Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Математическое моделирование процесса аргонодуговой сварки. 2. Сварка трубопроводов из сплавов HP40NbTi

С. Ю. Кондратьев, А. В. Слюсаренко, Ю. А. Соколов, М. Д. Фукс

Аннотация


Проведены моделирование и экспериментальное исследование влияния режима аргонодуговой сварки на структуру и фазовый состав трубного сварного соединения из сплава HP40NbTi. Установлено, что уменьшение тепловложения за счет применения импульсного режима сварки является эффективным технологическим способом затормаживания фазового превращения карбида ниобия и предотвращения образования нежелательной G-фазы в структуре сварного соединения. Показана возможность целенаправленного регулирования структуры и, как следствие, свойств сварного соединения за счет оптимизации параметров технологического процесса с использованием численного моделирования в среде вычислительного пакета LS-DYNA, ориентированного на решение задачи моделирования процесса сварки.

Ключевые слова


структура; механические свойства; сплав HP40NbTi; сварное соединение; аргонодуговая сварка; численное моделирование; оптимизация

Полный текст:

PDF

Литература


Allahkaram S. R., Borjali S., Khosravi H. Investigation of weld¬ability and property changes of high pressure heat-resistant cast stainless steel tubes used in pyrolysis furnaces after a five-year service // Mater. Des. 2012. V. 33. P. 476 – 484.

Guo J., Liu W., Li C., Zhang X. Microstructural characterization and mechanical behavior of Cr25Ni35NbM alloy dissimilar weld joint for application in a hydrogen reformer furnace // Metal. Res. Technol. 2020. V. 117, No. 6. P. 612.

Attarian M., Taheri A. K., Jalilvand S. et al. Microstructural and failure analysis of welded primary reformer furnace tube made of HP-Nb micro alloyed heat resistant steel // Eng. Fai¬lure Anal. 2016. V. 68. P. 32 – 51.

Reihani A., Razavi S. A., Abbasi E. et al. Failure analysis of welded radiant tubes made of cast heat-resisting steel // J. Fail. Anal. Prevent. 2013. V. 13, Is. 6. P. 658 – 665.

Hu B., Chen X., Liu C. et al. Study on microstructure and properties of centrifugal casting 35Cr45NiNb+MA furnace tubes during service // Mater. High Temp. 2019. V. 36, Is. 6. P. 489 – 498.

Ghatak A., Robi P. S. High-temperature tensile properties and creep life assessment of 25Cr35NiNb micro-alloyed steel // J. Mater. Eng. Perform. 2016. V. 25, Is. 5. P. 2000 – 2007.

Borjali S., Allahkaram S. R., Khosravi H. Effects of working temperature and carbon diffusion on the microstructure of high pressure heat-resistant stainless steel tubes used in pyro¬lysis furnaces during service condition // Mater. Des. 2012. V. 34. P. 65 – 73.

Guglielmino E., Pino R., Servetto C., Sili A. Damage investigation on welded tubes of a reforming furnace // La Me¬tal¬lurgia Italiana. 2015. V. 107, Is. 1. P. 53 – 58.

Singhatham C., Eidhed K. The study of welding repair parameters of tube 35Cr – 45Ni – Nb alloy of the ethylene heating furnace // Appl. Mech. Mater. 2016. V. 848. P. 35 – 38.

Рудской А. И., Орыщенко А. С., Кондратьев С. Ю. и др. Особенности структуры и длительная прочность литого жаропрочного сплава 45Х26Н33С2Б2 // МиТОМ. 2013. № 4(694). С. 42 – 47. (Rudskoy A. I., Oryshchenko A. S., Kon¬drat’ev S. Yu. et al. Special features of structure and long- term strength of cast refractory alloy 45Kh26N33S2B2 // Met. Sci. Heat Treat. 2013. V. 55, No. 3 – 4. P. 209 – 215.)

Kondrat’ev S. Yu., Anastasiadi G. P., Ptashnik A. V., Pe¬t¬rov S. N. Evolution of the microstructure and phase composition of a subsurface of cast HP-type alloy during a long-term high-temperature aging // Mater. Charact. 2019. V. 150. P. 166 – 173.

Guo J., Cao T., Cheng C. et al. Microstructure evolution and mechanical properties degradation of HPNb alloy after a five-year service // Mater. Res. Express. 2018. V. 5, Is. 4. P. 046509.

Kenik E. A., Maziasz P. J., Swindeman R. W. et al. Structure and phase stability in cast modified-HP austenite after long-term ageing // Scr. Mater. 2003. V. 49, Is. 2. P. 117 – 122.

Рудской А. И., Кондратьев С. Ю., Анастасиади Г. П. и др. Трансформация структуры жаропрочного сплава 0,45C – 26Cr – 33Ni – 2Si – 2Nb при длительной высокотемпературной выдержке // МиТОМ. 2013. № 10(700). С. 7 – 14. (Rudskoy A. I., Kondrat’ev S. Yu., Anastasiadi G. P. et al. Transformation of the structure of refractory alloy 0.45C – 26Cr – 33Ni – 2Si – 2Nb during a long-term high-temperature hold // Met. Sci. Heat Treat. 2014. V. 55, No. 9 – 10. P. 517 – 525.)

Alvino A., Ramires D., Tonti A., Lega D. Influence of chemical composition on microstructure and phase evolution of two HP heat resistant stainless steels after long term plant-service aging // Mater. High Temp. 2014. V. 31, Is. 1. P. 2 – 11.

Guo J., Zhang X., Li C. et al. Effects of W and Ce micro addition in filler metal on microstructure and creep strength of Cr35Ni45NbM alloy weld joint // Mater. Today Commun. 2021. V. 28. P. 102600.

Кондратьев С. Ю., Фукс М. Д., Фролов М. А., Петров С. Н. Анализ структуры, фазового состава и механических свойств трубного сварного соединения из жаропрочного сплава HP40NbTi // МиТОМ. 2020. № 11(785). С. 21 – 31. (Kondrat’ev S. Yu., Fuks M. D., Frolov M. A., Pet¬rov S. N. Analysis of the structure, phase composition and mechanical properties of a tubular welded joint from re¬fractory alloy HP40NbTi // Met. Sci. Heat Treat. 2021. V. 62, Is. 11. P. 677 – 688.)

Кондратьев С. Ю., Беликова Ю. А., Фукс М. Д. и др. Влияние G-фазы на характер разрушения сварного соединения из жаропрочного сплава HP40NbTi // МиТОМ. 2022. № 1(799). С. 33 – 43. (Kondrat’ev S. Yu., Belikova Yu. A., Fuks M. D. et al. Effect of G-phase on the fracture behavior of a welded joint from refractory alloy HP40NbTi // Met. Sci. Heat Treat. 2022. V. 64, Is. 1 – 2. P. 34 – 44.)

Nunes F. C., de Almeida L. H., Dille J. et al. Microstructural changes caused by yttrium addition to NbTi-modified centrifugally cast HP-type stainless steels // Mater. Charact. 2007. V. 58, Is. 2. P. 132 – 142.

De Almeida L. H., Ribeiro A. F., Le May I. Microstructural characterization of modified 25Cr – 35Ni centrifugally cast steel furnace tubes // Mater. Charact. 2002. V. 49, Is. 3. P. 219 – 229.

De Almeida L. H., Emygdio P. R. O., Le May I., Ferraz F. C. Microstructural characterization and geometrical analysis of welded joints of high temperature stainless steel tubes / In: Burke M. G., Clark E. A., Palmiere E. J., editors. Micro¬struc¬tural science, V. 24. Understanding microstructure: key to advances in materials. Materials Park, USA: American Society for Metals, 1996. P. 193 – 198.

Ribeiro A. F., Borges R. M. T., de Almeida L. H. Phase transformation in heat resistant steels observed by STEM (NbTi)C – NiNbSi (G-Phase) // Acta Microsc. 2002. V. 11. P. 59 – 63.

Schill M., Odenberger E.-L. Simulation of residual deformation from a forming and welding process using LS-DYNA // Proc. of 13th International LS-DYNA conference, 2014. P. 47 – 54.

Schill M., Jernberg A., Klöppel T. Recent developments for welding simulations in LS-DYNA and LS-PrePost // Proc. of 14th International LS-DYNA Users Conference. 2016. Р. 1-1 – 1-12.

Goldak J., Chakravarti A., Bibby M. A new finite element model for welding heat source // Metall. Trans. B. 1984. V. 15B. P. 299 – 305.

Sudersanan P. D., Kempaiah U. N. The effect of heat input and travel speed on the welding residual stress by finite element method // International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development. 2012. V. 2, Is. 4. P. 43 – 50.

Guo X., Jia X., Gong J. et al. Effect of long-term aging on microstructural stabilization and mechanical properties of 20Cr32Ni1Nb steel // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 690. P. 62 – 70.

Fuyang С.-m., Chen J.-y., Shao B. et al. Effect of micro¬struc¬tural evolution in thermal exposure on mechanical properties of HP40Nb alloy // Int. J. Press. Vessel. Pip. 2021. V. 192. 104391.

Рудской А. И., Орыщенко А. С., Кондратьев С. Ю. и др. Механизм и кинетика фазовых превращений в жаропрочном сплаве 45Х26Н33С2Б2 при длительных высокотемпературных выдержках. Часть 1 // МиТОМ. 2014. № 1(703). С. 3 – 8. (Rudskoy A. I., Oryshchenko A. S., Kondrat’ev S. Yu. et al. Mechanisms and kinetics of phase transformations in refractory alloy 45Kh26N33S2B2 in long-term high-tem¬pe¬rature holds. Part 1 // Met. Sci. Heat Treat. 2014. V. 56, Is. 1 – 2. P. 3 – 8.)

Рудской А. И., Кондратьев С. Ю., Анастасиади Г. П. и др. Механизм и кинетика фазовых превращений в жаропрочном сплаве 45Х26Н33С2Б2 при длительных высокотемпературных выдержках. Часть 2 // МиТОМ. 2014. № 3(705). С. 12 – 19. (Rudskoy A. I., Kondrat’ev S. Yu., Anastasia¬di G. P. et al. Mechanism and kinetics of phase transforma¬tions in refractory alloy 45Kh26N33S2B2 under long-term high-temperature holds. Part 2 // Met. Sci. Heat Treat. 2014. V. 56, Is. 3 – 4. P. 124 – 130.)

Кондратьев С. Ю., Пташник А. В., Анастасиади Г. П., Петров С. Н. Анализ превращений карбидных фаз в сплаве 25Cr35Ni методом количественной электронной микроскопии // МиТОМ. 2015. № 7(721). С. 36 – 43. (Kon¬drat’ev S. Yu., Ptashnik A. V., Anastasiadi G. P., Petrov S. N. Analysis of transformations of carbide phases in alloy 25Cr35Ni by the method of quantitative electron microscopy // Met. Sci. Heat Treat. 2015. V. 57, Is. 7 – 8. P. 402 – 409.)




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2023.6.23-34

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025