Особливості структуроутворення при наплавленні сталі (заліза) на титан із плазмово-напиленими покриттями в технології отримання стикового з’єднання біметалевих пластин «титан – сталь»
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.275510Ключові слова:
біметал титан – сталь, багатопрохідне зварювання, бар’єрний прошарок, інтерметалідні фази, границя розділуАнотація
Об’єкт дослідження – структуроутворення при наплавленні сталі (заліза) на титан із плазмово-напиленими покриттями для отримання стикового з’єднання біметалевих пластин «титан – сталь». Проблема, що вирішувалася, – створення технології нанесення бар’єрного прошарку між титаном і сталлю для отримання бездефектного з’єднання встик крайок біметалічних листів вуглецевої сталі, плакованих шаром титану, в умовах дугового або плазмового наплавлення вуглецевої сталі на титан. Нанесення бар’єрного прошарку виконували методами плазмового напилення сталевого дроту або залізного порошку. При цьому наносили покриття товщиною 150…750 мкм на титані Grade2, на яке наплавляли дуговим та плазмовим наплавленням шари товщиною 1–2 мм із матеріалів, аналогічних напиленим. Встановлено, що при напиленні із подальшим наплавленням сталевого дроту або залізного порошку, основними технологічними факторами усунення тріщин в отриманому з’єднанні, є товщина напиленого покриття та величина погонної енергії наплавлення. Проведено підбір товщини напиленого покриття (не менш 400…600 мкм) із наступним плазмовим наплавленням сталевого дроту ER70S-6 діаметром 1.0 мм або порошку заліза CNPC-Fe200 при погонній енергії до ~200…250 Дж/мм. Отримано бездефектний перехідний шар від титану до сталі. Він являє собою суцільний прошарок товщиною 50–60 мкм, що складається з інтерметалідів FeTi і FeTi2, а також β-фази титану з підвищеним вмістом заліза, що зберігає певну пластичність без тріщин та інших дефектів. За допомогою розробленого підходу з’єднання біметалевих крайок «титан – сталь» планується виготовлення шовних біметалевих труб магістральних трубопроводів для транспортування нафтової та газової сировини, видобутої зі свердловин
Посилання
- Pasang, T., Pramana, S., Kracum, M., Misiolek, W., Aziziderouei, M., Mizutani, M., Kamiya, O. (2018). Characterisation of Intermetallic Phases in Fusion Welded Commercially Pure Titanium and Stainless Steel 304. Metals, 8 (11), 863. doi: https://doi.org/10.3390/met8110863
- Korzhyk, V., Khaskin, V., Grynyuk, A., Ganushchak, O., Shcheretskiy, V., Peleshenko, S. et al. (2021). Analyzing metallurgical interaction during arc surfacing of barrier layers on titanium to prevent the formation of intermetallics in titanium-steel compounds. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (12 (113)), 69–82. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.240154
- Cheepu, M., Muthupandi, V., Srinivas, B., Sivaprasad, K. (2017). Development of a Friction Welded Bimetallic Joints Between Titanium and 304 Austenitic Stainless Steel. Techno-Societal 2016, 709–717. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-53556-2_73
- Mo, D., Song, T., Fang, Y., Jiang, X., Luo, C. Q., Simpson, M. D., Luo, Z. (2018). A Review on Diffusion Bonding between Titanium Alloys and Stainless Steels. Advances in Materials Science and Engineering, 2018, 1–15. doi: https://doi.org/10.1155/2018/8701890
- Liu, D., Wang, W., Zha, X., Jiao, H., Zhao, L., Han, S. (2021). Experimental investigation of butt welded Ti/steel bimetallic sheets by using multi-principal powders as a single filler metal. Journal of Materials Research and Technology, 15, 1499–1512. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.09.004
- Szymlek, K. (2008). Review of Titanium and Steel Welding Methods. Advances in Materials Sciences, 8 (1). doi: https://doi.org/10.2478/v10077-008-0023-4
- Chu, Q., Bai, R., Zhang, M., Li, J., Lei, Z., Hu, N. et al. (2017). Microstructure and mechanical properties of titanium/steel bimetallic joints. Materials Characterization, 132, 330–337. doi: https://doi.org/10.1016/j.matchar.2017.08.025
- Chu, Q., Tong, X., Xu, S., Zhang, M., Yan, F., Cheng, P., Yan, C. (2020). The formation of intermetallics in Ti/steel dissimilar joints welded by Cu-Nb composite filler. Journal of Alloys and Compounds, 828, 154389. doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154389
- Torbati, A. M., Miranda, R. M., Quintino, L., Williams, S. (2010). Welding bimetal pipes in duplex stainless steel. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 53 (9-12), 1039–1047. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-010-2889-7
- Petrov, S. V., Korzhik, V. N. (2011). Ustanovka Plazer 80-PL dlya plazmennogo napyleniya. Svarschik, 3, 22–26.
- Korzhik, V. N., Korob, M. F. (2012). Mekhanizirovannaya liniya PLAZER 30PL-W dlya plazmenno-dugovogo provolochnogo napyleniya pokrytiy na krupnogabaritnye detali tipa "val". Svarschik, 4, 13–15.
- Lunev, V. M., Nemashkalo, O. V. (2010). Adgezionnye kharakteristiki pokrytiy i metody ikh izmereniya. Fizicheskaya inzheneriya poverkhnosti, 8 (1), 64–71. Available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/98847
- Grinyuk, A. A., Korzhik, V. N., Babich, A. A., Tkachuk, V. I., Peleshenko, S. I. (2016). Unifitsirovanniy plazmotron dlya svarki szhatoy dugoy neplavyaschimsya elektrodom. Tekhnologicheskie sistemy, 4, 86–89.
- Korzhik, V. N., Vojtenko, A. N., Peleshenko, S. I., Tkachuk, V. I., Khaskin, V. Yu., Grinyuk, A. A. (2017). Development of automated equipment for manufacturing 3D metal products based on additive technologies. The Paton Welding Journal, 2017 (6), 79–85. doi: https://doi.org/10.15407/tpwj2017.06.15
- Okada, A. (1977). Application of Melting Efficiency and its Problems. Journal of the Japan Welding Society, 46 (2), 53–61. doi: https://doi.org/10.2207/qjjws1943.46.2_53
- Dupont, J. N., Marder, A. R. (1995). Thermal Efficiency of Arc Welding Processes. Welding Journal, 74, 406s–416s. Available at: http://files.aws.org/wj/supplement/WJ_1995_12_s406.pdf
- Fuerschbach, P. W., Knorovsky, G. A. (1991). A Study of Melting Efficiency in Plasma Arc and Gas Tungsten Arc Welding. Welding Journal, 70, 287s–297s. Available at: https://app.aws.org/wj/supplement/WJ_1991_11_s287.pdf
- Ryabtsev, I. A., Soloviov, V. G., Lankin, Yu. N., Babinets, A. A. (2017). Computer system for automatic control of arc surfacing processes using electrode wires. The Paton Welding Journal, 2017 (6), 34–36. doi: https://doi.org/10.15407/tpwj2017.06.07
- Dubovoy, O. M., Karpechenko, A. A., Bobrov, M. M., Gerasin, O. S., Lymar, O. O. (2021). Electric arc spraying of cermet coatings of steel 65G-Tic system. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2, 63–68. doi: https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-2/063
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Volodymyr Korzhyk, Vladyslav Khaskin, Oleg Ganushchak, Dmytro Strohonov, Yevhenii Illiashenko, Nataliia Fialko, Chunfu Guo, Andrii Grynyuk, Sviatoslav Peleshenko, Andrii Aloshyn
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
