Influence of Stress Relief Annealing on Mechanical Properties and Fatigue Strenght of Welded Joints of Thermo-Mechanically Rolled Structural Steel Grade S420MC

• Autorzy: Krasnowski K.

Warianty tytułu

PL

Wpływ wyżarzania odprężającego na własności mechaniczne i wytrzymałość zmęczeniową złączy spawanych stali konstrukcyjnej walcowanej termomechanicznie w gatunku S420MC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Due to a number of advantages characterising thermo-mechanically rolled steels, they are often used in construction of such welded structures as bridges, pressure vessels, elements of ships, pipelines, machinery parts etc. From the viewpoint of design of welded structures exposed to changing load during their operation, critical importance is attached to fatigue strength of welded joints, which is lower than that of other i.e. non-welded structural elements. This fact is caused by significant post-weld stresses which can be reduced in several ways e.g. by stress relief annealing. German design guidelines SEW 088 concerned with welding of fine-grained steels recommend stress relief annealing to be conducted within temperaturę rangę 530-580°C for between 30-150 minutes. This article contains description of impact of stress relief annealing on mechanical properties and fatigue strength of welded joints of S420MC steel belonging to a group of thermo-mechanically rolled steels. The description includes the course of tests, results of basie mechanical tests, results of measurements of internal stresses and fatigue categories for four most popular types of welded joints in their initial states and after being subject to stress relief annealing. It was determined that the process of stress relief annealing recommended by German guidelines SEW 088 does not lead to an inerease in fatigue strength of S420MC steel welded joints. The test results can be useful for designers of steel structures.

PL

Stale walcowane termomechanicznie, ze względu na szereg zalet jakimi się charakteryzują, są często wykorzystywane do budowy takich konstrukcji spawanych jak mosty, zbiorniki ciśnieniowe, elementy statków, rurociągi, części maszyn i inne. Z punktu widzenia projektowania konstrukcji spawanych, które podczas eksploatacji będą pracowały pod obciążeniem zmiennym, bardzo ważna jest wytrzymałość zmęczeniowa połączeń spawanych, która jest mniejsza niż innych niespawanych elementów konstrukcji. Dzieje się tak ze względu na wysoki stan naprężeń pozostających po spawaniu, które mogą być zredukowane kilkoma sposobami jak np. wyżarzanie odprężające. Niemieckie wytyczne projektowe SEW 088 dotyczące spawania stali drobnoziarnistych zalecają przeprowadzenie wyżarzania odprężającego w zakresie temperatury między 530-580°C przez okres od 30-150 min. W artykule opisano wpływ wyżarzania odprężającego na własności mechaniczne oraz na wytrzymałość zmęczeniową złączy stali w gatunku S420MC należącej do grupy stali walcowanych termomechanicznie. Opisano przebieg badań i przedstawiono wyniki podstawowych badań mechanicznych, podano wyniki pomiarów naprężeń własnych oraz wyznaczono kategorie zmęczeniowe dla czterech najpopularniejszych rodzajów złączy spawanych w stanie wyjściowym oraz po wyżarzaniu odprężającym. Stwierdzono, że proces wyżarzania odprężającego zalecanego przez niemieckie wytyczne SEW 088, nie wpływa na wzrost wytrzymałości zmęczeniowej złączy spawanych stali S420MC. Wyniki badań mogą być przydatne projektantom konstrukcji stalowych.

Słowa kluczowe

EN

mechanical properties; fatigue strength; welded joints; structural steel

PL

własności mechaniczne; wytrzymałość zmęczeniowa; złącza spawane; stal konstrukcyjna

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 4
• Strony: 1059--1072
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krasnowski K.

• Institut of Welding, 44-100 Gliwice, 16-18 Bł. Czesława Str., Poland

Bibliografia

• [1] K. Ferenc, J. Ferenc, Welded structures; WNT; (2006),(in Polish).
• [2] N. Yurioka, TMCP steels and their welding; Weld-ing in the World 35, 6, 375-390 (1995).
• [3] D. Porter, A. Laukkanen, P. Nevasamaa, K. Rahka, K. Wallin, Performance of TMCP steel with respect to mechanical properties after cold forming and post-forming heat treatment; International Journal of Pressure Vessels and Piping 81, 867-877 (2004).
• [4] C. Miki, K. Homma, C. Tominaga, High strength and high performance steels and their use in bridge structures; Journal of Constructional Steel Research 58, 3-20 (2002).
• [5] T. Varga, Safety of welded modern high strength steel constructions, in particular bridges; Welding in the World 38, 1-22 (1996).
• [6] T. R. Gurney, Fatigue of welded structures WNT, (1973), (in Polish).
• [7] M. Szubryt, Technological ways of enhancing fatigue strength of welded structures, Seminar Aspects of fatigue strength of welded structures - projecting, developing, testing. Instytut Spawalnictwa; (2007) (in Polish).
• [8] A. G. Olabi, M. S. J. Hashmi, Stress relief proce-dures for Iow carbon steel welded components, Journal of Materials Processing Technology 56, 552-562 (1996).
• [9] SEW 088:1993 Schweissgeeignete Feinkornbaustahle; Richtlinien fur die Verarbeitung, besonders fur das Schmelzschweissen.
• [10] DIN 17014-1 Heat treatment of ferrous materials. Terminology.
• [11] EN 10149-2:2000 Specification for hot-rolled fiat products made of high yield strength steels for cold forming. Delivery conditions for thermomechanically rolled steels.
• [12] PN-EN 10002-1:2004 Metale. Tensile testing of metallic materials. Method of test at ambient temperaturę.
• [13] PN-EN 895:1997 Destructive tests on welds in metallic materials. Transverse tensile test.
• [14] PN-EN 875:1999 Destructive tests on welds in metallic materials. Impact tests. Test specimen location, notch orientation and examination.
• [15] PN-EN 10045-1:1994 Charpy impact test on metallic materials. Test metod.
• [16] PN-EN1043-1:2000 Destructive tests on welds in metallic materials. Hardness testing. Hardness test on arc welded joints.
• [17] PN-EN 10028-5:2005 Fiat products made of steels for pressure purposes. Weldable fine grain steels, thermomechanically rolled.
• [18] A. Hobbacher, Recommendation for fatigue design of welded joints and components; IIW Doc. XIII-2151-07 / XV-1254-07; (2007).
• [19] K. Krasnowski and others Fatigue strength of welded joints madę of thermomechanicaly rolled steel with and without post weld heat treatment; Research work number Id-131, Institute of Welding (2008) (in Polish).