The influence of temperature-time parameter of welded joints thermal treatment on strength-related characteristics of chromium-molybdenum and low-alloy manganese steels

Abstract

The article deals with the analysis of the dependence of strength-related characteristics of welded joints from chromium-molybdenum steel (ASTM A335 Grd. P5) and low-alloy manganese steel (S355J2G3 EN10025-2) upon the parameters of heat treatment. Steel mechanical properties after post-weld heat treatment were analyzed. Chromiummolybdenum (Cr – 5 %) steel and structural low-alloy manganese steel (Mn – 1.4 %) was selected as a target. The steels of various classes widely applicable in oil industry were selected. At the beginning, samples were welded applying the same process. When welded, all the samples were heat treated. Tempering for each sample was performed by applying different temperature and exposure time. For analysis systemization the parameter of temperature-time P was applied. It was calculated for each heat treatment mode. After post-weld heat treatment each sample was tested subject to tensile and impact strength. P-dependence of mechanical properties of each steel sample was examined. It was determined that tensile strength and impact strength decreases by increasing P value. It showed the drop of mechanical properties value upon considerable increase of tempering temperature or application of a very long exposure time. Keywords: welded joints, temperature-time parameter, tempering, tensile strength, impact strength.

Straipsnyje pateikta chrommolibdeninio plieno (ASTM A335 Gr. P5 ) ir mažai manganu legiruoto plieno (S355J2G3 EN10025-2) suvirintųjų jungčių stiprumo charakteristikų priklausomybės nuo terminio apdorojimo parametrų tyrimo medžiaga. Buvo tiriamos plienų mechaninės charakteristikos po terminio apdorojimo. Tyrimo objektu buvo pasirinkti labai plačiai naftos pramonėje naudojami skirtingų klasių plienai – chrommolibdeninis plienas ir mažai manganu legiruotas konstrukcinis plienas. Iš pradžių bandiniai buvo suvirinti vienodu procesu. Po to įtempiams sumažinti tiriamieji bandiniai buvo termiškai apdoroti. Kiekvienas bandinys atleistas esant skirtingai temperatūrai ir išlaikymo trukmei. Tyrimams susisteminti buvo panaudotas temperatūros ir laiko parametras P, apskaičiuotas kiekvienam terminio apdorojimo režimui. Po terminio apdorojimo buvo atlikti kiekvieno pavyzdžio tempimo ir smūginio tąsumo bandymai. Ištyrėme šių plienų kiekvieno bandinio mechaninių charakteristikų priklausomybę nuo temperatūros ir laiko parametro P. Buvo nustatyta, kad tempimo stiprumo riba ir smūginis tąsumas mažėja didinant parametro P reikšmę. Tai parodė, kad plieno mechaninių charakteristikų reikšmės mažėja, gerokai padidinus atleidimo temperatūrą arba labai pailginus išlaikymo trukmę. Taip pat buvo nustatyta, kad suvirintųjų jungčių terminio apdorojimo tokiais režimais, kai temperatūros ir laiko parametro P reikšmės vienodos, kiekvieno iš tiriamųjų plienų suvirintųjų jungčių stiprumo charakteristikų reikšmės panašios.