HFMI Method-Based Increase in Fatigue Service Life of Welds in High-Strength Steels

• Autorzy: Brtník T. , Mika I. , Dolejš J.

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2018.5/8

Warianty tytułu

PL

Zwiększanie trwałości zmęczeniowej spoin stali o wysokiej wytrzymałości metodą HFMI

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Until recently, the fatigue service life of welded joints exposed to medium and high-cycle fatigue has been a factor restraining the wider use of highstrength steels. Recent research on increasing the fatigue service life of welded joints (weld) has revealed that the aforesaid strength can be significantly increased using the high frequency mechanical impact (HFMI) method. Independently performed tests demonstrated that an increase in fatigue service life was proportional to the strength of the base material subjected to the aforesaid method. The HMFI method involves the application of compressive stress at the critical point of the interface between the weld and the base material. The method is an advanced variant of methods developed in the Soviet Union in the 1970s, used to increase the fatigue service life of welded joints in submarine structures. The method can be applied both in relation to butt and fillet welds. The article summarizes the current state of the art concerning the practical usability of the HFMI method in relation to conventional steels (characterised by lower mechanical properties) and high-strength steels. An important factor affecting increasingly high popularity of the HMFI method is that fact that the method has been included in IIW’s recommendations concerning fatigue-related structural calculations.

PL

Trwałość zmęczeniowa połączeń spawanych w warunkach zmęczenia średnio i wysokocyklowego była do niedawna jednym z czynników ograniczających szersze zastosowanie stali o wysokiej wytrzymałości. Ostatnie badania nad zwiększeniem trwałości zmęczeniowej złączy spawanych pokazują, że trwałość zmęczeniowa spoin (złączy spawanych) może zostać znacznie zwiększona za pomocą wysokoczęstotliwościowej mechanicznej obróbki udarowej (High Frequency Mechanical Impact -HFMI). Przeprowadzone niezależnie badania wykazały, że wzrost trwałości zmęczeniowej jest proporcjonalny do wytrzymałości materiału rodzimego przy stosowaniu tej metody. Metoda ta opiera się na wprowadzeniu naprężenia ściskającego w punkcie krytycznym przejścia spoiny w materiał rodzimy i jest zaawansowaną wersją metod opracowanych w latach siedemdziesiątych na terytorium ówczesnego Związku Radzieckiego, stosowanych w celu zwiększenia trwałości zmęczeniowej złączy spawanych konstrukcji łodzi podwodnych. Metoda nadaje się do obróbki zarówno spoin czołowych, jak i pachwinowych. Niniejszy artykuł podsumowuje aktualną wiedzę na temat użyteczności i praktycznego zastosowania metody HFMI dla stali konwencjonalnych (o niższych własnościach wytrzymałościowych) i wysokowytrzymałych. Istotnym czynnikiem wpływającym na wzrost zainteresowania metodą HFMI było uwzględnienie tej metody w zaleceniach Międzynarodowego Instytutu Spawalnictwa (MIS) dotyczących obliczeń zmęczeniowych konstrukcji.

Słowa kluczowe

EN

fatigue service life of welded joints; HFMI method

PL

trwałość zmęczeniowa połączeń spawanych; metoda HFMI

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 62, No. 5
• Strony: 79--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Brtník T.

• SSAB Swedish Steel s.r.o., Ostrava Poruba, Czech Republic

autor

Mika I.

• SSAB Swedish Steel s.r.o., Ostrava Poruba, Czech Republic

autor

Dolejš J.

• Czech University of Technology in Prague, Faculty of Building Engineering

Bibliografia

• [1] Marquis G.B., Barsoun Z.: IIW Recommendations for HFMI Treatment. IIW Collection. ISBN 978-981-10-2504-4, 2016.
• [2] SSAB Design Handbook – kap. 5 – Fatigue Design, Ed. 1, 2012.
• [3] Hobbacher A.F.: IIW Recommendations for Fatigue Design of Welded Joints and Components. IIW Collection ISBN 978-3-319-23757-2, 2008.
• [4] Karlsson N., Lenander P.H.: Analysis of Fatigue Life in Two Weld Class Systems. Diploma Work , Linköping University, Sweden, 2005.
• [5] Hobbacher A., Kassner M.: On Relation Between Fatigue Properties of Welded Joints, Quality Criteria and Groups in ISO 5817. Welding in the World, 2011, vol. 56, no. 11-12, pp. 53–169, https://doi.org/10.1007/BF03321405.
• [6] Marquis G.B.: Durability of advanced fabricated structures. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 2011, vol. 42, no. 12, pp. 1050-1058, https://doi.org/10.1002/mawe.201100910.
• [7] Internal standard of the Volvo company for assessments of weld quality in terms of fatigue service life. Volvo Group Standard 181-0004, 2008.
• [8] Jonsson B., Samuelsson J., Marquis G.: Development of Weld Quality Criteria Based on. Fatigue Performance. Welding in the World, 2011, vol. 55, no. 11-12, pp. 79-88, https://doi.org/10.1007/BF03321545.
• [9] Weich I.: Edge layer condition and fatigue strength of welds improved by mechanical post-weld treatment. Welding in the World, 2011, vol. 55, nos. 1-2, 3-12, https://doi.org/10.1007/BF03263510.
• [10] Yildirim H.C.: Design aspects of high strength steel welded structures improved by HFMI treatment. Doctor’s dissertation, Aalto University (Finland), 2013.
• [11] Research project Improving the fatigue life of high strength steel welded structures by post weld treatments and specific filler materials - FATWELDHSS. Research Fund for Coal and Steel (RFCS), 2015.

Uwagi

PL

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 61-65.