Исследование механических свойств и микроструктуры сварных соединений из конструкционной высокопрочной стали S690QL российского и зарубежного производства

Сталь S690QL предназначена для сварных тяжело нагруженных конструкций: грузоподъемных стрел, траверсов, прицепов тяжеловозов и др. В работе представлены результаты исследования механических свойств и микроструктуры стали S690QL отечественного и зарубежного производства и вязких свойств сварных образцов при разных температурах. Использовали методы эмиссионной атомной спектроскопии, испытаний на растяжение и ударную вязкость, микроструктурного анализа. Твердость определяли методом Виккерса. Установлено, что химический состав обеих сталей практически идентичен. Значения ударной вязкости образцов из отечественной S690QL превышают показатели зарубежной. Особенно это касается металла, не подвергнутого сварочным процессам (ударная вязкость для российской стали в этой зоне составила 200 Дж/см² при –40 °C, что превышает ударную вязкость для зарубежной стали в той же зоне почти на 80 %). Определены температуры хрупко-вязкого перехода для зон сварных соединений из российской S690QL. У зон наплавленного металла и термического влияния эта температура составила –40 °C. Во всех зонах сварного шва контрольных сварных соединений стали обоих производств обладают схожей микроструктурой. Твердость в исследуемых образцах имеет близкие значения и схожесть изменения по зонам сварных соединений. Полученные результаты могут быть использованы в машиностроении при сертификации и проектировании сварных конструкций прежде всего для арктической зоны.

1. Arsić D., Lazić V., Nikolić R., et al. Application of the S690QL class steels in responsible welded structures / Mater. Eng. 2013. N 20. P. 174 – 183.

2. Mert T., Tümer M., Kerimak M. Investigations on Mechanical Strength and Microstructure of Multi-Pass Welded S690QL HSLA Steel Using MAG and FCAW / Praktische Metallographie. 2019. N 56. P. 634 – 654. DOI: 10.3139/147.110578

3. Родионова И. Г., Углов В. А., Зайцев А. И. и др. Разработка и освоение высококачественных экономичных автолистовых сталей нового поколения / Сталь. 2016. № 1. С. 46 – 54.

4. Недзвецкий М. Ю. Новые перспективные виды трубной продукции из высокопрочных (К80, Х100), плакированных и криогенных сталей / Газовая промышленность. 2021. № S3(823). С. 40 – 45.

5. Ильин В. А., Ускова Т. В. Лукин Е. В. и др. Трансформация межрегиональных цепочек создания стоимости: проблемы и перспективы. — Вологда: ВолНЦ РАН, 2021. — 244 с.

6. Овчинников В. В., Гуреева М. А. Сварочное производство. Сварочные материалы. Свойства сварных соединений. Дефекты. Т. 2. — Вологда: Инфра-инженерия, 2023. — 508 с.

7. Овчинников В. В. Контроль качества сварных швов и соединений. — Вологда: Инфра-инженерия, 2023. — 208 с.

8. Jovičević-Klug P., Lipovšek N., Jovičević K., Podgornik B. Optimized Preparation of Deep Cryogenic Treated Steel and Al-alloy Samples for Optimal Microstructure Imaging Results / Mater. Today Comm. 2021. Vol. 27. N 102211. P. 1 – 11. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2021.102211

9. Горицкий В. М., Силина Н. Г., Шнейдеров Г. Р. Механические свойства легких стальных тонколистовых конструкций / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. Т. 86. № 3. С. 55 – 60. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-3-55-60

10. Григорьев А. В., Лепов В. В. Оценка надежности металлоконструкций из стали 09Г2С, эксплуатируемых в условиях Севера и Арктики / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 8. С. 53 – 58. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-8-53-58

11. Celin R., Burja J., Kosec G. A comparison of as-welded and simulated heat affected zone (HAZ) microstructures / Mater. Technol. 2016. Vol. 50. N 3. P. 455 – 460. DOI: 10.17222/mit.2016.006

12. Oruc M., Imamović A., Gigović-Gekić A., Rimac M. Characteristics of the microstructure and grain size of S690QL steel in the hardened and tempered state / 14th Scientific Research Symposium «Metallic and nonmetallic materials». — B&H, 2023. P. 105 – 110.

13. Weglowski M., Błacha S., Dymek S., Kopyscianski M. Electron Beam Welding of High Strength Quenched and Tempered Steel / Mater. Sci. Forum. 2016. Vol. 879. P. 2078 – 2083. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.879.2078

14. Мерсон Д. Л., Попова Л. И., Разуваев А. А. и др. Физика прочности и пластичности: лабораторный практикум. — Тольятти: ТГУ, 2021. — 91 с.

15. Zhao M., Wu H., Lu J., et al. Effect of grain size on mechanical property and corrosion behavior of a metastable austenitic stainless steel / Mater. Characterization. 2022. Vol. 194. N 112360. DOI: 10.1016/j.matchar.2022.112360

16. Kang C., Yoon J. Effect of Strain Localization on the Mechanical Properties from Nonuniform Grain Size Distribution of Ultralow Carbon Steel / Steel Res. Int. 2023. Vol. 94. N 2200335. DOI: 10.1002/srin.202200335

17. Щипачёв А. М., Самигуллин Г. Х. Технологическое обеспечение надежности нефтегазового оборудования. — СПб.: Лань, 2022. — 68 с.

18. Сидоров В. П., Моторин К. В., Короткова К. В. и др. Технология и оборудование сварки плавлением. — Тольятти: ТГУ, 2017. — 392 с.