автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Структурные изменения и механические свойства низколегированных сталей и их сварных соединений после термоциклической обработки

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ м 0 ___

2 2 ДЕН да

Институт физико-технических проблем Севера

на правах рукописи УДК 621.791.75.

Аргунова Анастасия Афанасьевна

СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ И ИХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПОСЛЕ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

05.02.01. - материаловедение (промышленность)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Якутск - 2000

Работа выполнена в Институте физико-технических проблем Севера (ИФТПС) Сибирского отделения Российской Академии наук

Научные руководители: кандидат технических наук О.И.Слепцов кандидат технических наук С.П.Яковлева

Официальные оппоненты: доктор технических наук М. П. Лебедев

кандидат технических наук В. Е. Михайлов

Ведущее предприятие: ОАО "Якутгазпром".

Защита диссертации состоится "14" декабря 2000 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета К 003.43.01 при Институте физико-технических проблем Севера СО РАН по адресу: 677891, г. Якутск, ул. Октябрьская, 1.

Отзывы на автореферат, заверенные гербовой печатью организации, просим присылать в двух экземплярах по указанному адресу; факс: (4112) 44-6665; e-mail: v.p.larionov@sci.yakutia.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ИФТПС СО РАН.

Автореферат разослан 14 ноября 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

К.003.43.01,

кандидат технических наук

К651W0-012,27,0

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Интенсивное освоение месторождений газа и нефти в районах с суровыми климатическими условиями происходит с применением большого количества сварных конструкций, особенно магистральных трубопроводов, в которых обычно используются низколегированные стали. Для безопасной эксплуатации таких металлоконструкций прежде всего необходимо обеспечение высокой сопротивляемости разрушению сварных соединений, а также соответствие их нормативным требованиям по конструкционной прочности.

Конструкционная прочность сварных соединений зависит в основном от свойств зоны термического влияния шва и определяется главным образом свойствами зоны перегрева. В этой зоне наблюдается снижение пластичности и ударной вязкости за счет значительного роста аустенитного зерна, образования закалочных структур, а также наличия высоких внутренних остаточных напряжений, возникающих в результате локального высокотемпературного воздействия термодинамического цикла сварки. Особенно чувствительны к термическому воздействию хладостойкие стали, вследствие чего ухудшение их механических свойств в зоне сварного шва может быть весьма значительным. Поэтому наряду с оптимальным тепловложением при сварке требуется проведение дополнительной послесварочной обработки, сближающей характеристики основного металла и металла сварного соединения.

Традиционно для этих целей используется термообработка. Наиболее распространенными видами термообработки сварных соединений металлоконструкций являются высокий отпуск и нормализация. Однако отпуск и нормализация, снижая остаточные напряжения в шве и околошовной зоне, практически не исправляют микроструктуру материала. Также охрупчивание металла сварных соединений можно заметно снизить, если предупредить укрупнение зерен, образование закалочных структур и насыщение околошовной зоны водородом, используя предварительный и сопутствующий подогревы. Все эти виды термообработок сварных соединений, улучшая свойства шва и закаленного участка, не обеспечивают равнопрочности сварного соединения. В связи с этим разработка научных основ и совершенствование технологий, направленных на оптимизацию механических свойств сварных соединений, представляет собой актуальную научную задачу, решение которой имеет важное практическое значение.

Одним из перспективных путей улучшения механических свойств и повышения ударной вязкости околошовной зоны сварных соединений хладостойких низколегированных сталей является метод термоциклической обработки (ТЦО), позволяющий целенаправленно изменять структуру и уровень остаточных напряжений в металле. Вместе с тем, несмотря на весьма значительный объем имеющейся информации о сущности явлений, протекающих при ТЦО, ее режимы не могут быть универсальными для различных типов сталей. Выбор режима ТЦО следует вести с учетом исходной структуры, т.е. для каждой конкретной стали или ее сварного соединения.

з

Цель работы. Цель настоящей работы заключается в исследовании и обосновании технологических параметров ТЦО, направленной на восстановление механических характеристик хладостойких низколегированных сталей после воздействия термического цикла сварки.

Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач:

1. Исследование структурных состояний и комплекса исходных механических свойств низколегированных сталей.

2. Исследование структурных превращений и свойств низколегированных сталей при различных режимах ТЦО после воздействия по термическому циклу сварки ("имитированные" образцы) для выбора параметров термоцикли-рования реальных сварных соединений.

3. Исследование структурных превращений при ТЦО сварных соединений низколегированных сталей во взаимосвязи с механическими свойствами и проведение сравнительного анализа с результатами термоциклирования "имитированных" образцов.

4. Выбор режимов ТЦО, обеспечивающих приближение структуры и свойств металла сварных соединений к основному металлу.

Научная новизна и практическая значимость.

Впервые проведены систематические исследования влияния ТЦО на структурное состояние и определяемые им механические свойства (прочность, пластичность, сопротивление разрушению) промышленных хладостойких сталей 10ХСНД, 14Х2ГМР, 20НГМФ и их сварных соединений.

Полученные данные дают более полное представление о процессах, происходящих при многократном нагреве-охлаждении низколегированных сталей с различной исходной структурой в области температур фазовых превращений.

Показано, что при использовании метода ТЦО возможно восстановление исходных качеств исследуемых сталей: метод весьма эффективно устраняет гетерогенность структуры (присутствие крупных кристаллов) и ухудшение свойств материала, обусловленных технологической наследственностью процесса сварки.

На основании полученных результатов обоснованы режимы ТЦО для каждой из исследованных низколегированных сталей, позволяющие удовлетворить условие сближения прочности основного металла и металла сварного соединения.

Методология исследования. Методология работы состоит в сопоставлении результатов исследований влияния электро- и печного термоциклирования (в последнем случае была собрана лабораторная установка на базе стандартных приборов и аппаратуры) на структуру и свойства модельных "имитированных" образцов, а также реальных сварных соединений. Основным критерием при этом был уровень соответствия получаемых структур и их характеристик исходным (для материала в состоянии поставки).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Совокупность экспериментальных данных по строению и свойствам низколегированных сталей с различной исходной дисперсностью структуры во взаимосвязи с процессами при сварке и последующей ТЦО.

2. Положение о том, что при ТЦО возможно эффективное восстановление структуры и свойств ЗТВ сварных соединений низколегированных сталей.

3. Предложенные режимы ТЦО сварных соединений исследованных низколегированных сталей, направленные на достижение равнопрочности металла сварных соединений и основного металла.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Ш Всесоюзной научно-технической конференции "Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий" (Запорожье, 1986г.), XIV Уральской школе металловедов-термистов "Фундаментальные проблемы физического металловедения перспективных материалов" (г. Ижевск, 1998 г.); международной конференции "Сварка и родственные технологии - в XXI век" (г. Киев, 1998 г.); международной конференции "Физико-технические проблемы Севера" (г. Якутск, 2000 г.).

Публикации. По теме диссертации имеется 6 публикаций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы и приложений. Она содержит 111 страниц, включая 38 рисунков, 11 таблиц, библиографию из 84 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрено влияние тепловых процессов на формирование структуры и свойств сварных соединений. Показано, что при сварке низколегированных сталей повышенной и высокой прочности в условиях низких климатических температур возрастает вероятность образования холодных трещин и снижается хладостойкость сварных соединений. Основные факторы, способствующие образованию холодных трещин в сварных соединениях, были исследованы в работах В. Н. Земзина, Б. С. Касаткина, Р. А. Козлова, А. М. Макары, Э. М. Макарова, В. Ф. Мусияченко, М. X. Шоршорова, И. Г. Гривняка и др. Вопросы хрупкой прочности исследованы в работах Г. А. Николаева, Н. О. Окерблома, Н. П. Щапова, С. А. Куркина, В. П. Ларионова, П. Г. Яковлева, Р. С. Григорьева, О. А. Бакши, В. И. Махненко, А. Н. Моношкова, Л. А.Копельмана и др. В этих работах отмечается, что причины хрупкого разрушения сварных соединений заключаются в интенсивном росте зерна и в неблагоприятных закалочных структурах, образующихся на участке перегрева зоны термического влияния из-за большой скорости охлаждения, а также высокотемпературной химической микронеоднородности, высоким уровнем напряжений, повышенном содержании водорода.

Металловедческие аспекты повышения хладостойкости сталей исследовались А.П.Гуляевым, Д.А.Литвиненко, Ю.А.Шульте и др. Взаимосвязь термокинетических процессов в сталях с вопросами прочности сварных соединений получила широкое освещение в работах В. И. Махненко, М. X. Шоршорова, Н. Н. Прохорова, Л. С. Лившица, Г. Л. Петрова, А. П. Аммосова и др. Технологические мероприятия по повышению хладостойкости сварных конструкций разрабатывались С. А. Островской, А. Г. Мазелем, В. Н. Матхановым, А. Я. Воловиком, А. А. Чекановым и др. Основным методом уменьшения возможности закаливаемости металла в сварном соединении является снижение скорости охлаж-

дения после сварки, достигаемое на практике либо увеличением погонной энергии при сварке, либо предварительным и сопутствующим подогревом изделия. Также для улучшения структуры и свойств сварных соединений применяют дополнительную термическую обработку: высокий отпуск и нормализацию. Все эти виды термообработок сварных соединений, улучшая свойства шва и закаленного участка, оставляют прочность мягкой прослойки ниже прочности основного металла и не обеспечивают равнопрочности сварного соединения и основного металла.

В последнее время интенсивно разрабатывается принципиально новый метод термообработки - термоциклическая обработка металлических сплавов, позволяющая существенно повысить прочность и снизить металлоемкость машиностроительных изделий и конструкций. Различным вопросам термоциклической обработки посвящены фундаментальные работы И.Н.Кидина, И.Н.Богачева, В.А.Лихачева, И.Н.Давиденкова и др.

Технологические процессы ТЦО состоят из операций многократных нагревов и охлаждений, режимы которых имеют два характерных отличия от традиционного метода термической обработки: а) отсутствие выдержки при постоянной температуре нагрева; б) осуществление многократных нагревов и охлаждений с оптимальными скоростями. Поэтому взамен такого технологического параметра, как выдержка при максимальной температуре нагрева, появился другой - оптимальное число термоциклов обработки или, с учетом скоростного фактора, интенсивность термоциклирования, то есть число термоциклов в единицу времени. Таким образом, термоциклической обработкой следует считать процесс термического воздействия, осуществляемого посредством непрерывного циклического изменения температуры и сопровождающегося многократными структурными или фазовыми превращениями в обрабатываемом материале при нагревах и охлаждениях с заданной скоростью. Целью такой обработки является получение необходимых изменений структурного, фазового или напряженного состояния материала, которые и будут определять в итоге его свойства.

Выбор температурных режимов ТЦО определяется прежде всего характером задачи, которую необходимо решить с ее помощью. Так, для совершенствования структуры и свойств сварных соединений из низколегированных сталей необходимо, чтобы верхняя температура цикла находилась как минимум в межкритическом интервале температур, а нижняя температура лежала несколько ниже АГ|. Число циклов определяют экспериментально по снижению дисперсности структуры ОШЗ.

На основе проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе обоснован выбор материалов, описаны методика проведения термоциклической обработки низколегированных сталей и их сварных соединений, а также использованные методы исследований структуры и определения механических свойств.

Для исследований были выбраны низколегированные конструкционные стали повышенной прочности с разной дисперсностью частиц карбидной фазы: 10ХСНД, 14Х2ГМР и 20НГМФ (табл.1). Эти стали наиболее часто использу-

ются в сварных металлоконструкциях в северном исполнении и поэтому представляют наибольший интерес для исследования. Для сваривания сталей 10ХСНД и 20НГМФ применяли электроды марки УОНИ 13/45, а для стали 14ХГМР - электрод марки АНП-2.

Таблица 1.

Химический состав исследуемых сталей

Материал Содержание легирующих элементов, %

С Мп Si Ni Cr Mo V Nb Cu

10ХСНД <0,12 0,50,8 0,81,10 0,50,8 0,60,9 - - - 0,40,6

14Х2ГМР 0,10,17 0,91,2 0,170,37 <0,3 1,41,7 0,450,5 0,03 - 0,10,3

20НГМФ 0,19 1,0 0,35 1,0 <0,3 0,22 0,11 - -

Имитацию температурного режима околошовной зоны, соответствующего охлаждению со скоростями, характерными для ручной дуговой сварки, проводили на образцах размерами 3x7x20 мм на испытательной машине ИМЕТ-1.

Температуры Ас) и Асз для каждой стали вычисляли по известным формулам для определения критических точек .

Ас = 723° - 450С - 7,08 Мп + 37,7 Si + 18,1 Cr + 44,2Мо + 8,95N¡ + 50,IV + 21,7Al + 3,18W + 297S - 830N - 11,5С- Si - 14,0Mn- Si -3,10Si- Cr - 57,9C -Mo + 6,77Si- Ni - 0,80Cr N - 27,4C- V + 30,8Mo- V - 0,84Cr2 - 3,46Mo2 - 0,46Ni2 - 28V2.

Ac3 = 912°-370C - 27,4Mn + 27,3Si - 6,35Cr - 32,7Ni +95,2V + 190TÍ + 72.0A1 + 64,5Nb + 5,57W + 332S +276P + 485N - 900B + 16,2C-Mn + 323C-SÍ + 15,4C -Cr + 48,ОС Ni + 4,32Si- Cr - 17,3S¡- Mo - 18,6Si-N¡ + 4,80Mn- Ni +40,5Mo-V + 174C2 + 2,46Mn2 - 6,86Si2 + 0,322Cr2+ 990Mo2 + l,24Ni2 - 60,2V2.

После определения верхних и нижних температур ТЦО осуществляли термоциклическую обработку на машине ИМЕТ-1 со скоростью нагрева WH = 10 град/сек до верхней температуры цикла Ттах = Ас1 + (50^70)°С с охлаждением до нижней температуры цикла Tm¡n = Ar) - (30-f-50)°C на воздухе (табл.2.). Температуру регулировали по показателям термопары, приваренной к образцу, и потенциометра КСП-4, включенного в цепь управления. Запись зависимости "Температура-время" давала возможность определения максимальной температуры в имитируемой околошовной зоне, температуры межкритического интервала термоциклирования, а также скорости нагрева и охлаждения. При ТЦО плотности тока значительно ниже, чем при имитации сварки, и процессов электропереноса не наблюдается. Исследуемые образцы подвергали термоциклической обработке по трем режимам, состоящим из 1,3,5 циклов нагрева и охлаждения (соответственно, режимы 1,2,3).

Таблица 2

Режимы термоциклической обработки

Материал Номер Температура термооб- Скорость на- Число

режима работки (Ас], Аг1), °С грева; град/сек циклов

10ХСНД 1 Нагрев до 820 10 1

2 Охлаждение до 410 10 3

3 10 5

14Х2ГМР 1 Нагрев до 820 10 1

2 Охлаждение до 415 10 3

3 10 5

20НГМФ 1 Нагрев до 790 10 1

2 Охлаждение до 380 10 3

3 10 5

Для проведения печной термоциклической обработки низколегированных сталей и их сварных соединений применялась экспериментальная установка, состоящая из следующих частей:

1) муфельной печи типа СНОЛ-1.6, 2.0, 0,8/9 - М1У42 с максимальной температурой нагрева до 900°С;

2) универсального вольтметра В7-21, для удобства контроля за температурой проградуированного в градусах Цельсия;

3) аппарата точечной сварки для приваривания хромель-алюмелевой термопары к исследуемому образцу (нулевой спай - в сосуде со льдом).

Исследуемые образцы с контрольным образцом с приваренной термопарой одновременно закладываются в печь, предварительно нагретую до максимальной температуры Ттах = 900°С. После достижения верхней температуры цикла Ттах = Ас; + (50+70)°С все исследуемые образцы вместе с контрольным образцом удаляются из печи. Образцы охлаждают до нижней температуры цикла Tmin = Ari - (30-г50)°С, и закладывают обратно в печь, если необходимо дальнейшее циклирование, или до комнатной температуры, если необходим 1 цикл.

Исследование микроструктуры образцов проводили на оптическом микроскопе "Neophot - 21", а также в режиме вторичных электронов на растровом электронном микроскопе "JXA - 50А". Растровая электронная микроскопия использовалось и для анализа поверхностей изломов образцов после испытаний на растяжение. Механические испытания на растяжение цилиндрических образцов без надреза проводили на испытательной машине "Instron-1195". Микротвердость образцов измеряли с помощью микротвердомера ПМТ-3 при нагрузке на индентор 1Н.

Сертификатные данные на низколегированные стали не позволяют достаточно уверенно определить температурный интервал эксплуатации с определенной нагрузкой, так как обычно содержат только данные по ударной вязкости. Интересен с этих позиций предложенный венгерским государственным стандартом MSZ 4926-76 расчет параметра приведенной прочности Wc по ме-

ханическим характеристикам, позволяющий оценить сопротивляемость хрупкому разрушению и отнести материал к определенному классу прочности:

3 к ) <4 4, < {аI )

Здесь сгт - предел текучести; сг„ - предел прочности; с1т -диаметр образца при равномерном удлинении; с1и - диаметр образца в момент разрушения.

Для расчета параметров приведенной прочности были проведены механические испытания на растяжение цилиндрических образцов без надреза на машине "1пз1гоп-1195 "при температурах испытания 20° С, 0° С, -20° С, -400 С, -60°С, -70° С.

Все количественные данные получены как усредненный результат для трёх-шести образцов.

В третьей главе исследовано структурное состояние и определены механические характеристики исследуемых сталей в исходном состоянии и после ТЦО. Эти образцы сталей являются контрольными: эффективность режимов ТЦО в дальнейшем оценивали по степени приближения получаемых структур и свойств к исходным.

а б в

Рис.1. Микроструктура исследуемых сталей в состоянии поставки: а - 10ХСНД, б - 14Х2ГМР, в - 20НГМФ: х250.

На рис.1, представлены картины исходных структур сталей, имеющих различную дисперсность карбидной составляющей: ферритно-перлитную (10ХСНД), бейнитную (14ХГМР) и ферритно-бейнитную (20НГМФ). В табл.3 приведены результаты механических испытаний указанных сталей.

Таблица 3

Характеристики прочности, микротвердость и приведённая прочность сталей в исходном состоянии

Материал ат, МПа ов. МПа Ну, МПа \Ус, МПа

10ХСНД 400 540 205 130

14Х2ГМР 600 700 230 175

20НГМФ 470 650 230 110

Характер температурных зависимостей \Ус (рис.2) подтверждает хладостойкие свойства рассматриваемых сталей.

Следует отметить, что сталь 20НГМФ легирована 0,11% ванадия, кото-

250

у-И4Х2ГМР |

200 • *

[2 150

2 .—,-- 1

и

§ юо ~~-|20НГМФ |

50 -

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 !

туе |

Рис.2. Температурные зависимости приведённой прочности

сталей в исходном состоянии.

рый является сильным карбидообразующим элементом. Наличие частиц карбидов должно способствовать более эффективному измельчению зерна при ТЦО. Следует ожидать наибольшей чувствительности этой стали к проведению ТЦО и, соответственно, значительного улучшения показателя \Ус.

Четвертая глава посвящена анализу изменения структуры и свойств имитированных образцов и реальных сварных соединений в процессе термо-циклирования.

Сталь 10ХСНД. Как при имитации, так и при воздействии реального термического цикла сварки, сталь испытывает значительный рост аустенитно-го зерна и приобретает крупнозернистую структуру с сеткой феррита по границам бывших зерен аустенита и с участками продуктов промежуточного превращения (рис.3,а), наличие которых приводит к увеличению микротвердости

ю

Рис.3. Микроструктура околошовной зоны сварного соединения из стали ЮХСНДв состоянии после сварки (а) и после ТЦОпо различным режимам: 6-1 цикл, в - 3 цикла, г- 5 цикелов; х 250.

% та а

СОСТО»Е МАШУИЛА

в ш ш

СОГОИЕ MATHWnA

Рис.4. Микротвердость стали 10ХСНД в исходном состоянии (I) и в сварном соединении:11 - околошовная зона (ОШЗ), III- V - ОШЗ после ТЦО но режимам 1-3; а - имитированные образцы; б - реальные сварные соединения..

(рис.4). Из рис.4 также видно удовлетворительное совпадение результатов, полученных для имитированных образцов и сварных соединений.

и

Термоциклирование сопровождается гомогенизацией структуры (рис.5,б,в) вследствие диссоциации цементита и понижением микротвердости. Наибольшая идентичность исходной и термоциклированной структур получена при 3 циклах. При большем числе циклов изменяется морфология перлита: происходит рост частиц цементита. Микростроение изломов становится

а б в

Рис.5. Строение цементита сварного соединения из стали 10ХСНДв исходном состоянии (а), после термоциклической обработки по 3 циклам (б) uno 5 циклам (в): хЮОО.

менее однородным, что видно из рис.бв, иллюстрирующего грубый рельеф поверхности разрушения образцов после 5 циклов ТЦО. Из сопоставления этих результатов со значениями Wc (рис.7) наиболее предпочтительным следует считать режим трехкратного термоциклирования.

•\-> Л:

~ "..С Г

bimlte ттМ

»ж

VA

■ '-Hijr

.JSfí'

<s

а б в

Рис.б.Строение изломов термоциклированных сварных соединений из стали 10ХСНД: а - 1 цикл; б - 3 цикла; в - 5 циклов; хЗОО

Рис. 7. Приведённая прочность стали 10ХСНД в исходном состоянии (I), в околошовной зоне сварного соединения (II) и после ТЦО по режимам 1-3 (III-V).

Сталь 14Х2ГМР. После термического воздействия по циклу сварки мелкозернистая структура стали трансформируется в крупноигольчатую (рис.8,а) с высокой твердостью (рис.9) и низким уровнем сопротивления разрушению (рис.10).. Перераспределение углерода вследствие трехкратного термоциклиро-вания привело к устранению закалочных структур и созданию достаточно мелкозернистой структуры (8,6). Вместе с тем в ней еще прослеживаются границы бывшего аустенитного зерна. При пяти циклах ТЦО образуется более

Рис.8. Микроструктура околошовной зоны сварного соединения из стали 14Х2ГМР в состоянии после сварки (а) и после ТЦО по режимам 3 (б) и 5 (в, г) циклов: а-в - х250; г - хЗООО.

з ш ш

СОСТОИМ №ТН*1АГИ

а ж ш.

состанс ммвгиадл

Рис.9. Микротвердость стали 14Х2ГМР в исходном состоянии сварном соединении: II - ОШЗ, Ш-У - ОШЗ после ТЦО по режимам 1 имитированные образцы; б - сварные соединения.

3.

(I) и в 3; а -

однородная бейнитная структура с мелкими частицами цементита (рис.8,в,г), происходит обособление зерен структурно свободного феррита, что отражается на строении фрактограмм в виде увеличения размеров элементов ямочного излома (рис.11). При печном термоциклировании (рис.9,б)

Рис.10. Приведённая прочность стали 14Х2ГМР в состоянии поставки (I), в околошовной зоне сварного соединения (II) и после ТЦО по режимам 1-3 (Ш-У).

СОСТОЯНИЕ МАТЕРИАЛА

значения микротвердости обработанных и исходных образцов практически выравниваются. С учетом возрастания значений \*/с следует считать оптимальным для данной стали проведение пятикратной ТЦО. Таким образом, эффективность ТЦО стали с дисперсной бейнитной структурой оказалась несколько ниже по сравнению с эффективностью ТЦО ферритно-перлитной стали 10ХСНД.

Сталь 20НГМФ. В исходном состоянии эта микролегированная ванадием сталь имеет смешанную бейнитную и слабополосчатую ферритную структуру,

а б

Рис.11. Строение изломов термоциклированных сварных соединений из стали 14Х2ГМР: а - 3 цикла, 6-5 циклов; хЗОО.

которая после сварки сменяется структурой бейнита с различной протяженностью тонких цементитных пластин (рис. 12,а,б). Как уже отмечалось, ванадий является сильным карбидообразующим элементом. Частицы карбидов являют-

Рис. 12. Микроструктура околошовной зоны сварного соединения из стали 20НГМФ в состоянии после сварки (а, 6) и после ТЦО по трем ииклам Св.г); а.в - х250: 6.г -хЗООО.

ся зародышами новых зерен аустенита, а также сдерживают их рост при нагреве, что способствует измельчению структуры. Очевидно, что этим обусловлена

Рис. 13.Микротвердость стали 20НГМФ в исходном состоянии (I) и в сварном соединении: II-01113, 111-У - ОШЗ после ТЦО по режимам 1-3; реальное сварное соединение.

Рис. 14. Приведённая прочность стали 20НГМФ в исходном состоянии lue сварном соединении: II - ОШЗ, III- У - после ТЦО по режимам 1-3.

Большая, по сравнению с предыдущими сталями, чувствительность стали 20НГМФ к термоциклированию. Микротвердость резко снижается уже после первого цикла (рис.13), а структура приобретает однородность после третьего за счет фрагментации цементита (рис.12). Большая эффективность ТЦО в случае стали 20НГМФ подтверждается получением значений \Ус, превышающих исходные (рис.14), что не наблюдалось ни для одной из других рассмотренных сталей. Фрактографически это проявилось в более мелкоямочном

Ca"-'" Я-;

. «ei.-*.

\

а б

Рис.15. Строение изломов термоциклированного сварного соединения из стали 20НГМФ: а -1 цикл, б - 3 цикла; хЗОО.

строении излома (рис.15). Формирование такой поверхности разрушения является свидетельством хорошего сопротивления материала разрушению.

Результаты, полученные на основе анализа структуры и микротопографических особенностей изломов сварных соединений, подтверждаются уровней достигаемой прочности (табл. 4).

Таблица 4.

Значения механических характеристик сварных соединений _ исследуемых сталей после ТЦО_

материал

состояние 10ХСНД 14Х2ГМР 20НГМФ

материала <7В, От, Ов, от,

МПа МПа МПа МПа МПа МПа

исходное 605 460 750 630 730 575

сварка 580 575 740 720 725 720

1 цикл 580 530 730 695 720 670

3 цикла 590 500 ' 735 670 715 630

5 циклов 595 520 730 640 715 625

Рекомендованные режимы ТЦО сварных соединений для сталей 10ХСНД, 14Х2ГМР, 20НГМФ (табл.5) переданы ОАО "Якутгазпром".

Таблица 5.

Рекомендуемые режимы термоциклической обработки исследованных низколегированных сталей

Материал СВАРКА

Толщина Марка Диаметр и,

листа, мм электрода электрода,мм А В

10ХСНД 20 УОНИ 4 200 30

13/55

14Х2ГМР 16 АНП-2 4 170 23

20НГМФ 16 УОНИ 4 170 23

13/55

Материал ТЦО

Верхняя Нижняя Скорость Охлаж- Число

температура температура нагрева, дение циклов

циклирования Т °Г 1 max, циклирования Т • °Г -1 ГП1П, ^ град/с

10ХСНД 820 410 10 на воздухе 3

14Х2ГМР 820 415 10 на воздухе 5

20НГМФ 790 380 10 на воздухе 3

Основные результаты и выводы

1. Выявлены различия структуры низколегированных сталей 10ХСНД, 14Х2ГМР и 20НГМФ в исходном состоянии во взаимосвязи с механическими свойствами. Стали различаются дисперсностью эвтектоида: наибольшей дисперсностью характеризуется 14Х2ГМР, наименьшей - 10ХСНД. Соответственно наилучшие значения прочности и хладостойкости имеет сталь 14Х2ГМР. Приведённая прочность Wc стали остаётся стабильной до -70°С. Для сталей 10ХСНД и 20НГМФ значения Wc ниже на 25 - 40 %, но также достаточно стабильны при понижении температуры.

2. Показано, что при проведении ТЦО с использованием как печного, так и электронагрева в диапазоне температур диффузионных превращений эвтек-тоидного типа, происходит измельчение крупнозернистой структуры, возникающей после воздействия на исследуемые стали термического цикла сварки. Это приводит к улучшению комплекса механических свойств сварных соединений и их приближению к характеристикам исходного материала.

3. Выявлено, что важным фактором повышения эффективности термоциклической обработки является наличие частиц второй фазы, таких как карбиды ванадия: для металла сварных соединений стали 20НГМФ, микролегированной ванадием, способствующим образованию карбидов, в результате ТЦО получено увеличение удельной энергии разрушения по сравнению с основным металлом.

4. Предложены режимы ТЦО сварных соединений из сталей 10ХСНД, 14Х2ГМР, 20НГМФ, позволяющей сблизить прочностные характеристики металла шва и основного металла за счет создания более однородных структур с дисперсной карбидной фазой:

- для стали 10ХСНД рекомендовано 3-кратное термоциклирование в межкритическом интервале температур от 820°С до 410°С;

- для стали 14Х2ГМР рекомендован режим 5-кратного термоциклирования в диапазоне температур 820°С до 415°С;

- для стали 20НГМФ рекомендовано 3-кратное термоциклирование в диапазоне температур 790°С до 380°С.

Рекомендации по ТЦО сварных соединений из исследованных сталей переданы в ОАО "Якутгазпром".

Таким образом, метод ТЦО является эффективным инструментом для совершенствования структуры и свойств низколегированных сталей и их сварных соединений.

Основные публикации по теме диссертации.

1. Белов В.В., Слепцов О.И., Аргунова A.A. Влияние термоциклической обработки на структуру околошовной зоны низколегированных сталей // Тезисы докл. Ш Всесоюзной научно-технической конференции. "Новые конструкционные стали и сплавы, и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий". - Запорожье, 1986. - С.159.

2. Слепцов О.И., Саввинов И.Т., Аргунова A.A. Влияние типа присадочного материала на структуру зоны термического влияния и линии сплавления сварных соединений стали 13ХГМР // Технология и свойства материалов техники Севера . - Якутск.: ЯНЦ СО РАН, 1990. - С. 30-33.

3. Семенов Я.С., Сивцев М.Н., Аргунова A.A. Влияние электропереноса на хладостойкость околошовной зоны при электродуговой сварке // ЖЭТФ. -1993,-№ 1.-С. 154-160.

4. Аргунова A.A., Слепцов О.И. Об улучшении структуры околошовной зоны сталей 10ХСНД, 14Х2ГМР, 20НГМФ термоциклированием //Тезисы докладов Х1У Уральской школы металловедов-термистов. "Фундаментальные проблемы физического металловедения перспективных материалов".- Ижевск, 1998. -С. 211-212.

5. Сивцев М.Н., Слепцов О.И., Саввинов И.Т., Аргунова A.A. Влияние типа присадочного материала на структуру З.Т.В. высокопрочной низколегированной стали / / Тезисы докладов международной конференции. "Сварка и родственные технологии в XXI век ".- Киев, 1998. - С.117 .

6. Слепцов О.И., Аргунова A.A. Особенности изменения структуры З.Т.В. сварных соединений низколегированных сталей после термоциклической обработки // Труды международной конф. "Физико-технические проблемы Севера". -ч. 1. - Якутск, 2000. - С. 134-142.

ь

Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл.п.л. 1,25. Тираж 120. Заказ №33.

Лицензия серии ПД № 00840 от 10.11.2000 г.

Якутский филиал «Издательство СО РАН» 677891, г.Якутск, ул. Петровского, 2 тел/факс: (411-2) 26-24-96

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА (ТЦО) СТАЛЕЙ И

СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

1.1. Влияние термического цикла сварки на формирование структуры и свойств сварных соединений.

1.2. Процессы при послесварочной термообработке сварных швов и виды ТЦО.

1.3. Влияние ТЦО на структуру и механические свойства конструкционных сталей и их сварных соединений; цель и и задачи исследования.

Глава 2. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ

ЧАСТЬ.

2.1. Выбор материалов и режимы сварки.

2.2. Эксперименты по ТЦО

2.3. Определение механических характеристик.

2.4. Металлографические и фрактографические исследования.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЦО НА СТРУКТУРУ И

СВОЙСТВА НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ 10ХСНД, 14Х2ГМР И 20НГМФ.

3.1. Структура низколегированных сталей 10ХСНД, 14Х2ГМР и 20НГМФ в исходном состоянии и после ТЦО.

3.2. Механические свойства низколегированных сталей 10ХСНД, 14Х2ГМР и 20НГМФ в исходном состоянии и после

Выводы к главе 3.

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЦО НА СТРУКТУРУ И

СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ НИЗКОЛЕГИРО

ВАННЫХ СТАЛЕЙ 10ХСНД, 14Х2ГМР, 20НГМФ.

4.1. Структура, микротвердость и разрушение сварных соединений из ферритно-перлитной стали 10ХСНД в зависимости от режимов ТЦО.

4.2. Структура, микротвердость и разрушение сварных соединений из бейнитной стали 14Х2ГМР в зависимости от режимов ТЦО.

4.3. Структура, микротвердость и разрушение сварных соединений из микролегированной бейнитно-ферритной стали 20НГМФ в зависимости от режимов ТЦО.

4.4. Прочность и пластичность термоциклированных сварных соединений из сталей 10ХСНД, 14Х2ГМР, 20НГМФ и рекомендуемые режимы ТЦО.

Выводы к главе 4.

В связи с освоением месторождений газа и нефти в районах с суровыми климатическими условиями возникает необходимость использования большого количества сварных конструкций, особенно магистральных трубопроводов, для выполнения которых обычно используются низколегированные стали. Для обеспечения безопасной эксплуатации таких металлоконструкций прежде всего необходимо знание свойств материала, характеризующих его способность сопротивляться разрушению, а также предъявление высоких нормативных требований к конструкционной прочности сварных соединений.

Конструкционная прочность сварных соединений определяется свойствами зоны термического влияния околошовной зоны шва и лимитируется в основном свойствами околошовной зоны, а точнее зоны перегрева. В этой зоне наблюдается снижение пластичности и ударной вязкости сталей за счет значительного роста аустенитного зерна, образования закалочных структур, а также наличия внутренних остаточных напряжений, образовавшихся в результате высокотемпературного локального воздействия термодинамического цикла сварки. Особенно чувствительны к термическому воздействию хладостойкие стали, вследствие чего ухудшение их механических свойств в зоне сварного шва может быть весьма значительным. Поэтому наряду с оптимальным тешювложением при сварке требуется проведение дополнительной послесварочной обработки, сближающей характеристики основного металла и металла сварного соединения.

Традиционно для этих целей используется термообработка. Наиболее распространенными видами термообработки сварных соединений металлоконструкций являются высокий отпуск и нормализация. Однако отпуск и нормализация, снижая остаточные напряжения в шве и околошовной зоне, полностью не исправляют Микроструктуру материала. Также охрупчивание металла сварных соединений можно заметно снизить, если предупредить укрупнение зерен, образование закалочных структур и насыщение околошовной зоны водородом, используя предварительный и сопутствующий подогревы. Все эти виды термообработок сварных соединений, улучшая свойства шва и закаленного участка, оставляют прочность мягкой прослойки ниже прочности основного металла и не обеспечивают равно-прочности сварного соединения. В связи с этим разработка научных основ и совершенствование технологий, направленных на оптимизацию механических свойств сварных соединений, представляет собой актуальную научную задачу, решение которой имеет важное практическое значение.

Одним из перспективных путей улучшения механических свойств и повышения ударной вязкости околошовной зоны сварных соединений хладостойких низколегированных сталей, является метод термоциклической обработки (ТЦО), позволяющий целенаправленно изменять структуру и уровень остаточных напряжений в металле.

Отличия ТЦО от известного метода термической обработки заключаются в многократности нагревов и охлаждений с оптимальными скоростями и в отсутствии выдержек при максимальных температурах нагрева. Принципиально важная особенность термоциклической обработки состоит в том, что в ее процессе осуществляются многократные структурные и фазовые превращения в металлах и сплавах. Причем в одних случаях происходят только структурные изменения в результате ускоренных нагревов и охлаждений, в других - структурные и фазовые изменения в результате прохождения неполных фазовых переходов с различной степенью завершенности или полных многократных фазовых превращений с оптимальными скоростями. Целью данной обработки является получение необходимых изменений структурного, фазового или напряженного состояния материала, которые и будут в итоге определять его свойства.

Вместе с тем, несмотря на весьма значительный объем имеющейся информации о сущности явлений, протекающих при ТЦО, ее режимы не могут быть универсальными для различных типов сталей. Выбор режима ТЦО следует вести с учетом исходной структуры, т.е. для каждой конкретной стали или ее сварного соединения.

Исходя из вышеизложенного, цель настоящей работы сформулирована как исследование технологических параметров ТЦО, направленной на восстановление механических характеристик хладостойких низколегированных сталей после воздействия термического цикла сварки.

Для достижения поставленной цели требуется решение следующих задач:

1. Исследование структурных состояний и комплекса исходных механических свойств низколегированных сталей.

2. Исследование структурных превращений и свойств низколегированных сталей при различных режимах ТЦО после воздействия по термическому циклу сварки ("имитированные" образцы) для выбора параметров термоциклирования реальных сварных соединений.

3. Исследование структурных превращений при ТЦО сварных соединений низколегированных сталей во взаимосвязи с механическими свойствами и проведение сравнительного анализа с результатами термоциклирования "имитированных" образцов.

4. Выбор режимов ТЦО, обеспечивающих приближение структуры и свойств металла сварных соединений к основному металлу.

Работа состоит из четырех глав.

В первой главе дан обзор современных представлений о влиянии тепловых процессов на формирование структуры и свойств сварных соединений. Показано, что при сварке низколегированных сталей повышенной и высокой прочности возрастает вероятность образования холодных трещин и снижается хладостойкость сварных соединений вследствие интенсивного роста зерна и появления неблагоприятных закалочных структур, образующихся на участке перегрева зоны термического влияния.

Дано обоснование перспективности метода термоциклической обработки как способствующего измельчению крупнозернистых гетерогенных структур в сварных соединениях и сближению их механических свойств со свойствами основного металла.

На основе анализа имеющихся данных по использованного ТЦО для улучшения комплекса свойств сталей и сварных соединений сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе обоснованы выбор материалов, режимы имитации термоцикла сварки и получения реальных сварных образцов, рассчитаны критические точки ТЦО, описаны методики проведения термоциклической обработки выбранных сталей и их сварных соединений, а также использованные методы исследований структуры и определения механических свойств.

В третьей главе проведено исследование структуры сталей в исходном состоянии и после ТЦО во взаимосвязи с механическими характеристиками; полученные данные использованы как контрольные при анализе влияния ТЦО на имитированные и сварные образцы.

Четвертая глава посвящена анализу изменения структуры и свойств имитированных образцов и реальных сварных соединений в процессе тер-моциклирования. Выявлено влияние структурных изменений на микромеханизмы разрушения. Дано обобщение результатов работы в виде рекомендаций по сварке исследованных сталей и последующей термоциклической обработке сварных соединений.

Диссертация выполнена в рамках плановых тем НИР ИФТПС СО РАН 1.11.5.2. "Разработка методов и способов определения свойств конструкционных и высокопрочных материалов и новых технологий для повышения прочности, надежности и долговечности машин и конструкций при 8 одновременном снижении материалоемкости", раздел 2 (№ гос. per. 01900030964) и 1.11.1.10 "Разработка методов моделирования неравновесных процессов в гетерогенных материалах и создание новых материалов, технологий и основ оптимального проектирования для повышения надежности и работоспособности конструкций и машин, работающих под действием статических и динамических нагрузок в условиях Севера", (№ гос. per. 01960013299).

Основные результаты и выводы

1. Выявлены различия структуры низколегированных сталей 10ХСНД, 14Х2ГМР и 20НГМФ в исходном состоянии во взаимосвязи с механическими свойствами. Стали различаются дисперсностью эвтектоида: наибольшей дисперсностью характеризуется 14Х2ГМР, наименьшей - 10ХСНД. Соответственно наилучшие значения прочности и хладостойкости имеет сталь 14Х2ГМР. Приведённая прочность \¥с стали остаётся стабильной до -70°С. Для сталей 10ХСНД и 20НГМФ значения Wc ниже на 25 - 40 %, но также достаточно стабильны при понижении температуры.

2. Показано, что при проведении ТЦО с использованием как печного, так и электронагрева в диапазоне температур диффузионных превращений эвтектоидного типа, происходит измельчение крупнозернистой структуры, возникающей после воздействия на исследуемые стали термического цикла сварки. Это приводит к улучшению комплекса механических свойств сварных соединений и их приближению к характеристикам исходного материала.

3. Выявлено, что важным фактором повышения эффективности термоциклической обработки является наличие частиц второй фазы, таких как карбиды ванадия: для металла сварных соединений стали 20НГМФ, микролегированной ванадием, способствующим образованию карбидов, в результате ТЦО получено увеличение значений приведенной прочности по сравнению с основным металлом.

4. Предложены режимы ТЦО сварных соединений из сталей 10ХСНД, 14Х2ГМР, 20НГМФ, позволяющей сблизить прочностные характеристики металла шва и основного металла за счет создания более однородных структур с дисперсной карбидной фазой: для стали 10ХСНД рекомендовано 3-кратное термоциклирование в межкритическом интервале температур от 820°С до 410°С; для стали 14Х2ГМР рекомендован режим 5-кратного термоцикли-рования в диапазоне температур 820°С до 415°С; для стали 20НГМФ рекомендовано 3-кратное термоциклирование в диапазоне температур 790°С до 380°С.

Рекомендации по ТЦО сварных соединений из исследованных сталей переданы в ОАО "Якутгазпром".

Таким образом, метод ТЦО является эффективным инструментом для совершенствования структуры и свойств низколегированных сталей и их сварных соединений.

1. Аммосов А.П. Термодеформационные процессы и разрушение сварных соединений. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1988. - 135 с.

2. Аснис А.Е., Иващенко Г.А. Повышение прочности сварных конструкций. Киев: Наукова думка, 1985. - 256 с.

3. Баранов A.A. Фазовые превращения и термоциклирование металлов. Киев, Наукова думка, 1974.

4. Бокштейн С.З. Диффузия и структура металлов. М.: Металлургия, 1973. - 20 с.

5. Викулин A.B., Солнцев Ю.П. Методика выбора конструкционных сталей для работы при низких температурах. Ленинградский технологический институт холодильной промышленности // Металловедение и термическая обработка металлов. № 11. - 1990. - С. 3841.

6. Винокуров В.А. Отпуск сварных конструкций для снижения напряжений. М.: Машиностроение, 1973. - 213 с.

7. Винокуров В.А. Сварочные деформации и напряжения. М.: Машиностроение, 1968. - 236 с.

8. Воловик А.Я. Технологические дефекты и их влияние на сопротивляемость сварных конструкций хрупким разрушениям при низких температурах. // Качество, надежность и долговечность в машиностроении. Красноярск: Красноярское кн. изд-во, 1970. - С. 3-14.

9. Волченко В.Н., Макаров Э.Л., Шип В.В. и др. Сварка и свариваемые материалы. М.: Металлургия, 1991. - 528 с.

10. Гапонов Ю.Н., Марченко В.Г. и др. Влияние ТЦО на критические точки сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. -№ 7. 1987. - С. 10-12.

11. Гатовский K.M. Учет структурных превращений металла при определении сварочных деформаций и напряжений // Сварочное производство. 1973.- № 11.- С. 3-6.

12. Грабин В.Ф. Особенности структурных превращений при сварке. Курс лекций для специалистов-сварщиков. Киев: Наукова думка, 1976.-55 с.

13. Грабин В.Ф., Денисенко А .В. Металловедение сварки низко- и среднелегированных сталей. Киев: Наукова думка, 1978. - 270 с.

14. Григорьев P.C., Ларионов В.П., Сосин Т.С., Яковлев П.Г. Термопластическое упрочнение конструкционных сталей, работающих при низких температурах. Новосибирск: Наука. Сибирское отд. -1974.-48 с.

15. Григорьев P.C., Ларионов В.П., Уржумцев Ю.С. Методы повышения работоспособности техники в северном исполнении. Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1987. - 253 с.

16. Зайффарт П., Касаткин О.Г. Расчетные модели для оценки вязкости разрушения низко- и среднелегированного металла шва в зависимости от его состава и структуры // Сварочное производство. -1995.- № 6.-С. 10-12.

17. Земзин В.И., Шрон Р.З. Термическая обработка и свойства сварных соединений. Л.: Машиностроение, 1978. - 252 с.

18. Касаткин Б.С., Мусияченко В.Ф. Низколегированные стали высокой прочности для сварных конструкций. Киев: Техника, 1970. -170 с.

19. Касаткин Б.С., Мусияченко В.Ф., Вахнин Ю.Н. Повышение надежности и долговечности сварных конструкций на основе применения высокопрочных сталей // Надежность и долговечность машин и сооружений. Вып.1. - Киев: Наук, думка, 1982. - С. 1019.

20. Касаткин Б.С. и др. Оптимальные термические циклы сварки сталей 14Х2ГМР и 14ХМНДФР // Автомат, сварка. 1972. - № 4. - С. 14-17.

21. Касаткин B.C., Волков В.В. Влияние последующего подогрева на стойкость сварных соединений стали 14Х2ГМР против образования трещин // Автомат, сварка. 1977. - № 12. - С. 39-41.

22. Касаткин О.Г., Винокур Б.Б., Тимошенко В.Л. Расчетные модели для определения критических точек стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 1984. - № 1. - С. 20-22.

23. Касаткин О.Г., Миходуй Л.И. и др. Сопротивляемость замедленному и хрупкому разрушению металла ЗТВ высокопрочных сталей типа 14Х2ГМР // Автомат.сварка. 1995. - № 2. - С. 7-10.

24. Касаткин О.Г., Мусияченко В.Ф. Расчет режима сварки высокопрочной низколегированной стали // Автомат, сварка. 1977. - № 10. - С. 1-5.

25. Коноплева Е.В., Энтин Р.И. и др. Термоциклическая обработка низкоуглеродистых сталей с закалкой из межкритического интервала температур // Металловедение и термическая обработка металлов. 1988. - № 8. - С. 47-49.

26. Коноплева Е.В., Энтин Р.И., Баязитов В.М., Коган Л.И., Спасский М.Н. Термоциклическая обработка низкоуглеродистых мартенсит-но-бейнитных сталей // Металловедение и термическая обработка металлов. № 7. - 1987. - С. 6-10.

27. Куркин С.А. Технология изготовления сварных конструкций. М.: Машгиз, 1962. - 151 с.

28. Ларионов В.П. Сварка и проблемы вязкохрупкого перехода. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. - 593 с.

29. Ларионов В.П. Электродуговая сварка конструкций в северном исполнении. Новосибирск: Наука, 1986. - 256 с.

30. Ларионов В.П., Барашков П.Н., Аммосов А.П. Влияние термического цикла сварки на механические свойства сталей 14Г2САФ и14Х2ГМР // Металловедение и термическая обработка металлов. -1987.-№9.-С. 60-61.

31. Лебедев В.К., Скульский Ю.И. и др. Местная термообработка сварных стыков газопроводных труб диаметром 1420 мм // Автомат. сварка 1977. - № 10. - С. 38-40.

32. Лившиц Л.С. Металловедение для сварщиков (сварка сталей) М.: Машиностроение, 1979. - 253 с.

33. Лившиц Л.С., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термообработки сварных соединений. М.:'Машиностроение, 1989. - 336 с.

34. Лобанов Л.М., Миходуй Л.И., Гордонный В.Г. Состояние и перспективы применения в сварных конструкциях высокопрочных сталей с улучшенной свариваемостью // Автомат, сварка. 1998.-№ 12. - С. 29-34.

35. Мазель А.Г., Полузьян Ж.А., Николаев Т.П. Технологические мероприятия при сварке трубопроводов в зимних условиях // Стр-во трубопроводов. 1979. - № 11. - С. 31-33.

36. Мазель А.Г., Полузьян Ж.А., Рахманов A.C. Определение необходимости предварительного подогрева и его температуры при сварке стыков магистральных трубопроводов // Стр-во трубопроводов. -1971.-№7. -С. 36-37. .

37. Макара A.M. Исследование природы холодных трещин при сварке закаливающихся сталей // Автомат, сварка. № 2. - 1960.

38. Макаров Э.Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей. М.: Машиностроение, 1981. - 247 с.

39. Макарова Л.И., Кирилова Н.В. Исследование распределения значений локальной относительной деформации вдоль образца сварногосоединения при одноосном растяжении // Сварочное производство. 1996.-№7.-с. 9-11.

40. Матросов Ю.И., Литвиненко Д.А., Голованенко С.А. Сталь для магистральных трубопроводов. М.: Металлургия, 1989. - 288 с.

41. Михайлов В.Е., Лепов В.В. и др. Замедленное разрушение металлоконструкций. Новосибирск: Изд-во СО РАН, ОИГГМ, 1999. -224 с.

42. Мусияченко В.Р., Миходуй Л.И. Дуговая сварка высокопрочных легированных сталей. М.: Изд-во Машиностроение, 1987.

43. Мусияченко В.Ф., Адеева Л.И., Грабин В.Ф. Тонкая структура и механические свойства сварных соединений высокопрочности стали 14Х2ГМР // Автомат, сварка. 1978. - № 12. - С. 1-6.

44. Насибов А.Т., Попова Л.В., Карчевская Н.И. Способы повышения вязкости и прочности низкоуглеродистой стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 1987. - № 7. - С. 2-4.

45. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Расчет, проектирование и изготовление сварных конструкций. М.: Высшая школа, 1971.-760 с.

46. Новиков В.И., Гиренко B.C. Сварные конструкции. Киев: Наукова думка, 1984. - 4.2. -72 с.

47. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия, 1978. - 392 с.

48. Панин В.Е., Плешанов B.C., Кобзева С.А. Формирование микрополосовых структур в деформируемых сварных соединениях аусте-нитных сталей // Сварочное производство. 1997. - № 3. - С. 9-11.

49. Патон Б.Е. Современные направления повышения прочности и ресурса сварных конструкций // Автомат, сварка. 2000. - № 9-10. -С. 3-9.

50. Портер Л.Ф., Добковский Д.С. Регулирование размера зерна тер-моциклированием // Сверхмелкое зерно в металлах. Пер. с англ. -М.: Металлургия, 1973. С. 135-163.

51. Походня И.К. Проблемы сварки высокопрочных низколегированных сталей. Сучастне матер¡алознавство XXI стор1ччя.- Киев: Нау-кова думка, 1998.- С. 31-69.

52. Руссиян A.B., Луговской В.П. Сварка и термическая обработка сварных соединений. М.: Стройиздат, 1976.

53. Сапожников С.З., Пережогин Л.А., Карапетян П.Г. Расчет технологических режимов "маятниковой" термоциклической обработки стальных деталей // Металловедение и термическая обработка металлов. 1986. - № 5. - С. 8-10.

54. Семенов Я.С., Сивцев М.Н., Аргунова A.A. Влияние электропереноса на хладостойкость околошовной зоны при электродуговой сварке // Журнал экспериментальной и теоретической физики. -1993.-№ 1.-С. 154-160.

55. Слепцов О.И. Технологическая прочность сварных соединений при низких температурах. Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1984. - 104 с.

56. Слепцов О.И., Аргунова A.A. Особенности изменения структуры ЗТВ сварных соединений низколегированных сталей после термоциклической обработки // Труды международной конф. "Физико-технические проблемы Севера".

57. Слепцов О.И., Михайлов В.Е. и др. Повышение прочности сварных конструкций для Севера. Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1989. -223 с.

58. Смагорницкий М.Е. Термопластическая обработка с циклическими фазовыми перекристаллизациями в процессе производственной тонколистовой стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 1990. - № 10. - С. 10-17.

59. Смагорницкий М.Е., Кудряшов C.B., Кулиничев В.И. Структура и свойства низколегированных сталей после термической и термодеформационной циклической обработки // Металловедение и термическая обработка металлов. 1989. - № 12. - С. 5-7.

60. Стеренбоген Ю.А., Демченко В.Ф., Абдуллах В.М. Исследование процесса образования химической неоднородности при кристаллизации металла шва // Автомат, сварка. 1977. - № 2. - С. 5-8.

61. Тихонов A.C., Белов В.В. и др. Термоциклическая обработка сталей, сплавов и композиционных материалов. М.: Наука, 1984. -188 с.

62. Тылкин М.А., Большаков В.И., Одесский П.Д. Структура и свойства строительной стали. М.: Металлургия, 1983. - 287 с.

63. Федотова М.А., Аммосов А.П., Ларионов В.П. и др. Структурные превращения и свойства материалов по сварке. Препринт. Якутск: ЯНЦСОРАН, 1991.-25 с.

64. Федюкин В.К. Термоциклическая обработка сталей и чугунов. Л.: ЛГУ, 1977. - 144 с.

65. Фуджита Ю., Юриока Н. Новейшие разработки сталей и сварочных материалов для повышения целостности конструкций // Автомат, сварка.-2000. -№9-10.-С. 145-151.

66. Холл В., Кихара X. и др. Хрупкие разрушения сварных конструкций. М.: Машиностроение, 1974. - 320 с.

67. Хромченко Ф.А., Корольков П.М. Технология и оборудование для термической обработки сварных соединений. М.: Энергоатомиз-дат., 1997. - 200 с.

68. Ширяев В.И., Пилецкая И.Б., Каменецкая Д.С. Влияние термоцик-лирования на механические свойства железа // Металловед, и тех-нич. обраб. металлов. 1987. - № 1. - С. 17-19.

69. Шоршоров М.Х., Белов В.В. "Фазовые превращения и изменения свойств стали при сварке". -Атлас. Изд-во "Наука", Москва, 1972. -220 с.

70. Шоршоров M.X., Чернышова Т.А., Красовский А.И. Испытание металлов на свариваемость. — М.: Металлургия, 1972. 240 с.

71. Шульте Ю.А. Хладостойкие стали. М.: Металлургия, 1970. - 224 с.

72. Щапов Н.П. Надежность сталей против хрупкого разрушения и сравнительная оценка их хладноломкости // Научные проблемы сварки и специальной металлургии. 4.1. - Киев: Наук, думка. -1970.-С. 167-176.

73. Campbell J.B. Welding of high-strength and wear -resistant quenched and tempered steels // Australian welding. 1985. - 30. - № 3. - P. 3540.

74. Goods S.H., Brown L.M. The nucleation of cavities by plastic deformation//Acta met. 1979.-27. -№ 3.-P. 1-15.

75. Hirth J.P. Effect of hydrogen on properties of iron and steel // Proc. of 2nd Conf. On Metal Trans. A. 1980. - Vol. LLA. - P. 1501-1520.

76. Hrivnak I., Matsuda F., Ikeuchi K. Investigation of M-A Constituent in High Strength Steel Welds // Trans. JWRI. 1992. - 21. - № 2. - P. 9.

77. Olson D.L., Maroef L., Lensing C. Hydrogen Management in High Strength steel Weldments // Proc. of Seminar "Hydrogen Management in Steel Weldments, DSTO. Melbourne, Australia. - Oct. 22-25, 1996. -P. 3-21.

78. Yurioka N., Suzuki H., Ohshita S., Saito S. Determination of necessary preheating temperature in steel welding // Welding J. 1983. - V. 62. -№ 6.-P. 147-153.1. АКТоб использовании результатов работ НИР

79. В результате выбранные режимы сварки и ТЦО позволили удовлетворить условию сближения прочности основного металла и сварного соединения, что увеличивает срок безотказной работы газопровода.

80. От ОАО "Якутгазпром" Главнымидаенер1. Ж. Черемкин

81. Зав. производ. отд., к.х.н.1. Романов

82. От ИФТПС Зав.отд. ХМиК, к.т.н.1. А.И.Левин1. Старший научный сотрудник1. А.А. Аргунова