Термист Термомеханическое упрочнение арматурного проката технология, средства, разработка

УДК 621.78, 691.87, 693.554

Механические свойства сварного соединения С21 термомеханически упрочненного арматурного проката класса А500С

Н.М.Омесь, И.А.Гунькин, Н.П.Жильцов, А.В.Мамаев

Криворожский государственный горно-металлургический комбинат "Криворожсталь"

Арматурный прокат из стали марки Ст3пс подвергали термомеханическому упрочнению от уровня прочности 430 Н/мм² до 930 Н/мм². Из такого металла изготовляли стыковые сварные соединения, которые затем подвергали испытаниям на разрыв.

Версия для печати (doc)

Свариваемость арматурного проката ‑ это комплексный показатель, характеризующий ряд свойств металла, причем иногда ‑ противоречивых [1]. В настоящей работе рассмотрена склонность термомеханически упрочненного арматурного проката к разупрочнению при ручной дуговой сварке.

В качестве объекта исследований использовали термомеханически упрочненный арматурный прокат диаметром 12 мм из стали марки Ст3пс. Содержание углерода, марганца и кремния в исследуемой стали - 0.20, 0.62 и 0.07 % соответственно. Путем изменения температуры конца ускоренного охлаждения был получен арматурный прокат со значением временного сопротивления от 434 ÷ 480 до 891 ÷ 930 Н/мм². Из проката изготовляли образцы, часть из которых подвергали механическим испытаниям с определением σ_т (σ_0.2), σ_в, d₅ и d_р. Из оставшихся образцов изготовляли стыковое сварное соединение с накладками из стержней С21 по ГОСТ 14098 с односторонними швами, произведенными ручной дуговой сваркой. Длина соединяемых стержней составляла 300 мм, накладок ‑ 100 мм, расстояние между торцами стержней ‑ 10 мм. Сварку производили электродами УОНИИ‑13/45А диаметром 4 мм. Соединения подвергали испытаниям на разрыв с определением тех же параметров, что и для целых образцов. Кроме этого фиксировали место разрушения. Место разрушения могло быть следующим: по шву, в зоне термического влияния или по основному металлу. Оговоримся сразу, что “по шву” разрушений не было.

На первом этапе исследовали влияние режима сварки на прочность (временное сопротивление) сварного соединения. Для этого использовали прокат, термомеханически упрочненный до уровня 659 ÷ 686 Н/мм². Авторы не располагали средствами контроля режимов сварки, в связи с чем последние характеризовались качественным образом: “мягкий” или “жесткий”.

При “мягком” режиме сварку осуществляли более высоким током, главное внимание уделяли качеству сварочных швов. Металл в зоне сварного соединения разогревался (визуальная оценка) до температуры 1000 ÷ 1100 °C. Прочность изготовленного таким образом сварного соединения составила 457 ÷ 499Н/мм². Разрушение происходило в зоне термического влияния.

При “жестком” режиме был снижен сварочный ток, сварочные швы производили стараясь как можно меньше нагреть металл. Температура металла в зоне сварного соединения по окончанию сварки составляла 600 ÷ 700 °C. Прочность соединения после “жесткого” режима составила 570 ÷ 645 Н/мм². Разрушение также происходило в зоне термического влияния.

Таким образом, прочность соединения существенным образом зависит от применяемого режима сварки. Дальнейшие исследования производили с использованием “жесткого” режима.

На следующем этапе исследовали влияние степени упрочнения арматурного проката на механические свойства сварного соединения. Установлено, что при значении временного сопротивления более 768 Н/мм² предел текучести сварного соединения составляет 462 ÷ 541 Н/мм², временное сопротивление ‑ 566 ÷ 645 Н/мм², относительное удлинение в месте разрыва (пятикратное) ‑ 5 ÷ 13 %, равномерное удлинение отсутствует. Прочностные и пластические свойства сварного соединения в рассматриваемых случаях не зависят от прочности исходного металла. Разрушение происходит в зоне термического влияния.

При снижении временного сопротивления арматурного проката с 708 до 597 Н/мм² прочностные свойства сварного соединения остаются теми же, но пластические ‑ увеличиваются, оставаясь, однако, меньше, чем d₅ и d_р исходного проката. Разрушение происходит в зоне термического влияния.

Дальнейшее снижение значения временного сопротивления (менее 597 Н/мм²) приводит к тому, что разрушение сварного соединения начинает происходить по основному металлу, прочностные и пластические свойства всего соединения аналогичны свойствам исходного металла. Такое состояние обеспечивает отличную свариваемость по шкале ГОСТ 14098.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. При сварке термомеханически упрочненного арматурного проката существенное влияние на прочность соединения оказывает режим сварки. Неправильно подобранный режим может снизить прочность соединения на 108 ÷ 151 Н/мм².

2. Прочностные и пластические свойства металла в зоне термического влияния не зависят от прочности исходного проката. По-видимому, на эти свойства влияют только металлургические факторы [2].

3. Прочностные и пластические свойства всего сварного соединения зависят от прочности исходного проката. При этом, с точки зрения склонности к разупрочнению, можно выделить три состояния арматурного проката:

ÞОтличная свариваемость. Наблюдается в том случае, когда временное сопротивление арматурного проката меньше, чем временное сопротивление металла в зоне термического влияния. Разрушение сварного соединения происходит по основному металлу. Прочностные и пластические свойства сварного соединения такие же, как и у основного металла.

ÞПромежуточное состояние. Наблюдается в том случае, когда временное сопротивление арматурного проката больше, а предел текучести ‑ меньше, чем временное сопротивление металла в зоне термического влияния. Разрушение сварного соединения происходит в зоне термического влияния. Прочностные свойства соединения не зависят от прочности исходного проката, а пластические ниже, чем у основного металла.

ÞПрокат, свариваемый хрупко. Наблюдается в том случае, когда предел текучести арматурного проката больше временного сопротивления металла в зоне термического влияния. Разрушение сварного соединения происходит в зоне термического влияния. Прочностные свойства соединения не зависят от прочности исходного проката, а пластической деформации вне зоны термического влияния не происходит. Равномерное удлинение отсутствует. Удельная работа разрушения сварного соединения не зависит от длины свариваемых стержней.

Рис. 1. Прочность сварного соединения С21, изготовленного из арматурного проката различной прочности

Перечень ссылок

1. Высокопрочная арматурная сталь. Кугушин А.А., Узлов И.Г., Калмыков В.В., Мадатян С.А., Ивченко А.В. ‑ М.: Металлургия, 1986, с. 272.

2. Свариваемость термически упрочненной арматуры. Фридман А.М., Збо­ровский Л.А. // Бетон и железобетон, 1982, № 12, с. 12-14.

Опубликовано:

Механические свойства сварного соединения С21 термомеханически упрочненного арматурного проката класса А500С / Н.М.Омесь, И.А.Гунькин, Н.П.Жильцов, А.В.Мамаев // Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. труд. / Приднiпровська державна академiя будiвництва та архiтектури. ‑ Днiпропетровськ: 2002. ‑ Вып. 15. ч. 1, С. 90-93.

К началу страницы

Web-сайт “Термист” (termist.com)
Термомеханическое упрочнение арматурного проката

Отсутствие ссылки на использованный материал является нарушением заповеди "Не укради"

Редактор сайта: Гунькин И.А. (termist.com@gmail.com)