Badania wpływu cyklu cieplnego oraz technologii spawania na właściwości i strukturę złącz ze stali duplex

• Autorzy: Lalik S. , Cebulski J. , Rzychoń T.

Warianty tytułu

EN

Investigations of the influence of thermal cycle and welding technology on the properties and structure of welded joints of duplex steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu cyklu cieplnego spawania na strukturę i własności mechaniczne stali duplex X2CrNiMoN 22-5-3. Ponadto przedstawiono badania złącz spawanych podstawowymi metodami wykorzystywanymi w przemyśle. Określono wpływ energii liniowej spawania na strukturę stali, strefy wpływu ciepła oraz spoin, wykonano jakościową i ilościową analizę fazową oraz przeprowadzono badania właściwości mechanicznych. Uzyskane rezultaty wykazały, że wzrost szybkości chłodzenia w zakresie temperatur 1200 - 800 °C powoduje zwiększenie zawartości ferrytu w strefie wpływu ciepła. Po cyklu cieplnym nastąpiło zwiększenie udarności i zmniejszenie twardości tej strefy. Mikrostruktury symulowanych SWC zawierają austenit o zróżnicowanej morfologii i gruboziarnisty ferryt. Po spawaniu metodami SMAW, GTAW/SMAW, GTAW, FCAW z energiami liniowymi w zakresie od 4,2 - 12 kJ/cm uzyskano połączenia spawane charakteryzujące się korzystnymi właściwościami mechanicznymi. W mikrostrukturze spoin zaobserwowano austenit o niekorzystnej morfologii Widmannstattena, będący produktem przemiany alfa -> y2, oraz wzrost udziału objętościowego ferrytu wraz ze wzrostem energii liniowej spawania.

EN

The results of investigations of the influence of thermal cycle of welding on the structure and mechanical properties of the duplex stainless steel X2CrNiMoN 22-5-3 are presented. Moreover this paper presents investigations of the welded joints carried out by elementary welding methods. The influence heat input of welding on the structure of heat affected zone (HAZ) and welded joints of this steel are defined. Performed investigations included X-ray phase and qualitative analysis, hardness test and impact test. Obtained results indicate that higher cooling rate in range of temperature 1200 - 800 °C caused increase the ferrite content of the heat affected zone. Thermal cycle of welding was caused increase the impact toughness and decrease the hardness of the HAZ. In the simulated HAZ structure, different morphologies of newly formed austenite were observed in the coarse-grained ferrite matrix. High tensile strength of the joints after welding of SMAW, GTAW/SMAW, FCAW and GTAW methods with heat input in range 4,2-12 kJ/cm was obtained. It was found that microstructure of weldments consist a disadvantageous Widmanstatten austenite, which formed as a product ferrite decomposition alpha -> y2. The volume fraction of ferrite increased with increase heat input of welding.

Słowa kluczowe

PL

złącze spawane; spawanie; stal duplex; właściwości mechaniczne; struktura

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 26, nr 3
• Strony: 112--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lalik S.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Cebulski J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Rzychoń T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

Bibliografia

• [1] Gunn R. N.: A Duplex stainless steel. Microstructure, properties and applications, Woodhead Publishing Ltd, Abington, 1999
• [2] Przetakiewicz W., Tomczak R.: Niektóre aspekty spawalności ferrytyczno- -austenitycznych stali typu dupleks i superdupleks, Przegląd Spawalnictwa, 1995, nr 3, s. 1-7
• [3] Wróbel M., Nowak S., Blicharski M.: Stale ferrytyczne odporne na korozję, Inżynieria Materiałowa, nr 3, 2003, s. 101-110
• [4] Karlsson L.: Intermetallic phase precipitation in duplex stainless steels and weld metals metallurgy, influence on properties and welding aspects, Welding in the World, Vol. 43, 1999, nr 5, s. 20-41
• [5] Charles J.: Composition and properties of duplex stainless steels, Welding in the World, Vol. 36, 1995, p. 43-53
• [6] Łabanowski J.: Dwufazowe stale odporne na korozję, Przegląd Mechaniczny. 1995, nr 23-24
• [7] Karlsson L.: Spawanie stali odpornych na korozję - Stale duplex i superduplex, Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 1999, nr l, s. 28-33
• [8] Brózda J., Łomozik M.: Spawanie stali nierdzewnych o strukturze dwufazowej (duplex). Własności złączy spawanych, Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2001. nr 2, s. 25-33
• [9] Bąxter C, Young M.: Practical aspects for production welding and control of duplex stainless steel pressure and process plants, Stainless Steel World, KCI Publishing BV, 2000, s. 129-137
• [10] Chen T. H., Yang J. R.: Microstructural characterization of simulated heat affected zone in a nitrogen-containing 2205 duplex stainless steel, Materials Science and Engineering, A338, 2002 s. 166-181
• [11] Męka K.: Własności mechaniczne połączeń ze stali duplex, Przegląd Spawalnictwa, 2003, nr 11, s. 7-10
• [12] Słodziński S., Zając P.: Doświadczenia Stoczni Szczecińskiej S.A. ze stosowania drutów proszkowych do spawania stali duplex metodą FCAW — 136 w budowie chemikaliowców, VII Konferencja Spawalnicza, Szczecin 2002 „Postęp w technologiach spawania w osłonach gazowych", Międzyzdroje 2002
• [13] Nowacki J., Dąbrowski A., Łukojć A.: Gazy osłonowe w spawaniu orbitalnym TIG rur ze stali duplex typu UNS S31803. VII Konferencja Spawalnicza, Szczecin 2002 „Postęp w technologiach spawania w osłonach gazowych". Międzyzdroje 2002
• [14] Nowacki J., Dąbrowski A„ Łukojć A.: Technologiczno-materiałowe aspekty automatycznego spawania orbitalnego stali duplex, Przegląd Spawalnictwa, 2002, nr 8-10, s. 35-40
• [15] Nowacki J.: Problemy spawania stali duplex w budowie statków do transportu chemikaliów, Przegląd Spawalnictwa, 2003, nr 9-10
• [16] Łukojć A., Nowacki J.: Austenit wtórny a cykl cieplny w stalach duplex, Polska Metalurgia w latach 1998-2002, Komitet Metalurgii PAN, Materiały konferencyjne, Krynica 2002.
• [17] Łabanowski J., Krzysztofowicz K., Ossowska A.: Naprężeniowe pękanie korozyjne symulowanych stref wpływu ciepła złączy spawanych stali duplex, Inżynieria Materiałowa, 2003, nr 6, s. 731-733
• [18] Łukojć A., Nowacki J.: Wpływ warunków cieplnych spawania na strukturę i właściwości strefy wpływu ciepła połączeń stali duplex, Inżynieria Materiałowa, 2003, nr 6, s. 734-737
• [19] Crouch J., Wiktorowicz R.: Shielding gaś developments for TIG welding of duplex stainless steels, Air Products plc, Crewe, Cheshire, UK, 1994
• [20] Huh M. J., Kim S. B., Paik K. W., Kim Y. G.: Effect Mo substitution by W on impact property of heat affected zone in duplex stainless steels, Scripta Materialia, Vol 36, 1997, nr 7, s. 775-881
• [21] Adamiec J., Lalik S.: Quantitative Description of Duplex Welds, Inżynieria Materiałowa, nr 5, 2004, s. 317-320
• [22] Adamiec J., Lalik S.: Structure and Properties of Duplex Welds, Inżynieria Materiałowa, nr 5, 2004, s. 321-324.