PhD (Engineering), Head of Laboratory “Metallurgical science and heat treatment”
кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения и технологии материалов
postgraduate student, engineer-metallurgist of Laboratory “Metallurgical science and heat treatment”
аспирант, инженер-металловед лаборатории «Металловедение и термическая обработка»
PhD (Engineering), engineer of 1st category
кандидат технических наук, инженер 1-й категории
Doctor of Sciences (Engineering), Chief Scientific Secretary
доктор технических наук, главный ученый секретарь
postgraduate student
аспирант
Rotational friction welding is one of the promising technologies for the creation of high-quality welded joints, which is widely used in the pipe industry when producing wide nomenclature drill pipes of medium-carbon alloy steels. Despite the long-term application of this method by the Russian enterprises manufacturing this type of products, there are few published data in the scientific literature aimed at the detailed study of structural and mechanical heterogeneity of such compounds, including after various modes of their heat treatment.
The authors evaluated the structural and mechanical heterogeneity of welded joints of 30HGSA-40HN2MA steels tested to produce geological exploration drill pipes in the initial state and after the application of various temperature-time modes of induction annealing. The paper presents the results of hardness measurement in different areas of welded joint and the results of rupture test and impact-viscosity test.
During the study, the authors determined the peculiarities of phase transformations occurring in welded materials depending on the temperature and time factors that affected the degree of mechanical heterogeneity of the annealing zone and the level of mechanical properties, including the nature of impact fracture. It is shown, that, during the rupture tests, the mechanical properties of welded joints of 30HGSA-40HN2MA steels generally depend on the properties of thermomechanical impact zone of 30HGSA steel as the weakest area where the deformation is localized and the rupture occurs. The authors determined the formation of hardening structures during the induction annealing from the 40HN2MA steel side influencing the tendency for brittle fracture of the welded joint area. Optimal modes of heat treatment of this welded joint combination from the position of full-strength and reliability of the structure are recommended.
Ротационная сварка трением является одной из перспективных технологий создания высококачественных сварных соединений, которая широко используется в трубной промышленности при производстве бурильных труб широкой номенклатуры из среднеуглеродистых легированных сталей. Несмотря на длительное применение данного способа предприятиями России, производящими данный вид продукции, в научной литературе мало опубликованных данных, направленных на подробное изучение структурной и механической неоднородности подобных соединений, в том числе после различных режимов их термической обработки.
В работе произведена оценка структурной и механической неоднородности сварного соединения из сталей 30ХГСА-40ХН2МА, апробируемых для производства геологоразведочных бурильных труб, в исходном состоянии и после реализации различных температурно-временных режимов индукционного отжига. Приведены результаты измерения твердости в различных зонах сварного соединения, представлены результаты испытаний на разрыв и ударную вязкость.
В ходе выполнения исследований выявлены особенности фазовых превращений, происходящих в свариваемых материалах в зависимости от температурно-временных факторов, которые повлияли на степень механической неоднородности зоны отжига и уровень механических свойств, включая характер разрушения при ударе. Показано, что механические свойства сварного соединения сталей 30ХГСА-40ХН2МА при испытании на разрыв в целом определяются свойствами зоны термомеханического влияния стали 30ХГСА как наименее прочного участка, в котором локализуется деформация и происходит разрушение. Выявлено образование закалочных структур при индукционном отжиге со стороны стали 40ХН2МА, влияющих на склонность к хрупкому разрушению зоны сварного стыка. Рекомендованы оптимальные режимы термической обработки данного сочетания сварного соединения с позиции равнопрочности и надежности конструкции.