OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 1 2024 137 MATERIAL SCIENCE тура металла сварного шва в основном состоит из игольчатого феррита. Расходный материал с более богатым химическим составом (C, Ni и Ti) продемонстрировал более высокую прочность и твердость благодаря более тонкой микроструктуре конечного металла сварного шва; однако результаты испытаний на удар по Шарпи показали, что проволока из обедненной химии демонстрирует более высокую ударную вязкость при низкой температуре. Поскольку оба металла сварного шва имели схожую игольчатую ферритную структуру, то меньшая вязкость сварного шва с более богатым химическим составом объяснялась наличием включений титана, которые могут стать местами зарождения трещин. Влияние метода сварки и предварительного нагрева на металлы сварных швов трубопроводных сталей исследовалось в работе стали HSLA. Известно, что послесварочная обработка снижает прочностные характеристики металла сварного соединения [2, 4]. Результаты исследований [4] по оценке предварительного нагрева до 200 °С сварочной обработки сварных соединений показали тенденцию к снижению механической прочности и увеличению ударной вязкости как следствие некоторых важных аспектов, таких как более низкий процент мартенсита, огрубление микроструктуры и более высокая доля большеугловых границ (> 15 %). Более длительное время охлаждения (время пребывания в интервале температур 800–500 °С) демонстрирует тенденцию к улучшению ударной вязкости и снижению механической прочности наплавленных металлов высокопрочных сталей. Особенности микроструктуры, влияющие на ударную вязкость металлов шва Для соединения труб магистрали необходима многопроходная сварка, что приводит к перегреву ЗТВ. Это создает свои особенности термического воздействия на металл и, как следствие, неклассические фазовые и структурные превращения с резкими градиентами температур и напряжений. Зону ЗТВ (HAZ) можно разделить на крупнозернистую ЗТВ (CGHAZ), мелкозернистую (FGHAZ), межкритическую (ICHAZ) и подкритическую (SCHAZ), когда при сварке материала применяется один термический цикл [43]. Когда второй сварочный проход наносится поверх существующего, это приводит к образованию множества повторно нагретых структур ЗТВ, которые характеризуются соответствующими вторыми пиковыми температурами и включают в себя сверхкритические, межкритические и докритические структуры. Прочность и ударная вязкость стали HSLA для трубопроводов могут значительно ухудшиться после одного или двух термических циклов сварки, поэтому CGHAZ с межкритическим повторным нагревом (ICR) CGHAZ часто считаются самым слабым звеном или наиболее хрупкой областью сварного соединения. Схематическое изображение сварного шва с различными зонами термического влияния представлено на рис. 7 [38]. Различные металлургические факторы, такие как размер зерна аустенита и размер пакета бейнита, а также размер, форма и распределение любой второй фазы (карбидной или мартенситно-аустенитной) могут влиять на вязкость разрушения. В частности, наличие так называемых мартенситно-аустенитных (МА) составляющих, образующихся в ICRCGHAZ, играет решающую роль в вязкости разрушения при низких температурах. Хотя МА широко изучается в последние десятилетия, влияние скорости охлаждения на его объемную долю остается неоднозначным [23– 29]. Некоторые исследователи показали, что увеличение скорости охлаждения увеличивает долю МА. Другие, наоборот, показали [32–35], что более медленная скорость охлаждения уменьшает фракции MA. Работы [38–48] показали, что для различных сталей наблюдается увеличение доли МА при более низкой скорости охлаждения. Как и в случае влияния скорости охлаждения на фракцию МА, влияние размера, морфологии и распределения зерен МА на ударную вязкость также не установлено. Во многом это связано со сложными факторами, определяющими ударную вязкость, включая фракцию, размер, субструктуру и морфологию МА. Принято считать, что МА ухудшает ударную вязкость трубопроводной стали [4]. Более медленная скорость охлаждения приводит к более грубой структуре MA, что обусловливает низкие характеристики ударной вязкости. В работе [43] сообщалось, что формирование реечного типа (тонкого МА), связанного с плохой ударной вязкостью, происходит при более медленных скоростях охлаждения, в то время как блочное МА формируется при более высокой скорости охлаждения.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1