The effect of a heat input to the joint during the gas metal arc welding of ferritic-austenitic steel 1.4462 on welding deformations

• Autorzy: Pałubicki Stanisław , Czapiewski Wiesław

Identyfikatory

DOI

10.32730/mswt.2024.68.1.4

Warianty tytułu

PL

Badania wpływu ilości ciepła dostarczonego do złącza w procesie spawania metodą GMAW stali ferrytyczno-austenitycznej 1.4462 na odkształcenia spawalnicze

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Welding is a special process, the result of which cannot be fully guaranteed despite the use of all possible and available procedures leading to the correct fabrication of the welded joint. The quality of joints made in the welding process cannot be fully verified during inspection and testing, where any discrepancies may only become apparent during product operation. The tests presented in the article aimed to determine the impact of changes in the value of welding linear energy (heat input) and of correlations between values of process parameters (current, arc voltage and welding rate) on welding deformations of joints made of ferritic-austenitic steel using the GMAW method. The testing methodology, involving the performance of tests based on an experimental scheme, enabled the development of a mathematical model of the test object (MMTO). The analysis of the MMTO revealed its usability in explaining (and forecasting) the mean square deviation of surface flatness (i.e. a parameter used to assess the value of joint flatness deviation) in relation to values of welding process input parameters under specific implementation conditions and assumed significance level α = 0.05. The tests revealed the existence of a narrow range of heat input, in relation to which welding deformations were relatively small (as the correlation between welding deformations and the heat input during the welding process was not a monotonic function).

PL

Proces spawania jest specjalny, a jego wynik nie może być w pełni zagwarantowany, mimo zastosowania wszelkich możliwych i dostępnych zabiegów, które prowadzą do prawidłowego wykonania złącza spawanego. Jakość złącza wykonanego w procesie spawania nie może być w pełni sprawdzona podczas kontroli i badania, a powstałe niezgodności mogą ujawnić się dopiero w trakcie eksploatacji wyrobu. Celem badań przedstawionych w artykule było określenie wpływu zmian wartości energii liniowej spawania (zmian ilości wprowadzonego ciepła) oraz związków pomiędzy wartościami parametrów wchodzących w jej skład, tj. wartościami natężenia prądu, napięcia łuku i prędkości spawania na odkształcenia spawalnicze złączy wykonanych ze stali ferrytyczno-austenitycznej metodą GMAW. Zastosowana metodyka badań, polegająca na przeprowadzeniu prób z użyciem planu eksperymentu, umożliwiła wyznaczenie modelu matematycznego obiektu badań (MMOB). Analiza opracowanego MMOB wykazała jego przydatność do wyjaśnienia (i prognozy) wielkości średniej kwadratowej odchyłki płaskości powierzchni (parametru wykorzystanego do oceny wielkości odchyłek płaskości złączy) w zależności od wartości parametrów wejściowych procesu spawania, w określonych warunkach jego realizacji, dla założonego poziomu istotności α = 0,05. Z przeprowadzonych badań wynika, że istnieje wąski zakres ilości wprowadzonego ciepła, dla którego odkształcenia spawalnicze są relatywnie najmniejsze, ponieważ zależność odkształceń spawalniczych od wprowadzonego do złącza podczas spawania ciepła nie jest funkcją monotoniczną.

Słowa kluczowe

EN

ferritic-austenitic steel; heat input; welding deformations; welded joint macrostructure

PL

stal ferrytyczno-austenityczna; energia liniowa; odkształcenia spawalnicze; makrostruktura złącza spawanego

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Materials Science and Welding Technologies / Technologie Materiałowe i Spawalnicze
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 68, No. 1
• Strony: art. no. 4
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Pałubicki Stanisław

• Koszalin University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Power Engineering, Department of Production Engineering

• https://orcid.org/0000-0003-3976-0536

autor

Czapiewski Wiesław

• Koszalin University of Technology, Doctoral School

Bibliografia

• [1] Klimpel A.: Spawanie, zgrzewanie i ciecie metali. Technologie. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1999.
• [2] Myśliwiec M.: Cieplno-mechaniczne podstawy spawalnictwa. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1970.
• [3] Tasak E.: Metalurgia spawania. Wydawnictwo JAK, Kraków 2008.
• [4] Baddoo N.R.: Stainless Steel in Construction: A Review of Research, Applications, Challenges and Opportunities. Journal of Constructional Steel Research, 2008, vol. 64, pp. 1199–1206.
• [5] Balachandran G., Balasubramanian V.: Stainless Steel Processing to Meet Advanced Applications. Advanced Materials Research, 2013, vol. 794, pp. 135–158.
• [6] Lo K.H., Shek C.H., Lai J.K.L.: Recent developments in stainless steels – Reports. Materials Science and Engineering, 2009, vol. 65, pp. 39–104.
• [7] Venkatraman M., Pavitra K., Jana V., Kachwala T.: Manufacturing and Critical Applications of Stainless Steel – An Overview. Advanced Materials Research, 2013, vol. 794, pp. 163–173.
• [8] Nowacki J.: Stal dupleks i jej spawalność. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2009.
• [9] Singh J., Goswami N.: Welding of Duplex Stainless Steel. International Journal for Scientific Research & Development, 2013, vol. 1, no. 4, pp. 919–925.
• [10] Krauss G.: Steels. Processing, Structure and Performance, Second Edition, ASM International, Materials Park, Ohio, USA 2015. ISBN: 978-1-62708-083-5.
• [11] Dabalà M., Calliari I., Variola A.: Corrosion behavior of a superduplex stainless steel in chloride aqueous solution. Journal of Materials Engineering and Performance, 2004, vol. 13, no. 2, pp. 237–240. DOI.org/10.1361/10599490418316.
• [12] Kim S.J., Ko S.H., Kang K.H., Han J.: Direct seawater desalination by ion concentration polarization. Nature nanotechnology, 2010, vol. 5, pp. 297–301. DOI: 10.1038/nnano.2010.34.
• [13] Practical Guidelines for the Fabrication of Duplex Stainless (3rd edition). International Molybdenum Association (IMOA), London, UK 2014. ISBN 978-1-907470-09-7.
• [14] Van der Mee V.: Spawanie stali odpornych na korozję o strukturze dwufazowej. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2016, vol. 60, no. 5, pp. 44–55. https://doi.org/10.17729/ebis.2016.5/6.
• [15] Pilarczyk J. (red.): Poradnik inżyniera – Spawalnictwo, vol. 1, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2003.
• [16] Ferenc K.: Spawalnictwo. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2007.
• [17] Gunn R.N. (ed.): Duplex stainless steel. Microstructure, properties and applications. Abington Publishing, Cambridge 1997. ISBN: 1 85573 318 8.
• [18] Nowacki J.: Stal duplex i jej spawalność. Przegląd Spawalnictwa, 2008, vol. 10, pp. 34–44.
• [19] Avery R.E.: Resist chlorides retain strength and ductility with duplex stainless steel alloys. Chemical Engineering Progress, 1991, vol. 87, pp. 78–82.
• [20] Nilsson J.O., Huhtala T., Jonsson P., Karlsson L., Wilson A.: Structural stability of super duplex stainless wells metals and its dependence on tungsten and copper, Metallurgical and Materials Transactions A, 1996, vol. 27, no. 8, pp. 2196–2208. https://doi org/10.1007/BF02651874.
• [21] Nowacki J., Urbański M., Zając P.: Spawanie FCAW stali duplex w budowie statków do transportu chemikaliów. Przegląd Spawalnictwa, 2008, vol. 4, pp. 3–10.
• [22] Karlsson L.: Welding duplex stainless steel – A review of current recommendations. Welding in the World, 2012, vol. 56 (5), pp. 65–76. https://doi.org/10.1007/BF03321351
• [23] Maslak M., Stankiewicz M., Slazak B.: Duplex Steels Used in Building Structures and Their Resistance to Chloride Corrosion. Materials, 2021, vol. 14, pp. 5666. https://doi.org/10.3390/ma14195666.
• [24] PN-EN 1011-1: 2009: Spawanie – Wytyczne dotyczące spawania metali – Część 1: Ogólne wytyczne dotyczące spawania łukowego.
• [25] ISO/TR 17671-1: 2002: Welding – Recommendations for welding of metallic materials – Part 1: General guidance for arc welding.
• [26] Kukiełka L.: Podstawy badań inżynierskich. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002.
• [27] Avesta 2205 Welding wire: Specyfikacja produktu. Böhler Welding, 2014.
• [28] Allard P., Lavoie J.: Differentiation of 3D scanners and their positioning method when applied to pipeline integrity. EITEP Institute, 2014.
• [29] Information materials of GOM, http://www.gom.com [access date: 14.08.2020].
• [30] Adamczak S.: Pomiary geometryczne powierzchni. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2008.
• [31] Kik T.: Predykcja własności złączy spawanych z wykorzystaniem zaawansowanych modeli źródeł ciepła. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2022.