Influence of heat input and travel speed on microstructure and mechanical properties of double tandem submerged arc high strength low alloy steel weldments

Abstract

An evaluation is presented of the microstructural characteristics and mechanical properties of welds in 20 mm thickness high strength low alloy steel HSLA 80, of Australian manufacture. In total, nine butt joints were prepared using the double tandem (four wire) submerged arc welding process in which both heat input and travel speed were varied. The inclusion size distribution was determined for selected welds and showed that heat input had a major effect. Colour etching techniques were used to reveal the solidification structure, which in turn correlated with welding parameters. As the heat input increased, the cooling rate decreased resulting in a larger cellular dendritic cell spacing, decreased acicular ferrite content, and coarser acicular ferrite laths. The effect of travel speed on delta ferrite cell spacing and prior austenite grain size was found to be co-dependent on the heat input and the thermal profile resulting from multiple electrode welding. These results show that increased deposition rates can be achieved by increasing the travel speed and current density without sacrificing joint quality.

Microestrutura e Características Mecânicas da Zona Fundida de um Aço Naval Soldado ao Arco Submerso com Aporte Térmico Muito Elevado

“…Para esta aplicação, a soldagem ao arco submerso já é largamente empregada por possuir inúmeras vantagens já conhecidas industrialmente, dentre elas, a possibilidade de uma fácil adaptação para realizar a soldagem com vários arames e fontes operando simultaneamente [2]. Formas eficientes de aumento da taxa de deposição, com redução do número de passes, tem sido estudadas há alguns anos, destacando-se, principalmente a soldagem com mais de um arame e com adição de pó metálico [3][4][5]. Um método alternativo [6] também usado, que tem chamado a atenção mais recentemente, para aumentar a taxa de deposição é a adição de arame não energizado (arame frio) [7,8].…”

“…As baixas velocidades de resfriamento e longos tempos de permanência a alta temperatura favorecem a formação de estruturas de solidificação com grande espaçamento, o crescimento de grão austenítico e a consequente formação de estruturas grossas formadas predominantemente por ferrita de contorno de grão e ferrita intragranular, bem como com a redução da fração volumétrica de ferrita acicular [5,10]. A microestrutura resultante contribui diretamente para degradar a tenacidade à fratura da zona fundida e espera-se que essa região apresente tendência à fratura dúctil e menor dureza [11,12] tornando-a menos resistente que a ZTA e o metal base.…”

“…Nas Figuras 10 e 11 são mostrados os mapas de dureza obtidos na seção transversal dos cordões de solda. De maneira geral, como esperado [5,8,11,12,15], a dureza Vickers da zona fundida reduziu com o aumento do aporte térmico. Isso está relacionado principalmente ao aumento do tamanho de grão e à variação dos constituintes microestruturais, consequência dos maiores tempos de permanência em elevadas temperaturas [25,28].…”

Experimental Studies on Submerged Arc Welding Process

“…The tensile strength was improved and DBTT (ductile to brittle transition temperature) for the weld metal was shifted to lower temperatures. Viano et al 23) investigated the influence of welding speed and the overall heat input on the weld profile, microstructure and mechanical properties in two-wire tandem submerged arc welds of HSLA steel. Increase in the welding speed at all heat inputs has produced weld profiles without any undercuts.…”

Effect of Heat Input on Mechanical Properties and Microstructure of Gas Metal Arc and Shielded Metal Arc Girth Weld Metal of X80 Line Pipe

“…S-A by GMAW [7] S-B by GMAW [7] E-B by SMAW ER110S-1 by SAW [14] S-A by GMAW [7] S-B by GMAW [7] E-B by SMAW S-A by GMAW [7] S-B by GMAW [7] E-B by SMAW Fig. 19 Relationship between yield stress of weld metal and acicular ferrite lath width.…”