Influence of diffusible hydrogen on brittle fracture resistibility of metal in heat-affected zone of high-strength carbon steel

Abstract

Abstract Influence of diffusible hydrogen on the change of brittle fracture resistibility and mode of HAZ metal of welded joints on high-strength steels with 0,58% and 0,65% carbon content has been studied. Methods of simulation of thermal cycle of welding, saturation of model samples by hydrogen and their subsequent testing at bending were used to determine the influence of dif- fusible hydrogen on stress intensity factor К1С of HAZ metal. Metal microstructure in HAZ overheated zone and model sample fractures after testing were studied. It is shown that high-strength carbon steels and their joints have high susceptibility to embrittlement in the presence of hydrogen. Metal structural condition plays an essen- tial role here. Optimum structure of HAZ metal is bainitic- martensitic one at more than 1 ratio of structural components. At saturation of joints by diffusion hydrogen occurring in welding, their brittle fracture susceptibility increases. To lower metal embrittlement, it is necessary to apply special welding processes, at which hydrogen saturation of deposited metal is minimum (less than 0,2 ml/100g) or techniques, allowing removal of diffusible hydrogen from the metal after welding. Streszczenie W artykule zaprezentowano wyniki badan poświeconych opisaniu wlywu wodoru dyfundującego na kruche pekanie w SWC zlączy spawanych wysokowytrzymalej stali o stezeniu masowym wegla 0.58% oraz 0,65%. Do określenia wspolczynnika intensywności naprezen KIC w SWC uzyto metod symulacji cyklu termicznego spa- wania z mozliwością nasycania wodorem SWC. Przebadano mikrostrukture przelomow w obszarze przegrzania w SWC probek z symulatora cykli cieplnych spawania. Otrzymane wyniki wskazują, ze zlącza spawane stali o wysokiej wytrzymalości wykazują wysoką sklonnośc do pekniec wodorowych. Wlaściwości struktury materialu odgrywają pod tym wzgledem znaczącą role. Za optymalną strukture w SWC uznaną bainityczno-martenzytyczną. Nasycenie zlączy wodorem znacząco zwieksza ich sklonnośc do kruchego pekania. W celu obnizenia kruchości metalu w SWC koniecznym jest stosowanie niskowodorowych procesow spawania, w ktorych nasycenie wodorem jest ponizej 0,2 ml/100g stopiwa lub technik pozwalających obnizenie stezenia wodoru po spawaniu w obszarze zlącza.