The effect of high-frequency peening on properties of MAG-welded joints made of steel S960QL

• Autorzy: Przybyła Mateusz , Górka Jacek

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2023.2/1

Warianty tytułu

PL

Wpływ przekuwania o wysokiej częstotliwości na własności złączy spawanych metodą MAG ze stali S960QL

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study discussed in the article aimed to analyse the effect of the peening of each bead on properties of butt joints made of steel S960QL and welded using the robotic MAG welding method (135) and a ceramic backing strip. In addition, the objective of the study was to identify the effect of the peening treatment on the level of stresses. The analysis involved the comparison of three butt joints in the post-weld state (i.e. only after welding), subjected to peening (preceded by welding) and to post-weld heat treatment (stress relief annealing). The purpose of the high-frequency peening (90 Hz) of each bead was to reduce stresses in the welded joint by introducing tensile stresses into the latter. The study-related tests involved the use of a Weld Line 10 air hammer (PITEC GmBH). The tests required by the EN ISO 15614-1 standard were supplemented with measurements of stresses involving the use of the Barkhausen effect (based on a testing procedure proposed by the technology provider, i.e. the NNT company). The tests revealed that the performance of high-frequency peening following the making of each bead did not lead to the obtainment of negative results of all the tests required during welding procedure qualification concerning the plate made of steel S960QL (in comparison with test plates after welding and stress relief annealing). The interpass peening of the weld face and that of the HAZ reduced post-weld residual stresses at a distance of 15 mm away from the joint axis (in comparison with stresses measured in the specimens after welding). The test results justified the positive assessment of peening in respect of tensile stress reduction in the fusion line area and in the HAZ.

PL

Celem badań była analiza wpływu przekuwania każdego ze ściegów na własności złącza doczołowego ze stali S960QL spawanego z wykorzystaniem podkładki ceramicznej na stanowisku zrobotyzowanym metodą 135 (MAG) oraz określenie wpływu przekuwania na poziom naprężeń. Analiza ta oparta była na porównaniu trzech złączy doczołowych w stanie po spawaniu, z przekuwaniem każdego ze ściegów oraz z przeprowadzoną pospawalniczą obróbką cieplną – wyżarzanie odprężające. Przekuwanie o wysokiej częstotliwości (90 Hz) każdego wykonanego ściegu miało na celu zmniejszenie naprężeń w złączu spawanym poprzez wprowadzenie do niego naprężeń rozciągających. Został do tego wykorzystany młot pneumatyczny Weld Line 10 firmy PITEC GmBH. Poza badaniami wymaganymi przez normę EN ISO 15614-1 wykonane zostały pomiary naprężeń z wykorzystaniem efektu Barkhausena w oparciu o procedurę badawczą dostawcy technologii – Firmę NNT. Przeprowadzone badania wykazały, że zastosowanie przekuwania o wysokiej częstotliwości po wykonaniu każdego ściegu nie wpłynęło na negatywny wynik wszystkich badań wymaganych podczas kwalifikowania technologii spawania blachy S960QL w porównaniu do płyt próbnych w stanie po spawaniu i po obróbce cieplnej – wyżarzanie odprężające. Przekuwanie międzyściegowe lica spoiny i SWC spowodowało redukcję naprężeń szczątkowych po spawaniu w odległości 15 mm od osi złącza w porównaniu do wyniku pomiaru naprężeń dla próbki w stanie po spawaniu. Pozwala to na pozytywną ocenę przekuwania w kontekście redukcji naprężeń rozciągających w obszarze linii wtopienia i SWC.

Słowa kluczowe

EN

peening; butt joints; steel S960QL; welding method; MAG welding joints

PL

śrutowanie; stal S960QL; metoda spawania; złącze doczołowe; spawanie metodą MAG

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 67, No. 2
• Strony: 5--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Przybyła Mateusz

• FAMET S.A., Kędzierzyn-Koźle

autor

Górka Jacek

• Silesian University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Welding

Bibliografia

• [1] Lefebvre F., Peyrac C., Elbel G., Revilla-Gomez C., Verdu C., Buffière J-Y.: Understanding of fatigue strength improvement of steel structures by hammer peening treatment 6th Fatigue Design conference, Fatigue Design, 2015.
• [2] Marquis G. B., Barsoum Z.: A guideline for fatigue strength improvement of high strength steel welded structures using high frequency mechanical impact treatment 5th Fatigue Design Conference, Fatigue Design, 2013.
• [3] Hobbacher A.: IIW Recommendations for Fatigue Design of Welded Joints and Components, WRC Bulletin 520, The Welding Research Council, New York 2009.
• [4] Kanga H., Leeb Y., Sunb X.: Effects of residual stress and heat treatment on fatigue strength of weldments, Materials Science and Engineering A, 2008, vol. 497, pp. 37–43.
• [5] Przybyła M.: Obróbka cieplna i mechaniczne metody redukcji naprężeń i odkształceń powstałych w wyniku procesu spawania. Sympozjum Katedr i Zakładów Spawalnictwa, Brenna 2019.
• [6] Fuštar B., Lukačević I., Dujmović D.: High-Frequency mechanical impact treatment of welded joints, Građevinar, 2020, vol. 72, no. 5, pp. 421–436, doi: https://doi.org/10.14256/JCE.2822.2019.
• [7] Haagensen P.J., Maddox S.J.: IIW Recommendations On Methods for Improving the Fatigue Strength of Welded Joints: IIW-2142-10, 2013.
• [8] Gerster P., Schäfers F., Leitner M.: IIW Pneumatic Impact Treatment (PIT) – Application and Quality Assurance: IIW Document XIII-WG2-138-13.
• [9] Statnikov E.S., Shevtsov U.M., Kulikov V.F.: Ultrasonic impact tool for welds strengthening and reduction of residual stresses, Publications Scientific Works: Metallurgy, SEVMASH, USSR, 1977, vol. 92, pp. 27–29.
• [10] Harati E., Svensson L., Karlsson L., Hurtig K.: Effect of HFMI treatment procedure on weld toe geometry and fatigue properties of high strength steel welds, Procedia Struct Integr, 2016, 2, pp. 3483–3490, https://doi.org/10.1016/j.prostr.2016.06.434.
• [11] PN-EN ISO 15614-1:2017-08 Specyfikacja i kwalifikowanie technologii spawania metali – Badanie technologii spawania – Część 1: Spawanie łukowe i gazowe stali oraz spawanie łukowe niklu i stopów niklu.
• [12] PN-EN ISO 17637:2017-02 Badania nieniszczące złączy spawanych – Badania wizualne.
• [13] PN- EN ISO 3452-1 Badania nieniszczące – Badania penetracyjne – Część 1: Zasady ogólne.
• [14] PN- EN ISO 17636-1:2013-06 Badania nieniszczące spoin – Badanie radiograficzne – Część 1: Techniki promieniowania X i gamma z błoną.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).