СТРУКТУРНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ У ЗОНІ ТЕРМІЧНОГО ВПЛИВУ ЗВАРНИХ З'ЄДНАНЬ ТРУБНОЇ СТАЛІ

Анотація

У статті досліджено характер структурних перетворень у зоні термічного впливу (ЗТВ) зварних з’єднань трубної сталі 13Г1СУ, що виникають при різних швидкостях охолодження в умовах імітації зварювального термічного циклу. Сталь 13Г1СУ відноситься до низьколегованих конструкційних сталей підвищеної міцності, які широко застосовуються в енергетичній, будівельній і трубопровідній галузях, зокрема у виготовленні магістральних трубопроводів, резервуарів високого тиску та зварних конструкцій, що експлуатуються в умовах низьких температур. Надійність таких зварних з’єднань суттєво залежить від структури та властивостей ЗТВ, яка формується внаслідок нагріву й подальшого охолодження під час зварювання.
Проведено комплекс дилатометричних та мікроструктурних досліджень у діапазоні швидкостей охолодження від 100 до 0,3 ºС/с. Встановлено, що в залежності від термокінетичних умов у ЗТВ формується мартенситно-бейнітна, бейнітна, ферито-бейнітна структура або суміші з різним співвідношенням фаз. При високих швидкостях охолодження (100 ºС/с) переважає тверда змішана бейнітно-мартенситна структура з високою твердістю (до 358 HV), яка характеризується підвищеною схильністю до холодних тріщин. Із зменшенням швидкості охолодження зменшується вміст мартенситу, зростає частка бейніту та полігонального фериту, що сприяє зниженню твердості й підвищенню пластичності ЗТВ.
На основі отриманих результатів встановлено ділянки температур і відповідні швидкості охолодження, при яких формуються структурні стани з оптимальними механічними характеристиками. Визначено безпечні режими охолодження для зварювання сталі 13Г1СУ, за яких мінімізується ризик утворення твердих та крихких фаз у ЗТВ. Отримані результати є основою для подальшої оптимізації зварювальних технологій та підвищення надійності зварних з’єднань у відповідальних конструкціях.