Установление причин трещинообразования в сварном соединении трубопровода, выполненного из различных марок сталей
DOI:
https://doi.org/10.54708/26587572_2026_812444Ключевые слова:
сварное соединение, дефект, трещина, механические испытанияАннотация
В данной работе определены причины трещинообразования в сварном соединении напорного трубопровода Ду×350, находившегося в эксплуатации более 70 лет и вышедшего из строя при работе в штатном режиме. Появление трещин обнаружено по монтажному сварному соединению трубных секций. Исследования показали, что сварка трубных секций трубопровода выполнена из стали ферритно-перлитного класса марки Ст4 с содержанием 75 % зерен феррита, относящихся к хорошо свариваемым материалам, и стали марки Ст5 с содержанием 28 % зерен феррита, относящейся к ограниченно свариваемым материалам. Полученные значения пределов прочности и текучести основного металла марки Ст4 и Ст5 соответствуют классам прочности К50 и К52, соответственно. На основе проведенных микроструктурных и фрактографических исследований показано, что сварка таких материалов отрицательно сказывается на качестве сварного соединения. Критическим дефектом, способствующим образованию трещины, явилась протяженная зона непровара глубиной ~3-4,5 мм, расположенная в корне сварного шва. Данный дефект, обнаруженный в зоне термического влияния стали марки Ст5, способствовал появлению концентраторов напряжений, которые привели к зарождению и развитию трещины, что послужило причиной технического отказа трубопровода.Библиографические ссылки
Khan M., Dewan M.W., Sarkar Md.Z. Effects of welding technique filler metal and post-weld heat treatment on stainless steel and mild steel dissimilar welding joint // Journal of Manufacturing Processes. 64, 1307–1321 (2021).
Ryabov V.R., Rabkin D.M. Welding of dissimilar metals and alloys. Moscow: Mashinostroenie, 1984. P. 241. (In Russian) [Рябов В.Р., Рабкин Д.М. Сварка разнородных металлов и сплавов. М.: Машиностроение, 1984. 241 с.].
Dijmarescu M.C. et al. Experimental study towards heterogeneous welded joint, case study: welding joint of carbon steel S235JR + AR with stainless steel 316L // Applied Mechanics and Materials. 811, 9–13 (2015). DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.811.9.
Kah P., Martikainen MS.J. Trends in joining dissimilar metals by welding // Applied Mechanics and Materials. 440, 269–76 (2013).
Bakhla M., Shukla Sh., Kumar B. Effect of electrode composition over performance of dissimilar stainlesssteel welds // Materials Today: Proceedings (2023). DOI: 10.1016/j.matpr.2023.08.164.
Mvola B., Kah P., Martikainen J., Suoranta R. Dissimilar high-strength steels: fusion welded joints, mismatches, and challenges // Reviews on Advanced Materials Science. 44, 146–59 (2016).
Giudice F.L., Missori S., Iannazzo D., Sili A. A review on fusion welding of dissimilar ferritic/austenitic steels: processing and wela zone metallurgy // Journal of Manufacturing and Materials Processing. 8, 96 (2024).
Шабалин, Е. А., Муратаев, Т. А., & Муратаев, Ф. И. (2021). Влияние количества интерметаллида CuAl2 на микротвердость сварного соединения. Materials. Technologies. Design, 3(2(4), 37–42. https://doi.org/10.54708/26587572_2021
Sharma C., Dwivedi D.K., Kumar P. Effect of post weld heat treatments on microstructure and mechanical properties of friction stir welded joints of Al-Zn-Mg alloy AA7039 // Materials and Design. 43, 134–143 (2013).
Khafizov A.R., Nazarova M.N., Tsenev A.N., Tsenev N.K. On the role of construction and metallurgical defects in the destruction of main pipelines. Science and technology of pipeline transportation of oil and petroleum products. 7(3), 24–31 (2017). (In Russian) [Хафизов А.Р., Назарова М.Н., Ценев А.Н., Ценев Н.К. О роли строительных и металлургических дефектов в разрушении магистральных трубопроводов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 7(3), 24–31 (2017)].
Skornyakov A.A., Zaynullina L.I., Gabdullin N.K., Kharisov R.A. Investigation of crack formation in welded joints of various grades of steels. Pipeline transport – 2025: Proceedings of the 20th International Scientific and Practical Conference. Ufa: UPPC “USPTU Publishing House”, Ufa State Petroleum Technical University, 527-528 (2025). (In Russian) [Скорняков А.А., Зайнуллина Л.И., Габдуллин Н.К., Харисов Р.А. Исследование трещинообразования в сварных соединениях различных марок сталей. Трубопроводный транспорт – 2025: Материалы XX Международной научно-практической конференции. Уфа: УНПЦ «Издательство УГНТУ», Уфимский государственный нефтяной технический университет, 527–528 (2025)].
Fetisova E.A., Lupachev A.G. Features of diffusion processes in welded joints made of dissimilar steels // Bulletin of the Belarusian-Russian University. 3(44), 79-87 (2014). (in Russian) [Фетисова А., Лупачев А.Г. Особенности диффузионных процессов в сварных соединениях из разнородных сталей // Вестник Белорусско-Российского университета. 3(44), 79–87 (2014)].
L.S. Livshits, A.N. Khakimov, Metal science of welding and heat treatment of welded joints. Moscow: Mashinostroenie, 1989. P. 336. (In Russian) [Лившиц Л.С., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений. М.: Машиностроение, 1989. 336 с.].
Sirohi S., Pandey Ch., Goyal A. A comparative study of two nuclear steel grades welded joints // Archives of Metallurgy and Materials. 65, 583–593 (2020).
Islam Sh.Sh.U., Khan N.Z., Siddiquee A.N. Review of heat treatment of welded sheet metals during past 15 years. Second Edition. Comprehensive Materials Processing. Elsevier, 2024. P. 41–56.
Molokov K.А., Novikov V.V., Dabalez M. Evaluation of the Occurrence of Initial Failures from Stress Concentrators in Welded Joints and Structural Elements // Advanced Engineering Research. 23(1), 41–54 (2023). (In Russian) [Молоков К.А., Новиков В.В., Дабалез М. Оценка появления начальных разрушений от концентраторов напряжений в сварных соединениях и элементах конструкций // Advanced Engineering Research. 23(1), 41–54 (2023)]. DOI: 10.23947/2687-1653-2023-23-1-41-54.
