API 5L X80 используемые значения предварительного нагрева составляют от 100 до 150 °С. Автор [24] рассматривает риск растрескивания как функцию температуры предварительного нагрева и углеродного эквивалента при использовании электродов с целлюлозным покрытием. В трубах с более толстыми стенками отдача тепла остальному основному металлу выше, что увеличивает скорость охлаждения. Поэтому чем больше толщина трубы, тем выше скорость охлаждения и, следовательно, закалка, получаемая в ЗТВ. Трубы с более толстыми стенками также подвергаются большему сжатию во время сварки, что приводит к более высоким остаточным напряжениям [24]. Диаметр трубы тоже влияет на свариваемость, поскольку трубы большого диаметра имеют тенденцию увеличивать время между проходами. Это способствует более быстрому Рис. 6. Зависимости температуры предварительного нагрева от углеродного эквивалента для сталей и толщины металла Сефериана [24] Fig. 6. The dependences of the preheating temperature on the carbon equivalent for steels and Seferian metal thickness [24]
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1