The aim of this article is to validate the method of conducting a multipoint temperature measurement in the area of welded joints as a tool for quality assessment of the joints in question. In order to establish a relationship between temperature readout at a given point, the value of heat input and the distance of the point form the weld axis, preliminary tests have been conducted on a set of padding welds. Correlation of measurement data analysis showed the high 0.99 level. In the second stage of the study, temperatures of joints welded with two different methods have been measured: the HPAW (Hybrid Plasma – Arc Welding) and classic SAW (Submerged Arc Welding) method. The obtained temperature curves reflect the intensity of heat input in a given welding process. When compared to thermal effects on metallographic specimens, the shapes of the curves show a potential for quality assessment of joints in production conditions. Estimating thermal effects with classic analytical methods proves imprecise with respect to advanced high-power welding processes. Monitoring temperature will allow to assess the quality of joints in the course of welding, which may be a remarkable factor in terms of limiting the HAZ (heat affected zone) tempering of joints made from MART steels (advanced high strength martensitic steel) – a phenomenon that exceedingly decreases the strength of the joints. The method for quality assessment of welded joints presented in this paper allows to extend the analysis of welding thermal conditions.
The paper presents the influence of pulsation frequency on the results of pulsed current TIG welding based on two criteria: geometric parameters of weld and changes in microstructure. The investigations were carried out for 301L austenitic stainless steel with constant current parameters, constant welding speed, 50% duty cycle ratio and constant heat input. The results were referred to the commonly used methods for measuring the amount of heat input.
PL
W pracy przedstawiono wpływ częstotliwości pulsacji prądu na wyniki nadtapiania metalu rodzimego przy metodzie spawania TIG prądem pulsującym w oparciu o dwa kryteria: ocenę parametrów geometrycznych nadtopień oraz ocenę zmian mikrostruktury. Badania przeprowadzono dla stali austenitycznej 301L przy stałych parametrach prądowych, stałej prędkości spawania, współczynniku wypełnienia impulsu 50% i stałej energii liniowej. Wyniki odniesiono do powszechnie stosowanych metod pomiaru ilości wprowadzonego ciepła do materiału na jednostkę długości spoiny.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Istnieje wiele opracowań naukowych, które podkreślają wpływ energii liniowej spawania na mikrostrukturę i własności złącza. Niemniej jednak znane są przypadki, gdy elementy spawane przy tej samej lub zbliżonych wartościach energii liniowej różnią się znacznie jakością. Artykuł zawiera przegląd literatury poświęconej zagadnieniom związanym z energią liniową oraz z możliwościami optymalizacji parametrów procesu przy spawaniu metodą GTAW prądem pulsującym.
EN
There are many papers and investigations concerning the major influence of heat input on microstructure and mechanical properties of welded joints. However, welded joints made with the same heat input don’t exhibit the same quality and properties in every case. The article presents the review of literature dealing with heat input issues and possibilities of optimization of pulsed current GTAW process parameters.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Praca dotyczy problematyki spawania laserowego stali typu CPW 800 z mikrododatkami Ti i Nb. Próby spawania laserowego blach walcowanych termomechanicznie prowadzono techniką głębokiego przetopienia z wykorzystaniem lasera na ciele stałym. Przeprowadzono próby przy różnej energii liniowej procesu, a następnie wykonano badania metalograficzne makroskopowe i mikroskopowe oraz oceniono twardość materiału rodzimego, strefy wpływu ciepła i spoiny. Określono wpływ energii liniowej spawania na szerokość spoiny. Twardość spoiny wynosi około 400 HV1 niezależnie od energii liniowej spawania, a dominującym składnikiem strukturalnym złącza jest martenzyt niskowęglowy. Przedstawiono wyniki badania wytrzymałości na rozciąganie połączeń spawanych.
EN
This study discusses issues related to laser welding of the CPW 800 steel with Ti and Nb microadditions. The tests of laser welding of thermomechanically rolled sheet sampies were carried out using keyhole welding and a solid-state laser. The test s performed for the various values of linear energy were folIowed by macro- and microscopic metallographic investigations as well as by the hardness measurements of base metal, heat-affected zone and fusion weld. The effect of welding linear energy on a weld width has been determined. The weld hardness is approximately 400 HV1 independent on the welding linear energy applied. Low-carbon martensite is a dominant microstructural constituent of the joint. Results of tensile strength test of welded joint were presented.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wytrzymałość i trwałość konstrukcji stalowych podczas eksploatacji zależy w dużej mierze od jakości wykonania złączy. Niedopuszczalne niezgodności i wady złączy spawanych mogą być przyczyną awarii. W artykule przedstawiono wybrane aspekty wpływu energii liniowej spawania metodą 135 stali trudnordzewiejącej S355J2WP na skłonność powstawania pęknięć gorących. Celem wykonanych prób spawania było określenie parametrów stanu optymalnego z uwzględnieniem zredukowania do minimum dostarczonej energii cieplnej oraz z wykorzystaniem nowoczesnych metod planowania eksperymentu i statystycznego opracowania wyników, pozwalających na wyznaczenie modelu matematycznego obiektu badań w postaci funkcji regresji. W artykule zwrócono też uwagę na wątpliwości dotyczące prawidłowego sposobu definiowania energii liniowej spawania.
EN
The strength and durability of steel constructions during their exploitation depends on the quality of the joints. Unacceptable discrepancies and defects of welding joints may cause failures. This article presents selected aspects of the linear energy impact on the tendency for formation of hot cracks in the process of welding rust resistant steelS355J2WP by 135 method. The purpose of the welding attempts that have been made was to define the optimum state parameters, while reducing thermal energy supply to a minimum, using modern methods of experiment planning and statistical treatment of results, which allowed for developing a methematical research object model in the form of a regression function. The article also highlights certain doubts concerning the appropriate way of defining the linear energy of welding.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Badaniu poddano złącza spawane staliwa GX5CrNi13-4. Złącza zespawano wykorzystując różne techniki spawania metodą MMA (111) w pozycjach: PC i PF. Na uzyskanych złączach wykonano nieniszczące i niszczące badania ich jakości. Przeprowadzone badania wytrzymałości na rozciąganie oraz próby gięcia złączy spawanych wykazały, że niezależnie od pozycji i techniki spawania, otrzymane połączenia spełniają wymagania normy dla materiału rodzimego. Udarność złącza spawanego w pozycji PF niezależnie od temperatury badania spełniała zarówno wymagania przepisów DNV, jak i normy materiałowej. W przypadku pozycji PC badane złącze w spoinie spełniało wymagania minimalnej udarności w temperaturze obniżonej, natomiast w temperaturze otoczenianie. Twardość złącza spawanego po obróbce cieplnej niezależnie od pozycji spawania była niższa od wartości 350 HV. Rozkład twardości w złączu spawanym w pozycji PF charakteryzował się mniejszym gradientem twardości na przekroju w porównaniu do złącza spawanego w pozycji PC. Wykazano, że można uzyskać złącze o bardzo dobrych właściwościach wytrzymałościowych staliwa o ograniczonej spawalności, jeżeli zastosuje się właściwą technologię spawania.
EN
The investigation was carrier out on welded joints of GX5CrNi13-4 cast steel. The joints were welded using various welding techniques with the MMA method (111) in the positions: PC and PF. On the obtained joints, the non-destructive and destructive tests of their quality were performed. These tests have shown a correct structure of the joints, without any welding non-conformities. The tests of tension and bending carried out on the welded joints have shown that the obtained results fulfil the standard requirements for the base material, regardless of the position and technique of welding. Impact strength of the welded joint in position PF met both the requirements of DNV regulations, as well as material standard, irrespective of the temperature of testing. In the case of position PC, the welded joint in the weld seam fulfilled the requirements of minimum impact strength at decreased temperature, whereas at room temperature it did not. The distribution of hardness of the welded joint in the cross section after heat treatment, regardless of the welding position, was lower than the value of 350 HV. Hardness distribution in the welded joint in position PF was characterized by a smaller gradient of hardness in the cross section, compared with the welded joint in position PC. It has been proved that obtaining a joint of very good strength properties for the cast steel of limited weldability is possible if a proper welding technology is applied.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Purpose: Investigations include finite element model FEM of the various weld test performed on lean duplex stainless steels (TIG, MIG) and study calculated heat thermal cycle and deriving parameters. Design/methodology/approach: The FEM model was also applied to evaluate residual stress on the weld surface. The accuracy of the FEM model was verified by comparing the results of the computer simulation of the stresses with experimental results. Findings: Obtained result can be correlated to measured ferrite content in the weld, thus providing a simple prediction of phase balance in weld microstructure dependent on introducing heat input. Comparative analysis of the numerical FEM calculations and residual stress measurements made by X-ray diffraction showed good correlation. Practical implications: Numerical calculations allow to quick selection of the optimal welding process parameters. Analysis of the thermal cycles curves has enabled to determine the basic parameters such as maximum temperature, heating time and cooling down and the rate of temperature is reached maximum and intermediate temperature ranges important for phase transformations. Originality/value: A computer simulation of the stresses was carried out in the ANSYS environment using the FEM method.
Artykuł opisuje problematykę spawalności stali dwufazowych w aspekcie spawania FCAW w odniesieniu do normy PN EN 15614-1. Połączenia wykonane zostały w różnych kombinacjach materiałowych, zarówno dupleksu z dupleksem jak i dupleksu ze stalami węglowymi i kwasoodpornymi stalami austenitycznymi. Przeprowadzono próbę zginania, rozciągania statycznego złączy spawanych, badanie twardości i udarności, badanie na zawartość ferrytu oraz badania radiologiczne (RT). Próbki wykonano dla pozycji wprowadzającej dużą ilość ciepłą, jak również były one spawane małą energią liniową. Niniejsze badania mają na celu ustalenie optymalnych rozwiązań technologicznych spawania uwzględniając energię liniową przy jednoczesnej minimalizacji kosztów z wykorzystaniem metod numerycznych.
EN
This article describes the problem of welding of two-phase steel in the aspect of FCAW welding with reference to norm PN EN 15614-1. The joints were done in different combinations of material, both duplex with duplex, and duplex with carbon steel and stainless austenitic steel. There were conducted: a bending test, a static stretching test of the weld joints, hardness and impact resistance tests, a ferrite test as well as X-ray. The samples were welded using both a large amount of heat and a low heat input energy. The aim of this research is to establish the optimal technological solutions for welding, taking into account heat input energy while minimizing the costs and using numerical methods.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Jednym z podstawowych parametrów określających proces spawania jest ilość ciepła (heat input) wprowadzana do łączonych elementów. Nie jest ona mierzona bezpośrednio, lecz wyznaczana prostymi, ale ułomnymi zależnościami matematycznymi. Artykuł zawiera dyskusję tego sposobu szacowania energii wprowadzanej podczas spawania z wyszczególnieniem wielu czynników nieuwzględnianych podczas obliczeń, a mających istotny wpływ na wartość obliczonej ilości ciepła wprowadzonego oraz niedokładności w wyznaczaniu podstawowych czynników uwzględnianych we wzorze na energię liniową spawania, takich jak napięcie i natężenie prądu spawania. Wskazano na wzrost dokładności obliczeń w przypadku m.in. wyposażenia źródeł spawalniczych w wysokoczęstotliwościowe mierniki mocy oraz uwzględnianie czynników dotychczas pomijanych.
EN
One of the basis parameter of welding process is heat input delivered to welded material. It is not measured directly, but by simple and incorrect mathematics relation. In this paper is discussed the method of welding energy estimation including the factors with important influence on heat input, not considering in counting, and inaccuracy of basis parameters in welding energy formula such as arc voltage or current. Increase of calculation precision in welding power supply with high frequency output meter and after taking under consideration factors is shown in this paper.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Celem weryfikacji energii liniowej spawania w procesach MIG/MAG Puls i MIG/MAG Standard przeprowadzono badania, w których porównano ilość ciepła wprowadzanego do materiału spawanego. Analizą objęto skutki cieplne wywołane różnym sposobem wprowadzania ciepła przy tej samej energii liniowej spawania. Zastosowano tradycyjny pomiar energii liniowej oraz właściwszy - z uwzględnieniem współczynnika mocy. Badania potwierdziły konieczność uwzględniania wymienionego współczynnika dla prawidłowego oszacowania mocy łuku, a tym samym i energii, w przypadku, gdy moc łuku stanowi iloczyn wartości średnich prądu i napięcia łuku.
EN
With intent to verify the welding heat input in MIG/MAG Puls and MIG/MAG Standard processes it was carried out the investigations in which the amount of heat supplied to the workpiece has been compared. The heat effects caused by different manner of bringing in the heat at the same welding heat input have been analyzed. It was used the conventional way of measurement of the heat input and the more suitable one, i.e. with taking into account the power factor. The investigations have shown the necessity of taking the above mentioned factor into account in order to assess the arc power correctly and thus the energy in case when the arc power is the product of the mean values of welding current and arc voltage.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł obejmuje opis podnoszonych wątpliwości dotyczących prawidłowego definiowania energii liniowej spawania (napawania) oraz przebiegu badań mogących pomóc w rozwiązywaniu problemu. Badania przeprowadzono używając kamery termowizyjnej V-20 firmy VIGO rejestrując pole cieplne powstające bezpośrednio za ruchomym łukiem spawalniczym. Zaobserwowano różnice występujące zarówno w termogramach jak i w polach przetopienia, strefach wpływuj ciepła i głębokościach wtopienia napoin, uzyskane przy teoretycznie identycznej energii liniowej napawania. Dokonano analizy otrzymanych wyników. Omówiono konsekwencje wynikające z nieprecyzyjnego i niedostatecznie uzasadnionego zdefiniowania energii liniowej spawania. Zawarto również propozycje sposobu jednoznacznej oceny ilości skutecznie wprowadzanego ciepła do materiałów spawanych podczas realizacji spawania.
EN
The paper includes description of the doubts being raised in respect of correct definition of welding (pad welding) linear energy and of the course of the testing which may help to find solution to the problem. The testing was conducted by means of V-20 thermo-vision camera made by VIGO company, which records thermal field coming about directly after moving welding arc. The differences which occurred both in thermograms and in joint penetration areas, areas of heat influence and depth of pad weld fusion were observed while theoretically identical linear energy of pad welding was applied. The analysis of the obtained results was conducted. The consequences resulting from inaccurate and insufficiently justifiable definition of welding linear energy were discussed. The proposal of a method how to assess unambiguously the quantity of effective heat introduced into weIded materials during welding process was also included.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przeprowadzono badania mające na celu określenie wpływu energii liniowej spawania blach ze stali duplex UNS S31803 łukiem krytym pod topnikiem na odporność korozyjną złączy. Wykonano serię połączeń doczołowych ze spoinami czołowymi blach o grubości 30 mm z energią liniową spawania przekraczającą wartość 3,0 kJ/mm co 0,5 kJ/mm do wartości 5 kJ/mm w pozycji podolnej. Złącza poddano badaniom nieniszczącym i niszczącym, w tym badaniu mikrostruktury i procentowej zawartości ferrytu oraz odporności korozyjnej. W celu określenia wpływu spawania wielowarstwowego / ściegowego na zawartość ferrytu i odporność korozyjną wykonano złącza teowe ze spoinami czołowymi o różnej grubości blachy ukosowanej 9,14, 28 mm z zastosowaniem stałej wartości energii liniowej spawania na poziomie 1,35 kJ/mm, w których warstwy wypełniające, jak również licowe wykonano łukiem krytym pod topnikiem w pozycji nabocznej. Wszystkie spoiny połączeń teowych poddano badaniom odporności korozyjnej, jak również przeprowadzono analizę mikrostruktury oraz określono procentową zawartość ferrytu. Do testów wykorzystano blachy duplex UNS S31803. Na podstawie przeprowadzonych badań wynika, iż w świetle wymagań przepisów DNV energia liniowa w zakresie 3-5 kJ/mm, tzn. przekraczająca zalecane wartości, nie wpływa negatywnie na właściwości wytrzymałościowe oraz na odporność korozyjną wykonanych połączeń.
EN
Purpose of this paper is description of influence of the heat input of submerged arc welding (SAW) of duplex steel UNS S31803 on welded butt joints corrosion resistance. Methodology: butt joints on plates of 9 - 30 mm thickness were executed where the applied heat input of welding exceeded the 2.5 kJ/mm value. Maximum heat input level was HI <3.0; HI <3.5; HI <4.0; HI <4.5; HI <5.0. Analysis of welding heat input influence on mechanical properties, value of ferrite share, and corrosion of test joints has been done. Non-destructive and destructive testing, e. g. visual examinations, microstructure examination, corrosion resistance tests according to ASTM G48 Method A, HV5 hardness tests, impact and tensile test were carried out. For analysis of welding heat input influence on creation of welding imperfections, there were executed welding of sheet of thickness 9, 14, 28 mm. Findings: it was shown that submerged arc welding of duplex steel with the heat input from 2.5 kJ/mm up to 5.0 kJ/mm has no negative influence on properties of the joints. Based on the performed tests the conclusion is that according to DNV Rules the welding heat input exceeding the recommended values has no negative impact on strength properties and corrosion resistance of the executed welded joints. Research implications the welding heat input exceeding the recommended values should influenced the precipitation processes in the HAZ, what need further experiments. Practical implications: application of high value of the welding heat input will be profitable in terms of the welding costs. Originality: an original value of the paper is to prove that a usage of high value welding heat input provides the best joints quality.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Nowoczesne technologie spawalnicze umożliwiają sterowanie procesem topienia i krystalizacji spoiny poprzez sterowanie przebiegiem amplitudy natężenia prądu w metodzie TIG. Zastosowanie mikropulsacji prądu poszerza zakres stosowania metody TIG na elementy cienkościenne i o małych gabarytach. Wykonano serię złączy doczołowych z blachy ze stali austenitycznej o grubości 1 mm metodą TIG-mikropuls, zmieniając parametry tak, żeby uzyskać częstotliwość z przedziału od 5 Hz do ponad 300 Hz. Oceniano wpływ tych parametrów na strukturę spoiny, strefę wpływu ciepła oraz naprężenia. Otrzymane wyniki porównywano do osiąganych przy spawaniu metodami TIG-puls oraz stałoprądową TIG na takim samym materiale. Skuteczność metody spawalniczej sprawdzono w warunkach przemysłowych, wykonując połączenia spawane dennic płaszczowo-rurowych wymienników ciepła. Przy wysokich częstotliwościach otrzymano złącza o korzystnej strukturze ferrytyczno--austenitycznej z dendrytami wydłużonymi. Rozciągające naprężenia resztkowe w obszarze spoiny i strefy wpływu ciepła nie przekraczały wartości granicy plastyczności. Zaobserwowano zależność właściwości wytrzymałościowych od liniowej energii spawania oraz częstotliwości. Za najkorzystniejszą ze względu na właściwości wytrzymałościowe uznano energię ok. 70 J/mm.
EN
The TIG-micropulse is a modern method of welding with kHz level frequency. Due to the reduced amount of heat delivered to the weld it is possible to achieve advantageous mechanical qualities of welding joints and decrease welding stresses. The butt joints of 1 mm austenitic sheet type X5CrNi18-10 were carried out by TIG-micropulse method. These welding joints structure and properties were compared with TIG-pulse and TIG-DC joints. The quantitative analysis of Fe-Alfa phase in welded joint and in heat-affected zone (HAZ) was carried out by X-ray diffraction method. The tensile strength as well as microhardness tests have been conducted. The strength test constituted the basis for deve!oping thinwalled elements welding parameters optimization depending on welding linear energy as well as current impulses freguency. The residual stress test was carried out using X-ray diffraction method. It was found that the residual stresses are decreased with increase in welding current impulses freguency. It was proved that a relation between welding linear energy and the qualities of austenitic steel joints strength does exist.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Podano podstawowe definicje energii liniowej oraz sposoby prawidłowego wyznaczania energii liniowej w procesach spawania łukowego, ze szczególnym uwzględnieniem procesow impulsowych i konieczności uwzględnienia współczynnika mocy w przypadku wyłącznie pośrednich pomiarów parametrów spawania.
EN
Basic definitions of thermal arc energy and heat input per length and methods of their correct evaluation in MIG/MAG processes are described. Therefore very important is to introduce the arc power factor in the energy equations when the arc parameters are measured indirectly, separately.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wyniki badań, których celem było określenie wpływu trzech czynników: potencjału jonizacji mieszanki gazowej, energii liniowej spawania oraz warunków odprowadzania ciepła (zależnych od grubości spawanych blach) na zawartość ferrytu w spoinie. Badania obejmowały wykonanie złączy spawanych blach ze stali 1.43091 (odpowiednik stali OH18N9) o grubości 8, 16 i 24 mm drutami: litym (CN 23/12 IG), proszkowym osłonowym (CN 23/12 FD) i proszkowym samoosłonowym (Thermanit 25/14 E/FD). Opisano metodykę badań i pomiaru zawartości ferrytu. Opracowano i przedstawiono równania regresji liniowej opisujące wpływ trzech wymienionych czynników na objetościową zawartość ferrytu.
EN
It has been presented the results of investigations aimed at the determination of the influence of three parameters, namely ionization potential of gas mixtures, heat input in welding and the conditions of carrying away of heat (dependent on plate thickness) on the ferrite content in weld metal. The investigations included welding of joints in 1.43091 steel plates (equivalent to OH18N9 steel), 8, 16 and 24 mm in thickness with the following wires: solid wire (CN 23/12 IG), gas shielded flux-cored wire (CN 23/12 FD) and self-shielded flux-cored wire (Thermanit 25/14 E/FD). It has been described the methodics of investigations and measurement of ferrite content. It has been presented the linear regression equations developed by the Author describing the influence of the above mentioned parameters on volumetric content of ferrite.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W oparciu o wytyczne SEW 088, dotyczące spawania drobnoziarnistych stali o podwyższonej wytrzymałości, omówiono sposób określania czasu stygnięcia t 8/5 wykorzystując pomiar energii liniowej. Podano przykład wykorzystania specjalnej aparatury pomiarowej do rejestracji parametrów spawania i wyznaczania energii liniowej.
EN
On the basis od SEW 088 guidelines relating to welding of fine-grained higher-strength steels, it has been described a means for determination of t 8/5 cooling time with use of heat input measurement. An example of making use of a special measuring apparatus for recording of welding parameters and determination of heat input has been given.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.