The effect of welding thermal cycles on weld properties of 500 MPa grade offshore steel = A hegesztési hőciklusok varrattulajdonságokra gyakorolt hatása 500 MPa folyáshatárú offshore acélnál

Gáspár, Marcell and Kovács, Judit and Sainio, Johannes and Tervo, Henri and Javaheri, Vahid and Kaijalainen, Antti (2024) The effect of welding thermal cycles on weld properties of 500 MPa grade offshore steel = A hegesztési hőciklusok varrattulajdonságokra gyakorolt hatása 500 MPa folyáshatárú offshore acélnál. In: XXXII. Nemzetközi Hegesztési Konferencia, 7-8 Jún 2024, Dunaújváros.

Preview

Text HEGKONF_2024_cikk_GM_KJ_SJ_HT_VJ_AK_mod20240321.pdf - Accepted Version Download (632kB) | Preview

Abstract

Offshore steel structures need to withstand harsh environmental conditions in the arctic region. Besides the negative temperature range, dynamic loads also affecting the operation of these marine structures. Therefore, special requirements are set by the standards for the microstructure and the mechanical properties of the steels for offshore applications. Although these steels generally have good weldability, the heat effect of fusion welding processes can destroy the outstanding mechanical characteristics. In present paper the effect of multipass welding thermal cycle on 500 MPa grade offshore steel weld is investigated by physical simulation. A Gleeble 3500 physical simulator is used to produce the welding thermal cycles on 70×10×10 mm samples manufactured in transversal direction from a submerged arc welded (SAW) joint of the examined 16 mm thick base material. The purpose of using SAW was to produce a large, relatively homogeneous, weld seam volume in one layer, which is sufficient to produce physical simulation specimens. An ESAB OK 13.24 (EN ISO 14171-A: S3Ni1Mo0,2) filler material and a high basicity bonded ESAB OK Flux 10.62 was used for the preparation of the welded joints. The root gap was 3 mm, the edge width was 4 mm, and the bevel angle was 40°. The aim of the physical simulations was to produce the possible most unfavourable multipass weld microstructure. Therefore, 1350 °C peak temperature was selected for the simulation of the coarse-grained heat-affected zone forming in the weld metal (CGHAZ-W), and 815 °C for the intercritical heat-affected zone (ICHAZ-W) considering the recommendation of the literature and the transformation temperatures of the given steel. For intercritically reheated coarse-grained zone (ICCGHAZ-W) the combination of these heat cycles was applied. The examined t8/5 cooling time interval was between 5…30 s considering the relevant welding heat input range of arc welding processes. The properties of the HAZ subzones forming in the multipass weld metal was examined by macro test, optical microscopic test, and hardness test. | A tengeri acélszerkezeteknek ellenállniuk kell a sarkvidéki régió zord környezeti viszonyainak, amelyek üzemelésére a negatív hőmérsékleti tartomány mellett általában dinamikus terhelések is hatással vannak. Ezért az előírások különleges követelményeket támasztanak a tengeri alkalmazásokhoz használt acélok szövetszerkezetére és mechanikai tulajdonságaira vonatkozóan. Bár ezek az acélok általában jól hegeszthetők, az ömlesztő hegesztő eljárások által kifejtett hőhatás károsan hat a kedvező mechanikai tulajdonságokra. Jelen cikkben a többrétegű varratokban előforduló egyes varratsorok által kiváltott hőhatás következményeit vizsgáljuk fizikai szimulációval 500 MPa szilárdsági kategóriájú offshore acél esetén. A hegesztési hőciklusokat a reprodukálhatóság érdekében Gleeble 3500 fizikai szimulátorral állítottuk elő 70×10×10 mm-es próbatesteken, amelyeket 16 mm vastagságú acéllemezek fedettívű hegesztéssel készült kötéseiből munkáltunk ki keresztirányban. A fedettívű hegesztés alkalmazásának célja az volt, hogy egy rétegben elő lehessen állítani egy akkora, viszonylag homogén, varrattérfogatot, amely elegendően nagy fizikai szimulációs próbatestek kimunkálására. A hegesztett kötések elkészítéséhez ESAB OK 13.24 (EN ISO 14171-A: S3Ni1Mo0,2) huzalelektródát és nagy bázicitású salakot eredményező ESAB OK Flux 10.62 fedőport használtunk. Az illesztési rés 3 mm, az élszalag 4 mm, a leélezési szög pedig 40° volt. A fizikai szimulációk elvégzésének célja a többrétegű varratokban előforduló lehető legkedvezőtlenebb szövetszerkezet létrehozása volt. Ezért szakirodalmi ajánlások és az adott acélra jellemző átalakulási hőmérsékletek alapján a hegesztési varratban kialakuló durvaszemcsés hőhatásövezeti sáv (CGHAZ-W) szimulálására 1350 °C csúcshőmérsékletet, az interkritikus hőhatásövezeti sáv (ICHAZW) előállítására pedig 815 °C-ot alkalmaztunk. Az interkritikus durvaszemcsés sáv (ICCGHAZ-W) szimulálására a két hőciklus kombinációját állítottuk be. A vizsgált t8/5 hűlési időintervallum az ívhegesztési folyamatok hegesztési hőbeviteli tartományát figyelembe véve 5…30 s között volt. A többrétegű hegesztési varratban kialakuló hőhatásövezeti zónák tulajdonságait makrovizsgálattal, optikai mikroszkópos vizsgálattal és keménységvizsgálattal elemeztük.

Actions (login required)

Edit Item