НИУ Московский государственный строительный университет, Москва, Россия

Ю. И. Карлина, научный сотрудник, канд. техн. наук, эл. почта: jul.karlina@gmail.com

Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Россия
В. Ю. Конюхов, доцент кафедры автоматизации и управления, канд. техн. наук, эл. почта: konyukhov_vyu@mail.ru
Т. А. Опарина, аспирант, ассистент кафедры автоматизации и управления, эл. почта: martusina2@yandex.ru

Параметры процесса оплавленной стыковой сварки арматурных сталей определяют качество сварного шва. Проведена оценка влияния основных параметров сварочного цикла на микроструктуру и механические свойства соединений стали 35ХГ2С и 25Г2С, сваренных оплавлением встык. Результаты показали, что термические циклы сварного шва характеризуются высокими пиковыми температурами и быстрыми скоростями нагрева и охлаждения, а соединения включают зону сопряжения сварного шва, крупнозернистую и мелкозернистую зоны и имеют мелкую равноосную зернистую структуру, содержащую феррит и перлит. Проведенный анализ микроструктуры с использованием детектора дифракции обратного рассеяния электронов показал, что малоугловые границы зерен с углом разориентации 2 ≤ Θ < 15 град. состоят из массива дислокаций. Большеугловые границы зерен с углом разориентации Θ ≥ 15 град. можно рассматривать как индикатор степени рекристаллизации. Механическая история характеризуется двумя параметрами: давлением осадки и припуском на осадку. Сочетание всех параметров сварки, определяет качество сварного соединения арматурных стрежней. В процессе осадки продолжительность воздействия высоких температур выросла с 0,4 до 0,7 с, при увеличении припуска на осадку с 3 до 7 мм увеличивает протяженность зоны термического влияния и воздействия высоких температур. Поскольку расстояние между точкой контактной поверхности постоянно сокращается по мере продвижения стадии искрения, фактическая температура контактной поверхности будет продолжать расти с увеличением общего времени сварки, что может привести к большему поступлению тепла во время процесса сварки. Это, в свою очередь, окажет влияние на последующую скорость охлаждения сварного соединения, последняя будет меньше. По результатам испытаний предел прочности сварных соединений из стали 25Г2С находится в пределах 398–430 МПа, для стали 35ХГ2С — 584–611 МПа, что соответствует нормативным требованиям, предъявляемым к арматурным сталям.

1. Кукушкин А. А. и др. Высокопрочная арматурная сталь. — М. : Металлургия, 1986. — 272 с.
2. Натапов А. С., Левченко Л. Н., Баскин С. Л. Производство эффективных арматурных профилей для железобетона. — М. : Металлургия, 1992. — 208 с.
3. ГОСТ Р 52544–2006. Прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500С и В500С для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. — Введ. 01.01.2007.
4. Сычков А. Б., Дегтярев А. В., Блохин М. В. Освоение производства арматурного проката по новому ГОСТ 34028–2016 // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2019. Т. 10. № 1. С. 30–35.
5. Слышенков С. О., Дячков В. В., Зборовский Л. А. О свариваемости арматуры класса А500С // Промышленное и гражданское строительство. 2017. № 1. С. 78-82.
6. Березиенко В. П., Мельников С. Ф., Фурманов С. М. Технология сварки давлением. — Могилев : Белорусско-Российский университет, 2009. — 256 с.
7. Кучук-Яценко С. И. Контактная стыковая сварка оплавлением. — Киев : Наукова думка, 1992. — 236 с.
8. Журавлев С. И., Ерофеев В. А., Полосков С. И. Физико-математическая модель оплавления в процессе контактной стыковой сварки // Сварка и Диагностика. 2013. № 4. С. 26–30.
9. Шекшеев М. А., Михайлицын С. В., Сычков А. Б., Емелюшин А. Н. и др. Структура и свойства сварных соединений арматуры класса прочности А500С // Известия вузов. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 12. С. 925–929.
10. Ажермачев Г. А., Меннанов Э. М., Абдурахманов А. З. Сварные стыки продольной арматуры класса А500С в каркасах сейсмостойких зданий и сооружений // Вісник Донбаської нац.акад. будівництва і архітектури. 2009. № 4(78). С. 139–142.
11. Коновалов Н. А., Ерофеев В. А., Полосков С. И. Прогнозирование качества сварных соединений по данным процесса контактной стыковой сварки оплавлением // Известия вузов. Машиностроение. 2014. № 1. С. 73–81.
12. Иванайский Е. А., Ишков А. В., Иванайский В. В., Лыткин В. А. Структура и свойства сварных соединений арматуры, микролегированной ванадием // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. 2019. № 1(63). С. 256–261.
13. Xing-Wang Sheng, Wei-Qi Zheng, Ying Yang. Tensile and high-cycle fatigue performance of HRB500 high-strength steel rebars joined by flash butt welding // Construction and Building. 2020. Vol. 241. 118037. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.118037
14. ГОСТ 34028–2016. Прокат арматурный для железобетонных конструкций. Технические условия. — Введ. 01.01.2018.
15. ГОСТ 10884–94. Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия. — Введ. 01.01.1996.
16. Alaee P., Li B. High-strength concrete exterior beam-column joints with high-yield strength steel reinforcements // Engineering Structures. 2017. Vol. 145. P. 305–321.
17. Mousavi S. S., Dehestani M. Influence of mixture composition on the structural behaviour of reinforced concrete beam-column joints: A review // Structures. 2022. Vol. 42. P. 29–52.
18. Xi C. et al. Microstructures and mechanical properties of flash butt welded high strength steel joints // Materials & Design. 2016. Vol. 96. P. 506–514.
19. Pang Y. et al. Experimental investigation on microstructures and mechanical properties of PG4 flash-butt rail welds // Engineering Failure Analysis. 2022. Vol. 141. P. 106650.
20. Balanovskiy A. E., Shtayger M. G., Karlina A. I., Govorkov A. S. et al. Surface hardening of structural steel by cathode spot of welding arc // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 560, Iss. 1. 012138. 

21. Shtayger M. G., Balanovskiy A. E., Kargapoltsev S. K., Gozbenko V. E. et al. Investigation of macro and micro structures of compounds of high-strength rails implemented by contact butt welding using burning-off // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 560, Iss. 1. 012190.
22. Ichiyama Y., Saito T. Factors affecting flash weldability in high strength steel – a study on toughness improvement of flash welded joints in high strength steel // Welding International. 2004. Vol. 18, Iss. 6. P. 436–443.
23. Sanchez Chavez G., Farid Estefen S., Gurova T., Leontiev A. et al. Redistribution of grain boundary misorientation and residual stresses of thermomechanically simulated welding in an intercritically reheated coarse grained heat affected zone // Metals. 2021. Vol. 11. 1850. DOI: 10.3390/met11111850
24. Wang J., Lu Y., Han J. et al. Study on microstructure evolution and mechanical properties of high-strength low-alloy steel welds realized by flash butt welding thermomechanical simulation // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2022. Vol. 122. P. 639–658. DOI: 10.1007/s00170-022-09859-w
25. Kundu A., Field D. P. Geometrically necessary dislocation density evolution in interstitial free steel at small plastic strains // Metall. Mater. Trans. A. 2018. Vol. 49. P. 3274–3282. DOI: 10.1007/s11661-018-4693-1
26. Rao M. B. V., Syamsundar A., Narasaiah N. Study on arc and TIG welding of earthquake-resistant structural steels with a higher carbon equivalent // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2022. Vol. 119. P. 2553–2570. DOI: 10.1007/s00170-021-08432-1
27. Mamadaliev R. A., Bakhmatov P. V., Martyushev N. V., Skeeba V. Y. et al. Influence of welding regimes on structure and properties of steel 12KH18N10T weld metal in different spatial positions // Metallurgist. 2022. Vol. 65, Iss. 11-12. P.1255–1264. DOI: 10.1007/s11015-022-01271-9
28. Rezanov V. A., Martyushev N. V., Kukartsev V. V., Tynchenko V. S. et al. Study of melting methods by electric resistance welding of rails // Metals. 2022. Vol. 12, Iss. 12. 2135.
29. Subedi S., Pokharel R., Rollett A. D. Orientation gradients in relation to grain boundaries at varying strain level and spatial resolution // Materials Science and Engineering: A. 2015. Vol. 638. P. 348–356.