Microstructure, toughness and hardness of the simulated HAZ area of steel S1300QL

• Autorzy: Łomozik Mirosław

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2021.6/2

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura, udarność i twardość symulowanego obszaru SWC stali S1300QL

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The introduction contains information (found in available reference publications) concerning the weldability of steel S1300QL. The introduction also presents general information concerning the effect of the microstructure and the chemical composition of filler metals used in the welding of high-strength steels on the mechanical properties of weld deposit. The subject of simulation tests (discussed in the article) was structural steel S1300QL having a yield point of more than 900 MPa S1300QL. Simulations involved both single (Tmax = 1250°C) and double welding thermal cycles (Tmax = 1250°C + 600°C, Tmax = 1250°C + 760°C and Tmax = 1250°C + 900°C) as well as cooling times t8/5 = 3 s, 5 s and 10 s. Specimens with simulated HAZ areas were subjected to impact strength tests performed at a temperature of -40°C and +20°C, Vickers hardness tests (HV10) and microscopic metallographic tests involving the use of light microscopy. The test results are presented in related diagrams and photographs. The final part of the article contains a discussion concerning test results and concluding remarks. The tests revealed that, in terms of the test steel, the number of repetitions of thermal cycles having pre-set parameters did not explicitly translated into changes of impact energy values concerning the simulated HAZ areas. The tests also revealed that recommended thermal cycles making it possible to obtain the required combination of the high toughness and hardness of the simulated HAZ area of steel S1300QL (similar to that of the base material) were double thermal cycles of maximum temperature Tmax1 = 1250°C + Tmax2 = 600°C and Tmax1 = 1250°C + Tmax2 = 900°C combined with cooling times t8/5 = 5 s and 10 s and all numbers of repeated thermal cycles.

PL

We wprowadzeniu zamieszczono, pochodzące dostępnej literatury, informacje dotyczące spawalności stali typu S1300QL. Ponadto przedstawiono ogólne informacje literaturowe odnośnie wpływu rodzaju mikrostruktury oraz składu chemicznego materiałów dodatkowych do spawania stali o bardzo wysokiej wytrzymałości na właściwości mechaniczne stopiwa. Przedmiotem badań symulacyjnych (opisanych w artykule) była stal konstrukcyjna o granicy plastyczności powyżej 900 MPa typu S1300QL. Zostały przeprowadzone symulacje dla pojedynczego (Tmax = 1250°C) i podwójnego cyklu cieplnego spawania (Tmax = 1250°C + 600°C, Tmax = 1250°C + 760°C oraz Tmax = 1250°C + 900°C), dla czasów chłodzenia t8/5 = 3, 5 i 10 s. Próbki z zasymulowanymi obszarami SWC poddano badaniom udarności w temperaturach -40°C oraz +20°C, pomiarom twardości sposobem Vickersa HV10 oraz badaniom metalograficznym mikroskopowym przy użyciu mikroskopii świetlnej. Wyniki badań zestawiono na wykresach i na zdjęciach fotograficznych. Na zakończenie omówiono wyniki badań i sformułowano wnioski. W ramach tych ostatnich stwierdzono przede wszystkim, że dla badanej stali krotność powtórzeń cyklu cieplnego o zadanych parametrach nie powoduje jednoznacznej tendencji zmian wartości pracy łamania symulowanych obszarów SWC oraz, że zalecanymi cyklami cieplnymi, w celu uzyskania odpowiedniego powiązania wysokiej udarności i twardości obszaru symulowanej SWC stali S1300QL, na poziomie twardości materiału rodzimego tej stali, są podwójne cykle cieplne o temperaturze maksymalnej: Tmax1 = 1250°C + Tmax2 = 600°C oraz Tmax1 = 1250°C + Tmax2 = 900°C dla obydwu badanych czasów chłodzenia t8/5 = 5 i 10 s i wszystkich krotności nagrzewań.

Słowa kluczowe

EN

steel S1300QL; weldability of steel; simulation tests

PL

stal S1300QL; spawalność stali; badania symulacyjne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 65, No. 6
• Strony: 15--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łomozik Mirosław

• Łukasiewicz Research Network – Instytut Spawalnictwa, Research Group for Materials Weldability and Welded Structures

Bibliografia

• [1] SSAB brochure: Data sheet 2020 Strenx 1300 2017-04-20.
• [2] Krasnowski K., Sędek P., Łomozik M., Kwieciński K., Jachym R.: Badania metodami mechaniki pękania wytrzymałości zmęczeniowej połączeń spawanych nowoczesnej niskostopowej stali konstrukcyjnej o wysokiej wytrzymałości. Sprawozdanie z pracy badawczej nr Hb-96, Instytut Spawalnictwa, Gliwice 2015.
• [3] Amraeia M., Skrikoa T., Björka T., Zhao X-L.: Plastic strain characteristics of butt-welded ultra-high strength steel (UHSS). Thin-Walled Structures, 2016, t. 109, s. 227–241.
• [4] Węglowski M.St., Zeman M.: Spawalność stali WELDOX o granicy plastyczności 1300 MPa. Seminarium Instytutu Spawalnictwa pt. „Nowoczesne stale do pracy w ekstremalnych warunkach eksploatacyjnych”, 19. 04. 2012.
• [5] Holly S., Haslberger P., Zügner D., Schnitzer R., Kozeschnik E.: Development of high-strength welding consumables using calculations and microstructural characterisation. Welding in the World, 2018, vol. 62, pp. 451–458, https://doi.org/10.1007/s40194-018-0562-1.
• [6] Keehan E., Andrén O., Karlsson L., Murugananth M., Bhadeshia H.: Microstructural and mechanical effects of nickel and manganese on high strength weld metals. Trends in Welding Research, 2002, pp. 695–700.
• [7] Keehan E., Karlsson L., Andrén H.O.: Influence of carbon, manganese and nickel on microstructure and properties of strong steel weld metals: part 1 – effect of nickel content. Science and Technology of Welding & Joining, 2006, vol. 11, no. 1, pp. 1–8.
• [8] Keehan E., Karlsson L., Andrén H. O., Bhadeshia H.: Influence of carbon, manganese and nickel on microstructure and properties of strong steel weld metals: part 2 – impact toughness gain resulting from manganese reductions. Science and Technology of Welding & Joining, 2006, vol. 11, no. 1, pp. 9–18, https://doi.org/10.1179/174329306X77849.
• [9] Mikuła J., Wojnar L.: Zastosowanie metod analitycznych w ocenie spawalności stali. Fotobit, Kraków 1996.
• [10] Zeman M.: Analiza stanu zagadnienia i ukierunkowanie badań wraz z praktycznymi przykładami zastosowań metod matematycznych w analizowanym zakresie. Praca badawcza Instytutu Spawalnictwa, Hc-60 (C-31.3.4), CPBR 7.3 „Techniki spawalnicze”, 1987.
• [11] PN-EN ISO 148-1:2017-02 Metale. Próba udarności sposobem Charpy’ego. Część 1: Metoda badania.
• [12] PN-EN ISO 17639:2013-12 Badania niszczące spawanych złączy metali. Badania makroskopowe i mikroskopowe złączy spawanych.
• [13] PN-EN ISO 6507-1:2018-05 Metale. Pomiar twardości sposobem Vickersa. Część 1: Metoda badania.
• [14] Polski Rejestr Statków. Przepisy klasyfikacji i budowy statków morskich. Część IX: Materiały i spawania. Lipiec, 2017.

Uwagi

PL

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 21-29.