Автоматичне зварювання, 2023, №10



2023 №10 (01)

DOI of Article 10.37434/as2023.10.02

2023 №10 (03)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 10, 2023, с. 10-18

Особливості зварювання дуплексних нержавіючих сталей при мокрому підводному зварюванні в порівнянні зі зварюванням на повітрі (Огляд)

С.Ю. Максимов, Г.В. Фадєєва, А.А. Радзієвська, Д.В. Васильєв

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

В наведеному огляді показано, що основним завданням при зварюванні дуплексних нержавіючих сталей є забезпечення умов, які повинні сприяти зменшенню негативного впливу термічного циклу зварювання на мікроструктуру та змінення вихідного балансу фазових складових, особливо в високотемпературній області ЗТВ. При зварюванні дуплексних нержавіючих сталей забезпечення необхідного співвідношення фериту і аустеніту в металі шва реалізується за рахунок змінення хімічного складу, а в ЗТВ – за рахунок зменшення швидкості охолодження. В залежності від швидкості охолодження W13/8 або часу знаходження переважно в температурному інтервалі фазових перетворень, утворюється відповідна мікроструктура металу шва і ЗТВ з визначеним співвідношенням фазових складових аустеніту та фериту, що в свою чергу позначається на механічних властивостях та корозійній стійкості зварних зʼєднань дуплексних сталей. Спостерігається чітка кореляція механічних властивостей в залежності від вмісту аустеніту та фериту в металі шва. З підвищенням швидкості охолодження кількість виділення надлишкових фаз, нітридів хрому Cr2N збільшується. Визначено, що в силу інтенсивного охолоджувального впливу водного середовища обʼємна частка аустенітної фази при мокрому підводному зварюванні нижча в металі шва та в високотемпературній області ЗТВ порівняно з обʼємною часткою аустенітної складової при зварюванні на повітрі при тих самих значеннях тепловкладення. Зі збільшенням погонної енергії, особливо при мокрому підводному зварюванні, спостерігається значне збільшення обʼємної частки аустенітної фази. Враховуючи особливості, які притаманні мокрому підводному зварюванню, рівні погонної енергії та хімічний склад металу шва потребують корегування стосовно рекомендацій, які розроблені для зварювання на повітрі. Бібліогр. 38, табл. 3, рис. 4.
Ключові слова: дуплексні сталі, мокре підводне зварювання, погонна енергія, швидкість охолодження, фазовий склад, аустеніт, ферит, мікроструктура, термічний цикл зварювання.


Надійшла до редакції 12.07.2023

Список літератури

1. Charles, J., Ehemelle, P. (2010) Proc. оf the 8th Duplex Stainless Steels conference. The history of duplex developments, nowadays DSS properties and duplex market future trends. Beaune: EDP Sciences, Book available on demand.
2. Амманн Т. (2007). Дуговая сварка дуплексных сталей в среде защитных газов. Svetsaren, 62, 1, 41–45.
3. Аустенитно-ферритные стали [электронный ресурс]. http://www.weldzone.info: 795 – austenito-ferritnye stali.
4. Verma, J., Taiwade, R.V (2017) Effect of welding processes and conditions on the microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of duplex stainless steel weldments – A review. Journal of Manufacturing Processes, 25, 134–152.
5. Labanowski, J., Eydrych, D., Rogaldki, C., Samson, K. (2011). Underwater welding of Duplex Stainless Steel. Solid State Phenomena, 183, 101–106.
6. Дуплексная нержавеющая сталь [электронный ресурс]. http://www.outokumpu.com.
. Lippold, J.C., Kotecki, D. (2005) Welding metallurgy and weldability of stainless steel. Joh Wiley and Sons, Inc. 186 p.
8. ДСТУ EN ISO 3581: 2021. Зварювальні матеріали. Покриті електроди для ручного дугового зварювання нержавіючих та жароміцних сталей. Класифікація.
9. How to weld Duplex Stainless Steels; Document 10601 EN – CB; Avesta welding AB: Avesta, Sweden, 2006.
10. Welding Guidelines for Duplex & Superduplex Stainless Steels; Metrode Products Ltd.: Chertsey, UK, 2006.
11. Pettersson C.-O., Fager S.-Å., Welding Practice for the Sandvik Duplex Stainless Steels SAF 2304, SAF 2205 and SAF 2507; Technical Document S-91-57; AB Sandvik steel; Stockholm, Sweden, 1995.
12. DIN EN 1011-3: 2019 Schweiβen – Empfehlungen zum Schweiβen metallischer wekstoffe – Teil 3. Lichtbogen Schweiβen von nichtrostenden Stӓhlen.
13. ДСТУ EN ISO 1011-3: 2021. Зварювання. Рекомендації щодо зварювання металевих матеріалів. Частина 3. Дугове зварювання нержавіючих сталей.
14. Сварка дуплексных нержавеющих сталей [Электронный ресурс]. http://www.avestawelding.com/4976.epibrw.
15. Сварка дуплексных нержавеющих сталей [Электронный ресурс/BÖHLER Welding]. http://www.bohlernn.ru.
16. Sandvik SAF 2205 [Електронный ресурс]: Sandvik Materials Technology. http://www.smt.sandvik.com/en/materials-center/material-datasheets/tube-and-pipe-seamless/sandvik-saf-2205.
17. Kotecki, D.J. (2010) Some pitfalls in welding of duplex Stainless Steels. Soldagem & Inspecao, 15, 4, 336–343.
18. Bermejo, M.A.V., Daniel, E., Hurtig, K., Karlsson, L. (2019) A New Approach to the Study of Multi-Pass Welds-Microstructure and Properties of Welded 20-mm-Thick Superduplex Stainless Steel. Applied Sciences., 9, 18 p. Doi: 10.3390/app9061050.
19. Gupta, A., Baskaran, A.K.T., Arya, S.B., Khatirkar, R.K. (2018) Effect of Heat Input oh Microstructure and Corrosoin Behavior of Duplex Stainless Steel Shielded Metal Arc Welds. Transactions of the Indian Institute of Metals., 71. 1595–1606. https://doi.org/10.1007/s12666-018-1294-z
20. Verma, J., Taiwade, R.V., Khatirkar, R.K. et al. (2016) Microstructure, Mechanical and Intergranular Corrosion Behavior of Dissimilar DSS 2205 and ASS 316L Shielded Metal Arc Welds. Trans. Indian. Inst. Met., 70. Doi. 10.1007/ s12666-016-0878-8
21. Labanowski, J. (1997) Duplex steels – new material for chemical processing industry. Engineering and Chemical Equipment, 2, 3–10.
22. API 582-09. Welding guidelines for the chemical, oil, and gas industries.
23. Norsok M-630, Edidition 6. Oktober 2013. Material data sheets and element data sheets for piping.
24. Muthupandi, V., Bala Srinivasan, P., Seshadri, S.K., Sundaresan, S. (2003) Effect of weld metal chemistry and heat input on the structure and properties of duplex stainless steel welds. Materials Science and Engineering A358, 9–16.
25. Higelin A., Manchet S., Passot, G. et al. (2022) Heat-affected zone ferrite content control of a duplex stainless steel grade to enhance weldability. Welding in the world, 66, 1503–1519. http://doi.org/10.1007/s40194-022-01326-0
26. Куринцев С.В. (2020) Анализ влияния вида сварки на фазовый состав и внутренние напряжения сварных соединений аустенитных и дуплексных сталей. «Science intensive technologies in mechanical engineering», 3, 3–11.
27. Krasnorutskyi, S., Keil. D., Shmigalla, S. et al. (2012) Metallurgical investigations on electron beam welded duplex stainless steel. Welding in the world, 56, 34–40.
28. Geipl, H. (1989) MAGM-Schweissen von Rorrosions bestӓndign Duplex-Stahlen 22Cr5(9)Ni3Mo. Entfluss von schutzgas-und werfahrenvarianten. Linde – Sonderdruck. № 146, Hӓllriegels – kreuth.
29. Hrivňák, I. (2002) Duplex stainless steels and their welding. SVÁRANIE-SVAŔOVÁNÍ, 3-4, 49–54.
30. Bonnefois, B. Comportement des assemblages soudés Comportement des assemblages soudés enaciers inoxydables aves addition d´azote. EUR 159961. ISBN 92-829-4105-2.
31. Максимов С.Ю., Радзієвська А.А., Васильєв Д.В., Фадеєва Г.В. (2021) Проблеми мокрого підводного зварювання дуплексних сталей. Автоматичне зварювання, 9, 12–17.
32. Prokop-Strzelczynska, K., Rogalski, G. (2016) Cold cracking susceptibility of joints made of ferritic austenitic duplex steel 2205 during underwater welding. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach. Nr 16, wydanie 2, 35–42. https:// doi.org/10.17729/ebis.2016.2/4
33. Hu, Y., Shi, Y., Shen, X., Wang, Zh. (2018) Microstructure Evolution and Selective Corrosion Resistance in Underwater Multi-pass 2101 Duplex Stainless Steel Welding Joints. Metallurgical and materials transactions A., 5.
34. Hu, Y., Shi, Y., Sun, K. et al. (2018) Microstructure and Mechanical Properties of Underwater Hyperbaric FCAWelded Duplex Stainless Steel Joints. Journal of Materials Processing Technology, 261, 31–38.
35. Hu, Y., Shi, Y., Shen, X., Wang, Z. (2017) Microstructure, Pitting Corrosion Resistance and Impact Toughness of Duplex Stainless Steel Underwater Dry Hyperbaric Flux-Cored Arc Welds. Materials, 10, 1–18. Doi: 10.3390/ma10121443
36. Hu,Y., Shi, Y., Sun, K., Shen, X. (2019) Microstructure evolution and mechanical performance of underwater local dry welded DSS metals at various simulated water depths. Journal of Materials Processing Technology, 264, 366–376.
37. Yi, Y., Shi, Y., Lin, S. et al. (2017) Research on the weld forming and microstructure of underwater wet flux-cored arc welding (FCAW) duplex stainless steel. Journal of Harbin Engineering University, 38, 6, 956–969.
38. Kun, Sun, Min, Zeng, Yonghua, SHI et al. (2018) Microstructure and corrosion behavior of S32101 stainless steel underwater dry and wet welded joints. Journal of Materials Processing Technology, 256, 190–201.

---

Реклама в цьому номері:

---