Выгодное использование гипербарических условий процесса при сварке высоких температур.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 12434 (2022) Цитировать эту статью

891 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Гипербарическая сварка используется для различных сталей во многих подводных условиях в качестве процесса ремонтной сварки. Можно провести разницу между мокрыми и сухими процессами сварки. Из-за повышенного давления окружающей среды эти процессы имеют свои особенности, которые влияют на характеристики охлаждения и проникновения. Положительное использование этих эффектов за пределами подводных применений в настоящее время редко рассматривается в науке и приложениях. Представленная работа устанавливает эти преимущества на основе более прочной конструкционной стали и характеризует влияние на микроструктуру соединяемой стали S700MC и на механические свойства соединения. Будет показано, что гипербарическую среду можно использовать для большей ориентации сварного шва по глубине листа. Кроме того, будет показано, что это изменение приводит к изменению охлаждения, что само по себе влияет на механические свойства сварного шва.

Сварка в гипербарических условиях окружающей среды уже много лет применяется при подводном производстве и ремонте. В связи с местом выполнения, под водой, для выполнения сварного шва иногда необходимо очень сложное вспомогательное оборудование1. Различают разные виды процессов подводной сварки, например сварку в сухой и влажной среде2. Оборудование для сварки в сухой атмосфере может быть очень сложным, похожим на мини-станок для ручной сварки1,3. Кроме того, за последнее десятилетие возросла исследовательская деятельность в области подводной сварки2, рис. 1. Количество опубликованных статей увеличилось и достигло примерно 80, которые, как ожидается, будут публиковаться в год в 2020 году.

Исследования подводной сварки (данные до первого квартала 2020 г.)2.

Одной из тем исследований является технологическое влияние водосодержащей атмосферы и повышенного давления окружающей среды4. Кроме того, было показано, что повышенное давление окружающей среды приводит к значительному уменьшению длины дуги при том же сварочном напряжении3,5,6,7,8,9. Помимо влияния на ток и напряжение, можно также показать влияние повышенного давления на образование брызг10.

В области материалов было показано явное влияние содержания водорода на морфологию микроструктуры, шероховатость поверхности и поведение трещин высокопрочных сталей, которые в основном исследуются11,12,13,14,15. Аксельсен и др. показали, что подходящие значения вязкости для разных уровней давления могут быть достигнуты с использованием различных типов присадочного металла для высокопрочной стали трубопровода X7016. Кроме того, они показали, что глубина проплавления сварного шва увеличивается из-за повышенного давления16, и оценили некоторые практические последствия, такие как заполнение корневых зазоров и уменьшение количества слоев. Они предложили первую теорию повышенного проникновения и сосредоточились на эффектах течения в расплаве. Установлено, что за счет повышенного давления поток направлен вниз, образуя более глубокое проникновение.

Кроме того, расширяется и круг материалов, включаемых в различные расследования. Например, была исследована сварка медных или алюминиевых сплавов17 и дуплексных нержавеющих сталей18,19 в условиях гипербарического процесса. Для алюминиевых сплавов можно предположить выгодное использование гипербарической сварки в диапазоне более низких давлений до 10 бар для уменьшения пор, что является ключевой проблемой сварки алюминия17.

Для некоторых материалов существует потребность в дополнительных исследованиях, таких как сварка молибденовых сплавов в условиях гипербарического процесса20 и сварка плакированных трубопроводов из нескольких материалов21.

Однако положительное преимущество в сварочном производстве из-за повышенного давления окружающей среды мало рассматривается в исследованиях, но оно представляет интерес, поскольку значительное увеличение плотности энергии в дуге может быть реализовано за счет эффекта укорочения дуги и соответствующего возможного напряжения. увеличивать. Кроме того, повышенное давление окружающей среды приводит к сужению дуги и, таким образом, к увеличению локальной плотности энергии.