Технологические особенности сварки и термообработки корпусных изделий из термомеханически упрочненной стали в производственных условиях

Высокопрочные стали все чаще используются для изготовления сварных конструкций в различных областях промышленности и позволяют существенно повысить эксплуатационные характеристики изделий. Прочностные свойства могут обеспечиваться специальной системой легирования материала, применением специальной термомеханической обработки и др. Чем выше прочность и сложнее система упрочнения стали, тем хуже ее технологическая свариваемость. В настоящее время для изготовления сварных конструкций все чаще используется термомеханически упрочненная сталь, обладающая требуемыми характеристиками бронестойкости при относительно небольшой толщине листа, но в то же время высокой склонностью к образованию трещин в околошовной зоне. Трещины образуются непосредственно после выполнения сварки, а также в течение некоторого времени в процессе эксплуатации и внешних нагружений. Основная причина их образования: высокие уровни внутренних напряжений и значений твердости вблизи линии сплавления в основном металле, обусловленные воздействием термического цикла сварки. В статье на основании результатов экспериментальных исследований и механических испытаний сварных соединений из высокопрочной бронестойкой стали 37У предлагается вариант проведения термообработки с целью снижения твердости в околошовной зоне вблизи линии сплавления, что позволяет существенно снизить вероятность образования трещин. Сущность предлагаемого решения состоит в нагреве околошовной зоны сварного соединения, выполненного дуговой сваркой плавящимся электродом (MIG) в защитной газовой среде 98 % Ar + 2 % O2 аустенитной сварочной проволокой Св-08Х20Н10Г7Т, через наплавленный металл сварного шва путем использования технологии сварки неплавящимся вольфрамовым электродом (TIG). Локальный нагрев поверхности валиков сварных швов производится до состояния появления зеркала жидкой ванны, и путем прямолинейного перемещения вдоль оси сварного соединения осуществляется обработка всех сварных соединений. Исследованы особенности распределения твердости в зоне термического влияния сварных соединений из высокопрочных сталей и характер воздействия на них локального нагрева.

1. Свариваемость высокопрочной микролегированной стали S460M / В. Д. Позняков, С. Л. Жданов, А. В. Завдовеев [и др.] // Автоматическая сварка. 2016. № 12. С. 23–30.

2. Позняков, В. Д. Структура и свойства сварных соединений стали С390 (S355 J2) / В. Д. Позняков, С. Л. Жданов, А. А. Максименко // Автоматическая сварка. 2012. № 8. C. 7–11.

3. Исследование условий образования и развития холодных трещин в сварных соединениях высокопрочной стали методом акустической эмиссии / В. Ф. Мусияченко, Б. С. Касаткин, С. Л. Жданов [и др.] // Автоматическая сварка. 1981. № 7. С. 5–7.

4. Касаткин, Б. С. Низколегированные стали высокой прочности для сварных конструкций / Б. С. Касаткин, В. Ф. Мусиянченко. Киев: Техника, 1970. 188 с.

5. Мусиянченко, В. Ф. Дуговая сварка высокопрочных легированных сталей / В. Ф. Мусиянченко, Б. С. Касаткин. М.: Машиностроение, 1987. 368 с.

6. Кархин, В. А. Поведение водорода при сварке сталей / В. А. Кархин, А. М. Левченко. СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2024. 321 с.

7. Hydrogen Trapping Phenomena in Martensitic Steels / F. G. Wei, K. Tsuzaki, R. P. Gangloff, B. P. Somerday // Gaseous Hydrogen Embrittlement of Materials in Energy Technologies. Vol. 2: The Problem, Its Characterisation and Effects on Particular Alloy Classes. UK, Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2012. P. 493–525. https://doi.org/10.1533/9780857093899.3.493

8. Алдаие, Я. Растворимость водорода в свариваемых сталях / Я. Алдаие, В. А. Кархин, А. М. Левченко // Сварка и диагностика. 2022. № 3. С. 25–31.

9. Фролов, В. В. Поведение водорода при сварке плавлением / В. В. Фролов. М.: Машиностроение, 1966. 154 с.

10. Коротеев, А. О. Повышение эксплуатационных характеристик сварных соединений из высокопрочной стали / А. О. Коротеев, А. Г. Лупачев // Сварка и Диагностика: I Всерос. науч.-техн. конф. им. акад. РАН Н. П. Алешина (с международным участием) (Москва, 11–13 ноября 2024 года): сб. тезисов. М.: Изд-во МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2024. С. 93–95.