RU2299252C1 - Способ термической обработки сварных соединений из низкоуглеродистых ферритоперлитных сталей - Google Patents
Способ термической обработки сварных соединений из низкоуглеродистых ферритоперлитных сталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2299252C1 RU2299252C1 RU2005135623/02A RU2005135623A RU2299252C1 RU 2299252 C1 RU2299252 C1 RU 2299252C1 RU 2005135623/02 A RU2005135623/02 A RU 2005135623/02A RU 2005135623 A RU2005135623 A RU 2005135623A RU 2299252 C1 RU2299252 C1 RU 2299252C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welded
- cooling
- temperature
- heat treatment
- welded joint
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области термической обработки сварных соединений, в частности сварных конструкций, применяемых при пониженных температурах. Техническим результатом изобретения является повышение хладостойкости зоны термического влияния сварных соединений. Результат достигается за счет медленного охлаждения сварного соединения с печью в три этапа. На первом этапе охлаждение производят только до температуры, не превышающей на 150°С температуру начала образования когерентного с матрицей третичного цементита. На втором этапе проводят ускоренное охлаждение со скоростью 30-50 м/ч до температуры 250±50°С, а затем охлаждают на воздухе. В этом случае зарождающийся третичный цементит будет иметь незначительные размеры, вследствие чего напряжения между матрицей и упрочняющей фазой окажутся низкими, что позволит устранить охрупчивание сварного соединения. Невысокая скорость охлаждения 30-50°С/ч позволит устранить коробление сварных конструкций. 2 табл.
Description
Изобретение относится к технологии термической обработки и используется для термической обработки сварных соединений конструкций, применяемых при пониженных температурах.
Известны способы термической обработки сварных соединений из сталей перлитного класса, позволяющие снизить послесварочные напряжения и повысить вязкопластические свойства.
Известен способ «Способ термообработки сварных швов труб из перлитных теплоустойчивых сталей» (Заявка 2408501. 04.10.1976; Дата публикации 20.04.2000), который позволяет снизить послесварочные напряжения.
Согласно указанному способу сварное соединение нагревают до температуры нормализации и медленно ступенчато охлаждают до комнатной температуры. Недостатком этого способа является возможность возникновения коробления конструкции из-за температурных напряжений, а также возникновение участка пониженной хладостойкости в зоне термического влияния.
Известен способ: Хромченко Ф.А. "Сварка оборудования электростанций", - М. Энергия 1977 г., с.241. Данный способ также позволяет снизить послесварочные напряжения и уменьшить коробление конструкции, для чего вся конструкция после сварки подвергается медленному нагреву, выдержке при температуре, не превышающей точку Ac1, и медленному охлаждению с печью (до 300°С) - прототип.
Недостатком этого способа является возникновение участка пониженной хладостойкости зоны термического влияния (ЗТВ) сварных соединений из низкоуглеродистых ферритоперлитных сталей.
Техническим результатом изобретения является повышение хладостойкости зоны термического влияния сварных соединений.
Поставленное техническое решение достигается за счет того, что способ термической обработки сварных соединений из низкоуглеродистых ферритоперлитных сталей, включающий нагрев до температуры, не превышающей точки Ac1, выдержку при заданной температуре и согласно изобретению последующее охлаждение проводят в два этапа: первоначально процесс идет с печью до температуры, не превышающей на 150°С температуру начала образования когерентного с матрицей третичного цементита, а затем на втором этапе охлаждают со скоростью 130÷150°С/ч до температуры 250±50°С и далее на воздухе.
Известно что зона термического влияния сварного соединения характеризуется тремя участками пониженной пластичности и ударной вязкости: участок неполного расплавления, участок перегрева и участок синеломкости. Для низкоуглеродистых, низко- и среднелегированных сталей перлитного класса участки перегрева и неполного расплавления после сварки имеют наиболее часто мартенситную, бейнитную или бейнитно-трооститную структуру. Если подвергнуть эти участки высокому отпуску, то вследствие диффузионных процессов произойдет распад мартенситной или бейнитной структуры, повысится пластичность и хладостойкость, а также снизятся сварочные напряжения.
Участок синеломкости в сварных соединениях представляет собой узкую зону, нагреваемую в процессе сварки до температуры ≈ 300°С. Одной из особенностей этой зоны является то, что выделение упрочняющих и охрупчивающих фаз происходит на дислокациях, затрудняя их перемещение в процессе деформации, что вызывает охрупчивание материала.
Понижение хладостойкости в низкоуглеродистых, низко- и среднелегированных сталях на этом участке вызвано процессами предвыделения специальных карбидов или цементита, в первую очередь, третичного цементита (ЦIII), выделяемого в процессе охлаждения. Наиболее резкое снижение хладостойкости отмечается тогда, когда упрочняющая фаза (ЦIII) при выделении когерентна с матрицей. При этом возникновение сварочных напряжений ускоряет процесс предвыделения третичного цементита.
В связи с чем в сварных соединениях даже при относительно кратковременном процессе сварочного цикла в зоне участка синеломкости обнаруживается провал ударной вязкости особенно при пониженных температурах.
При проведении послесварочного отпуска сварное соединение медленно для устранения коробления нагревают до температуры, приближающейся к точке Ас1 основного металла, при этом происходит растворение третичного цементита, а затем при последующем медленном охлаждении, необходимом также для предотвращения коробления конструкции, при низких температурах снова начинается предвыделение упрочняющей и охрупчивающей фазы. Все это приводит к резкому снижению хладостойкости зоны термического влияния.
Теоретические исследования и экспериментальные данные показывают, что для борьбы с образованием предвыделения третичного цементита необходимо затормозить процесс старения.
Для этого медленное охлаждение сварного соединения с печью необходимо осуществлять в два этапа. В начале, на первом этапе, только до температуры, не превышающей на 150°С температуру начала образования когерентного с матрицей третичного цементита. При этом устраняется коробление конструкции. А затем (на втором этапе) проводят ускоренное охлаждение со скоростью 130÷150°С/ч до температуры 250±50°С. В этом случае зарождающийся третичный цементит будет иметь незначительные размеры (промежуточное состояние); вследствие чего напряжения между матрицей и упрочняющей фазой окажутся низкими, что позволит устранить охрупчивание сварного соединения.
С другой стороны, относительно невысокая скорость охлаждение (130-150°С/ч) позволит устранить коробление сварных конструкций.
Пример выполнения заявляемого способа.
На предприятии-заявителе была выплавлена низкоуглеродистая ферритоперлитная сталь марки 09Г2СА-А, химический состав которой приведен в таблице 1.
Путем исследования была определена температура начала образования когерентного с матрицей третичного цементита, которая составляла 300°С.
Затем из этой стали были изготовлены кольца диаметром 1500 мм, толщиной 25 мм. Кольца были сварены по образующей ручной дуговой сваркой электродами ЦЛ-21, ⌀4 мм. Затем из сварного соединения были изготовлены образцы, которые были подвергнуты отпуску при температуре 650°С, выдержке 8 ч и дальнейшему охлаждению с печью до температуры 450°С. После чего сварные образцы были подвергнуты охлаждению со скоростью 200, 150 и 130°С/ч до температуры 300 и 200°С с последующим охлаждением на воздухе.
Аналогичные сварные образцы были подвергнуты термической обработке по известному способу (нагрев до температуры 650°С, выдержка 8 ч и охлаждение с печью до комнатной температуры). Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Как видно из полученных результатов образцы, термообработанные по предлагаемому способу, имеют в зоне термического влияния более высокие значения хладостойкости по сравнению с образцами, термообработанными по известному способу.
Ожидаемый технико-экономический эффект выразится в возможности создания новых образцов специальной техники с улучшенными тактико-техническими данными за счет повышенной надежности и долговечностью сварных соединений, благодаря повышению их хладостойкости.
| Таблица 1. Химический состав выплавленной стали марки 09Г2СА-А, на которой сводилось опробование заявляемого способа. |
||||||||
| Марка стали | Содержание элементов, мас.% | |||||||
| С | Si | Mn | Р | S | Cr | Ni | Cu | |
| 09Г2СА-А | 0,007 | 0,59 | 1,36 | 0,007 | 0,007 | 0,21 | 0,36 | 0,16 |
| Таблица 2. Влияние режимов термической обработки на хладостойкость и коробление сварных соединений |
||||||||
| Способ | Параметры способа | Свойства сварных соединений | ||||||
| Режимы отпуска | Значения ударной вязкости KCV-50, Дж/см2 | |||||||
| Температура и время выдержки в печи | Охлаждение | шов | ЗТВ (1, 5 мм от линии сплавления) | ЗТВ (6 мм от линии сплавления) | Наличие недопустимых деформаций | |||
| Предлагаемый | 650°С, 8+0,5 ч | с печью до 450°С | от 450° до 300°С со скоростью °С/ч | далее на воздухе | ||||
| 200 | 118 | 141 | 181 | есть | ||||
| 150 | 112 | 206 | 253 | нет | ||||
| 130 | 55 | 220 | 272 | нет | ||||
| от 450° до 200°С со скоростью °С/ч | ||||||||
| 200 | 102 | 136 | 165 | есть | ||||
| 150 | 87 | 181 | 207 | нет | ||||
| 130 | 49 | 176 | 203 | нет | ||||
| Известный | 650°С, 8+0,5 ч | с печью до 300°С | далее на воздухе | 35 | 124 | 15 | нет | |
| Примечание: 1. Требования НТД: КСУ-50≥29 Дж/см2. 2. Исходное состояние основного металла перед сваркой: - закалка + высокий отпуск. 3. Результаты испытаний усреднены по 3-м образцам на точку. 4. Испытания на ударный изгиб при температуре -50°С проводились на образцах с V-образным надрезом тип IX, изготовленных в соответствии с ГОСТ 6996-66. |
||||||||
Claims (1)
- Способ термической обработки сварных соединений из низкоуглеродистых ферритоперлитных сталей, включающий нагрев до температуры, не превышающей точки Ac1, выдержку при заданной температуре и последующее медленное охлаждение, отличающийся тем, что охлаждение сварного соединения производят сначала с печью до температуры, не превышающей более чем на 150°С температуру начала образования когерентного с матрицей третичного цементита, затем со скоростью 130-150°С/ч до 250±50°С, а далее - на воздухе.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135623/02A RU2299252C1 (ru) | 2005-11-16 | 2005-11-16 | Способ термической обработки сварных соединений из низкоуглеродистых ферритоперлитных сталей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135623/02A RU2299252C1 (ru) | 2005-11-16 | 2005-11-16 | Способ термической обработки сварных соединений из низкоуглеродистых ферритоперлитных сталей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2299252C1 true RU2299252C1 (ru) | 2007-05-20 |
Family
ID=38164116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005135623/02A RU2299252C1 (ru) | 2005-11-16 | 2005-11-16 | Способ термической обработки сварных соединений из низкоуглеродистых ферритоперлитных сталей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2299252C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2566241C1 (ru) * | 2014-07-08 | 2015-10-20 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ "ПРОМЕТЕЙ" (ФГУП "ЦНИИ КМ "Прометей" | Способ термической обработки сварных соединений из низкоуглеродистых феррито-перлитных сталей |
| RU2726209C1 (ru) * | 2019-12-18 | 2020-07-09 | Открытое акционерное общество «Завод бурового оборудования» | Способ термической обработки зоны сварного соединения бурильных труб |
-
2005
- 2005-11-16 RU RU2005135623/02A patent/RU2299252C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ХРОМЧЕНКО Ф.А., КОРОЛЬКОВ П.М. Технология термической обработки сварных соединений. - М., Информэнерго, 1974, с.15-17. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2566241C1 (ru) * | 2014-07-08 | 2015-10-20 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ "ПРОМЕТЕЙ" (ФГУП "ЦНИИ КМ "Прометей" | Способ термической обработки сварных соединений из низкоуглеродистых феррито-перлитных сталей |
| RU2726209C1 (ru) * | 2019-12-18 | 2020-07-09 | Открытое акционерное общество «Завод бурового оборудования» | Способ термической обработки зоны сварного соединения бурильных труб |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6431675B2 (ja) | コイル管へ応用するための高性能材料およびそれらの製造法 | |
| US7618503B2 (en) | Method for improving the performance of seam-welded joints using post-weld heat treatment | |
| CA2980424C (en) | Thick steel plate for structural pipes or tubes, method of producing thick steel plate for structural pipes or tubes, and structural pipes and tubes | |
| RU2677554C1 (ru) | Толстолистовая сталь для конструкционных труб или трубок, способ производства толстолистовой стали для конструкционных труб или трубок и конструкционные трубы или трубки | |
| RU2679499C1 (ru) | Листовая сталь для конструкционных труб или трубок, способ производства листовой стали для конструкционных труб или трубок и конструкционные трубы и трубки | |
| WO2008088834A1 (en) | Method for improving the performance of seam-welded joints using post-weld heat treatment | |
| JP5157066B2 (ja) | 耐切断割れ性とｄｗｔｔ特性に優れた高強度・高靱性厚鋼板の製造方法。 | |
| CN107429339B (zh) | 高强度钢及其制造方法、以及钢管及其制造方法 | |
| CA2980252A1 (en) | Steel plate for structural pipes or tubes, method of producing steel plate for structural pipes or tubes, and structural pipes and tubes | |
| KR20190042052A (ko) | 페라이트계 내열강 용접 구조체의 제조 방법 및 페라이트계 내열강 용접 구조체 | |
| JP2003003233A (ja) | 高強度鋼とその製造方法 | |
| RU2299252C1 (ru) | Способ термической обработки сварных соединений из низкоуглеродистых ферритоперлитных сталей | |
| Gauzzi et al. | Microstructural transformations in austenitic-ferritic transition joints | |
| JP2711163B2 (ja) | 耐ｃｏ▲下２▼腐食性の優れた高耐食性低合金ラインパイプ用鋼の製造法 | |
| JP2003129178A (ja) | 遅れ破壊特性に優れた高強度ｐｃ鋼棒 | |
| JP2817136B2 (ja) | 溶接部強度の優れた高強度低合金耐熱鋼 | |
| JP2013057125A (ja) | 耐切断割れ性とｄｗｔｔ特性に優れた高強度・高靭性厚鋼板 | |
| JP2002239722A (ja) | 溶接部の疲労強度に優れた鋼板の重ね隅肉溶接方法 | |
| JP3873306B2 (ja) | 中・高炭素含有鋼管の焼割れを防止する焼入れ方法 | |
| JP2002302716A (ja) | 強度および靱性に優れる電縫鋼管およびその製造方法 | |
| JPH05148539A (ja) | （γ＋α）２相域加熱脆化の少ないＵＯＥ鋼管用鋼の製造方法 | |
| JPH08253821A (ja) | 優れた疲労強度を有する溶接継手の製造方法 | |
| Węglowski et al. | Characteristics of fusion welded and friction welded joints made in high-carbon nanobainitic steels | |
| CA3087988C (en) | Steel material for line pipes, method for producing the same, and method for producing line pipe | |
| SU1588785A1 (ru) | Способ термической обработки сварных соединений |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20110407 |