Mechanical properties and metallographic characteristics of girth welded joints made by the arc welding processes on pipe steel grade API 5L X70

• Autorzy: Węglowski M. , Niagaj J. , Rykała J. , Turyk E. , Sędek P.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amst-2017-0022

Warianty tytułu

PL

Właściwości mechaniczne i mikrostruktura złączy doczołowych obwodowych rur ze stali API 5L X70 wykonanych metodami łukowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper the results of welding of girth welded joints of steel pipe API 5L grade X70 (L485M) are presented. Manual metal arc (MMA) and metal active gas welding (MAG) were applied. Two welding filler metals for MMA were used to weld the girth welded joints and one for MAG process. The results of mechanical tests and distribution of residual stress of the girth welded joints are presented. Results indicated that MMA and MAG welding processes allowed to achieved the proper girth welded joints from the quality and mechanical properties point of view. Moreover, results of microscopic examination of welded joint, based on light microscopy are presented. In the root passes of MMA girth welded joint ferrite prevails with a grain size of several dozen micrometres. On the borders of ferrite grains, a second structural component, occurring as small islands of a few micrometres in diameter, can be distinguished, which may be either martensitic-austenitic (M/A) component, bainite or fine perlite. In the cap passes a bainitic structure was observed. In the case of MAG welded joints the weld microstructure consists of primary austenite grains, and on the primary boundaries the ferrite can be recognized. This ferrite forms a continuous phase and Widmanstätten ferrite, which lathes grow into the interior of the grains.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań spoin spawanych doczołowych obwodowych rur stalowych – gatunek API 5L X70 (L485M). Spoiny wykonano metodą spawania ręcznego elektrodą otuloną i spawania półautomatycznego MAG. Do spawania elektrodami otulonymi zastosowano dwa gatunki materiałów dodatkowych, natomiast do spawania metodą MAG jeden gatunek materiału. Przedstawiono analizę wyników badań właściwości mechanicznych połączeń spawanych obwodowych oraz określono rozkład naprężeń resztkowych. Stwierdzono, że procesy spawania ręcznego elektrodami otulonymi i półautomatycznego MAG pozwoliły na wykonanie spoin spełniających wymagania zarówno jakościowe, jak i właściwości mechanicznych. Wykonano badania mikroskopowe połączeń spawanych za pomocą mikroskopu świetlnego. Wykazano, że w obszarze grani (ściegi graniowe) dominuje struktura ferrytyczna o rozmiarze ziarna do kilkadziesiąt mikrometrów. Obserwowano na granicach ziaren ferrytu dodatkowe wydzielenia drugiego składnika mikrostruktury (o średnicy ziarna kilkanaście mikrometrów): wyspy martenzytyczno-austenityczne (M/A), bainit lub drobny perlit. Stwierdzono, że w obszarze ściegów licowych dominuje struktura bainityczna. Ustalono również, że w przypadku złączy spawanych półautomatu MAG mikrostrukturę cechują pierwotne ziarna austenitu o większych rozmiarach (także obserwowano na pierwotnych granicach austenitu ciągłe wydzielanie ferrytu oraz ferryt Widmanstättena o płytkach wrastających w kierunku wnętrza ziarn.

Słowa kluczowe

EN

API 5L X70 steel pipeline; girth welded joints; arc welding

PL

rury ze stali API 5L X70; złącza doczołowe obwodowe; spawanie łukowe

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 41, nr 4
• Strony: 51--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Węglowski M.

• Institute of Welding, Bl. Czesława 16-18, Gliwice 44-100

autor

Niagaj J.

• Institute of Welding, Bl. Czesława 16-18, Gliwice 44-100

autor

Rykała J.

• Institute of Welding, Bl. Czesława 16-18, Gliwice 44-100

autor

Turyk E.

• Institute of Welding, Bl. Czesława 16-18, Gliwice 44-100

autor

Sędek P.

• Institute of Welding, Bl. Czesława 16-18, Gliwice 44-100

Bibliografia

• [1] Krajowy dziesięcioletni plan rozwoju systemu przesyłowego w zakresie zaspokojenia obecnego i przyszłego zapotrzebowania na paliwa gazowe na lata 2018-2027. Wyciąg do konsultacji, GAZ System, Warszawa 2016.
• [2] R. MARTIN: Investment in Oil and Gas Filed Materials Technology – The Key to a Secure Energy Supply. Energy Materials, 1(2006), 11-13.
• [3] S.K. SHARMA, S. MAHESHWARI: A review on welding of high strength oil and gas pipeline steels. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 38(2017), 203-217.
• [4] S.I. KUCHUK-YATSENKO, V.I. KYRIAN et. al.: Assessment of deformability of pipe steel joints made by automatic continuous flash-butt. Welding The Paton Welding Journal, (2011)2, 2-7.
• [5] P.L. MOORE, D.S. HOWSE, E.R. WALLACH: Development of Nd:YAG laser and laser MAG hybrid welding for land pipeline application. Welding and Cutting, 4(2004), 186-190.
• [6] G. TURICHINA, M. KUZNETSOV et al.: Hybrid laser arc welding of X80 steel: influence of welding speed and preheating on the microstructure and mechanical properties. Physics Procedia Volume, 78(2015), 35-44.
• [7] J. DEFALCO, R. STEEL: Friction stir process now welds steel pipe. Welding Journal, 88( 2009), 44-48.
• [8] R. GHOMASHCHI, W. COSTIN, R. KURJI: Evolution of weld metal microstructure in shielded metal arc welding of X70 HSLA steel with cellulosic electrodes: A case study. Materials Characterization, 107(2015), 317-326.
• [9] A. LAURSEN, T. MOURA, et. al.: Influence of weld thermal cycle on residual stress of API 5L X65 and X70 welded Joint. Proc. CWA Conference, Marsylia 2014.
• [10] M. HAMDI, H.A. BENHORMA et al.: Residual stresses measurement in the weld seam of X70 steel, analyzed by XRD. Acta Physica Polonica A., 132(2017), 866-868.
• [11] S. FELBER: Prediction of the mechanical properties and fracture mechanical values of welded joints out of pipeline-steels (X70 and X80). Welding in the World, 51(2007), 14-22.
• [12] M.St. WĘGLOWSKI, P. SEDEK et al.: Experimental and numerical analysis of residual stress in cast aluminum alloy after FSP proces. Key Engineering Materials, 651-653(2015), 1563-1568.
• [13] Requirements of the SPipe project (2014).

Uwagi

EN

1. The authors would like to thank Research Fund for Coal and Steel (RFCS). The research was performed within the framework of the SBD-SPipe Project, Grant Agreement Number: RFSR-CT-2013-00025.

PL

2. Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).