NAUKAISTRAŽIVANJERAZVOJ SCIENCERESEARCHDEVELOPMENT Tanja Tomić, Slobodan Kralj, Zoran Kožuh, Ivica Garašić, Gašpar Brumec OPTIMIZACIJA PARAMETARA ZA MAG POSTUPAK ZAVARIVANJA ČELIKA API 5L X80 WELDING PARAMETER OPTIMIZATION FOR WELDING API 5L X80 STEEL Originalni naučni rad / Original scientific paper Adresa autora / Author's address: UDK / UDC: 621.791.7:669.14 Tanja Tomić, Slobodan Kralj, Zoran Kožuh, Ivica Garašić, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Sveučilište u Zagrebu, Ivana Lučića 1, 10000 Zagreb, Hrvatska. Rad primljen / Paper received: Jun 2013. Gašpar Brumec , IMR Hamburg, Bullenkoppel 16, Hamburg, Deutschland. Ključne reči: MAG zavarivanje, API 5L X80, parametri zavarivanja. Keywords: MAG welding; API 5L X80, welding parameters. Izvod Abstract U radu je obrađena problematika zavarivanja čelika povišene čvrstoće koji se koristi za izgradnju cjevovoda. Također je obrađeno područje odabira dodatnih materijala, zaštitnih plinova i parametara zavarivanja u svrhu postizanja optimalnih mehaničkih značajki zavarenih spojeva i izbjegavanja specifičnih nepravilnosti i problema koji su uobičajeni kod čelika povišene čvrstoće. Sagledan je utjecaj različitih udjela CO2 u Ar na mehanička svojstva materijala, statično vlačni pokus, tvrdoću i žilavost te na izgled zone zavara. U eksperimentalnom dijelu izrađeni su uzorci prema normi HRN EN ISO 15614-1 na temelju kojih su uz odgovarajući plan pokusa izrađene epruvete za mehanička ispitivanja. Osnovne nezavisne varijable u planu pokusa bili su unos topline, temperatura predgrijavanja i vrsta zaštitnog plina. Opseg mehaničkih ispitivanja bio je mjerenje udarne radnje loma, mjerenje tvrdoće prema HV10 i makroanaliza uzoraka. Zavarivanje je provedeno na robotskoj stanici u laboratorijskim uvjetima pri čemu su izrađeni odgovarajući upravljački programi. Nakon provedbe ispitivanja određeno je optimalno područje parametara zavarivanja za čelik API 5L X80. This paper reflects on the weldability of high strength pipeline steels. The goal of this paper is to establish optimum welding parameters, by choosing the suitable filler material, shielding gas and welding current, for achieving the best mechanical properties and to avoid specific discontinuities that can appear in the welding zone of those steels. The extent of the mechanical testing included measuring of the impact energy, hardness and analysis of macro samples regarding the weld bead geometry. Welding was conducted in laboratory conditions using a robotic welding cell. The welding samples were cut out and measurements were conducted for defining the optimum welding parameters area regarding the API 5L X80 steel.. UVOD INTRODUCTION Moderni MAG (Metal Active Gas) postupci zavarivanja sve se češće primjenjuju pri zavarivanju cijevi velikih promjera izrađenih od čelika povišene čvrstoće, čija namjena u obliku cjevovoda je transport nafte ili plina na veće udaljenosti s većim kapacitetom protoka. Cijev je zatvorena jedinica uobičajenog kružnog presjeka koja može biti napravljena iz odgovarajućeg materijala, poput čelika ili plastike. Cjevovod je duga linija spojenih segmenata cijevi, pumpi, ventila, kontrolnih uređaja, i ostalih naprava i uređaja potrebnih za funkcionalnost sistema [1]. Modern MAG (Metal Active Gas) welding processes are more often implemented for welding high strength pipeline steels. Through the history of time regarding the pipelines development and application, a huge role plays the year 1920, when the first electric arc welding process was developed. By using this procedure it was possible to achieve a non-leakage pipeline. Until this day, many changes were implemented with the goal to improve the media transportation with the accent on rising the safety and ecological aspects. Kroz povijesni razvoj primjene i postavljanja cjevovoda, veliku ulogu igra godina 1920 kada je razvijen elektrolučni postupak zavarivanja kojim je bilo moguće ostvariti nepropusni cjevovod osposobljen za Systems for quality assurance and improving of the welded joints were developed and the safety issue of the pipeline has risen. The pipelines are operated through computer systems and today it is possible to ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE 3/2013, str. 101-113 101 NAUKAISTRAŽIVANJERAZVOJ Svim kombinacijama parametara zavarivanja koji su korišteni u eksperimentalnom dijelu ovog rada dobiveni su zavareni spojevi koji zadovoljavaju zahtjeve prema normi HRN EN ISO 15614-1 [12]. Sve epruvete nakon provedenog statičko vlačnog pokusa pukle su u osnovnom materijalu, što potvrđuje da su zadovoljeni kriteriji norme. Ispitivanjem udarne radnje loma u metalu zavara i zoni utjecaja topline dobiveni su rezultati koji potvrđuju da se smanjivanjem udjela CO2 u mješavini s argonom pozitivno utječe na vrijednosti URL u metalu zavara, kao i zoni utjecaja topline. Najveći utjecaj na povišenje vrijednosti URL u metalu zavara imalo je smanjenje udjela CO2 u zaštitnoj plinskoj mješavini na 8%. SCIENCERESEARCHDEVELOPMENT effect on the impact energy takes place in the weld metal and heat affected zone. The biggest influence recorded for the welded sample using 8% CO2 / Ar mixture. Experimental states that were conducted with less CO2 in Ar resulted in less slag forming on the weld bead surface. Changing the heat input no significant changes of the impact energy were recorded. Though, with a reduced heat input higher impact energy levels were obtained. This proves that it is necessary to follow instructions for welding high strength steels. The weldability of the steel API 5L X80, after analyzing all the results, is found to be good. Stanja pokusa izvedena s manjim udjelima CO2 u zaštitnoj plinskoj atmosferi rezultirala su zavarenim spojevima s manjom količinom troske na površini zavara. Varijacijom unosa topline nisu se ostvarile značajne razlike u vrijednostima URL. Ipak, smanjenim unosom topline dobile su se nešto veće vrijednosti URL što dokazuje da je potrebno pratiti preporuke u postupcima zavarivanja visokočvrstih čelika i čelika povišene čvrstoće. Zaključno je kako je zavarljivost čelika API 5L X80, na temelju analiziranih rezultata provedenih eksperimenata, ocijenjena kao dobra. LITERATURA / REFERENCES [1] Liu, H.: Pipeline Engineering, Taylor & Francis e-Library, 2005. [2] Tomić Kovačević, T.: Utjecaj sadržaja vodika na zavarljivost čelika API 5L X80, Ph.D. Thesis, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture, University of Zagreb 2012. [3] Garašić, I.; Kralj, S.; Kožuh, Z.: Suvremeni postupci MIG/MAG zavarivanja, Zavarivanje vol. 54, HDTZ, 2011. [4] Panić, V.: Utjecaj plinova pri zavarivanju na svojstva zavara; Magistral Thesis, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture, University of Zagreb, 2001. [5] Ćorić, D.; Filetin, T.: Materijali u zrakoplovstvu – interna skripta; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture, University of Zagreb, 2010. [6] Iljkić, D.; Prilog razvoju procjene mehaničkih svojstava poboljšanog čelika i čeličnog lijeva; Ph. D. Thesis, University of Rijeka, 2010 [7] Novosel, M.; Krumes, D.: Posebni čelici, University of Mechanical Engineering in Slavonski brod, 1998. [8] Kuzman, V.: Diploma Thesis, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture, University of Zagreb, 2012. [9] Felber, S.: Pipeline Engineering; Austria, 2009. [10] Cajner, H.: Višekriterijsko adaptivno oblikovanhe planova pokusa, Doctoral Thesis, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture, University of Zagreb, 2011. [11] Rujnić-Sokele, M.: Utjecaj parametara razvlačnog puhanja na svojstva PET boca, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture, University of Zagreb, 2008. [12] Brumec, G.; Diploma Thesis, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture, University of Zagreb, 2012. [13] …..: API 5L , Specification for pipelines, 42nd edition, 2000. [14] …..: Material certificate API 5L X80, Voestalpine Grobblech GmbH, EN 10204, july, 2009. [15] Garašić, I.: Osjetljivost čelika X70 na hladne pukotine pri mokrom podvodnom zavarivanju; Ph.D. Thesis, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture, University of Zagreb, 2008. [16] …..: HRN EN ISO 15614-1: 2007; Specifikacija i kvalifikacija postupaka zavarivanja za metalne materijale – Ispitivanje postupka zavarivanja - 1. Dio [17] …..:The physics of welding; International Institute of Welding, Pergamon Press, 1. Edition 1984 [18] …..: HRN EN 15614-1 2007; Specifikacija i kvalifikacija postupaka zavarivanja za metalne materijale- Ispitivanje postupka zavarivanja- 1. Dio ZAVARIVANJE I ZAVARENE KONSTRUKCIJE 3/2013, str. 101-113 113
© Copyright 2024 Paperzz
