Analiza udarne žilavosti i kritičnog faktora intenziteta napona KIc kod feritno-austenitnih zavarenih spojeva različitim unosom toplote

DOI: https://doi.org/10.5937/vojtehg71-42358
Ključne reči: feritno-austenitni zavareni spoj, udarna žilavost, kritični faktor intenziteta napona KIc

Sažetak


Uvod/cilj: Kritična mesta konstrukcija izvor su mogućih defekata, pa se moraju uzeti u obzir pri proceni sigurnosti, gde će se sagledati najnepovoljniji eksploatacioni faktori i proceniti lokalna sigurnost spoja. Danas je sve učestalija primena raznorodnih spojeva u metalnim konstrukcijama. Zbog ekonomičnosti i ekologije, pri izgradnji energetskih, hemijskih ili nekih drugih postrojenja sve češće se sreću zavareni spojevi mikrolegiranih feritnih čelika sa visokolegiranim austenitnim čelicima. Odgovarajuća ispitivanja vršena su na rezervoarima za naftne derivate, koji se izrađuju od delova oplate od mikrolegiranog feritnog čelika i krovne konstrukcije od visokolegiranog austenitnog čelika.

Metode: U radu je izvršena eksperimentalna analiza širenja prsline kod feritno-austenitnog zavarenog spoja. Zavarivanje je izvedeno MIG postupkom zavarivanja sa dva različita unosa količine toplote, a korišćen je isti dodatni materijal MIG 18/8/6. Ispitivane su dve vrste zavarenih ploča. Navedene su karakteristike osnovnih, dodatnih i pomoćnih materijala i tehnologija zavarivanja. Izrađene su epruvete sa zarezom sa iniciranom greškom tipa prsline radi određivanja udarnih svojstava i parametara mehanike loma.

Rezultati: Sprovedena istraživanja imala su za cilj da uporede dobijene rezultate udarne žilavosti i žilavosti loma pri ravnoj deformaciji kod feritno-austenitnog zavarenog spoja. Data je i ocena dobijenih rezultata pri ispitivanju eksperimentalnih ploča koje su zavarene različitim unosom količine toplote. 

Zaključak: Rezultati ispitivanja jesu uspostavljanje zavisnosti geometrije pokretne prsline i uslova naprezanja za dalje širenje prsline. Omogućeno je određivanje iznosa parametara koji opisuju ponašanje materijala, kako u linearno-elastičnoj, tako i u elastično-plastičnoj mehanici loma.

Reference

-ASTM International. 1989. ASTM E813 (1989) Standard Test Method for JIc a Measure of Fracture Toughness. West Conshohocken, PA, USA: ASTM International.

-ASTM International. 2017. ASTM E399-90 (1997) Standard Test Method for Plane-Strain Fracture Toughness of Metallic Materials. Available at: https://doi.org/10.1520/E0399-90R97.

-ASTM International. 2019. ASTM E1820-18 Standard Test Method for Measurement of Fracture Toughness. Available at: https://doi.org/10.1520/E1820-18.

-ASTM International. 2021. ASTM E1152-95 Test Method for Determining J-R Curves (Withdrawn 1997) [online]. Available at: https://www.astm.org/standards/e1152 [Accessed: 20 January 2023].

-British Standards Institution (BSI). 2023. Multi-part Document BS 7448-Fracture mechanics toughness tests. London, UK: The British Standards Institution (BSI). Available at: https://doi.org/10.3403/BS7448.

Bukvić, A. 2012. Research of the influence of additional materials on the behavior of ferritic austenitic welded joints. Ph.D. thesis. Belgrade: University of Belgrade - Faculty of Mechanical Engineering (in Serbian).

Bukvić, A., Petrović, D., Radisavljević, I. & Dimitrić, S. 2022. Influence of heat input on the tensile properties of austenitic-ferritic welded joints. Vojnotehnički glasnik/Military Technical Courier, 70(2), pp.409-432. Available at: https://doi.org/10.5937/vojtehg70-36252.

Golubović, T., Sedmak, A., Spasojević-Brkić, V., Kirin, S. & Veg, E. 2018. Welded joints as critical regions in pressure vessels - case study of vinyl-chloride monomer storage tank. Hemijska industrija, 72(4), pp.177-182. Avaliable at: https://doi.org/10.2298/HEMIND171009006G.

-ISO. 2022. ISO 9016:2022 Destructive tests on welds in metallic materials - Impact tests - Test specimen location, notch orientation and examination [online]. Available at: https://www.iso.org/standard/81122.html [Accessed: 20 January 2023].

-Jesenice Ironworks. 2022. Additional welding materials, catalog. Jesenice Ironworks.

Jovičić, R. 2007. Analysis of the effect of cracks on the integrity of ferritic-austenitic welded joints. Ph.D. thesis. Belgrade: University of Belgrade - Faculty of Mechanical Engineering (in Serbian).

Kumar, Y., Venugopal, S., Sasikala, G., Albert, S.K. & Bhaduri, A.K. 2016. Study of creep crack growth in a modified 9Cr–1Mo steel weld metal and heat affected zone. Materials Science and Engineering: A, 655, pp.300-309. Available at: https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.12.053.

-Messer Tehnogas. 2008. Technical documentation: Shielding gases in welding. Belgrade, Serbia: Messer Tehnogas AD (in Serbian).

Miletić, I., Ilić, A., Nikolić, R.R., Ulewicz, R. Ivanović, L . & Sczygiol, N. 2020. Analysis of Selected Properties of Welded Joints of the HSLA Steels. Materials, 13(6), art.ID:1301. Available at: https://doi.org/10.3390/ma13061301.

Paris, P. & Erdogen, F. 1963. A Critical Analysis of Cracks Propagation Laws. Journal of Basic Engineering, 85(4), pp.528-533. Available at: https://doi.org/10.1115/1.3656900.

Rabbolini, S., Beretta, S., Foletti, S. & Riva, A. 2015. Short crack propagation in LCF regime at room and high temperature in Q & T rotor steels. International Journal of Fatigue, 75, pp.10-18. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2015.01.009.

Sedmak, A., Arsić, M., Milovanović, N., Opačić, M. & Đorđević, B. 2022. Structural Integrity Analysis of a Kaplan Turbine Cover. Procedia Structural Integrity, 37, pp.263-268. Available at: https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.083.

Smiljanić, M. 2006. Zaštitni gasovi u zavarivanju. In: DUZS Seminar, pp.36-43, July 2006. (in Serbian).

Zerbst, U., Klinger, C. & Clegg, R 2015. Fracture mechanics as a tool in failure analysis - Prospects and limitations. Engineering Failure Analysis, 55, pp.376-410. Available at: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2015.07.001

 

Objavljeno
2023/03/27
Broj časopisa
Vol. 71 Br. 2 (2023): april-jun
Rubrika
Originalni naučni radovi

Sva prava zadržana (c) 2023 Aleksandar G. Bukvić, Dalibor P. Petrović, Igor Z. Radisavljević, Saša S. Dimitrić

Creative Commons License

Ovaj rad je pod Creative Commons Autorstvo 4.0 međunarodnom licencom.

Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:

Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:

  1. Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
  2. Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
  3. Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).