The effect of modern mechanized girth welding on high strength line pipe has been investigated. The single cycle grain coarsened heat affected zone in three grade 690 line pipe steels and a grade 550 steel has been simulated using a Gleeble thermo-mechanical simulator. The continuous cooling transformation diagrams applicable to the grain coarsened heat affected zone resulting from a range of heat inputs applicable to modern mechanized welding have been established by dilatometry and metallography. The coarse grained heat affected zone was found to transform to lath martensite, bainite, and granular bainite depending on the cooling rate. The impact toughness of the steels was measured using Charpy impact toughness and compared to the toughness of the grain coarsened heat affected zone corresponding to a welding thermal cycle. The ductile to brittle transition temperature was found to be lowest for the steel with the highest hardenability. The toughness resulting from three different thermal cycles including a novel interrupted intercritically reheated grain coarsened (NTR ICR GC HAZ) that can result from dual torch welding at fast travel speed and close torch spacing have been investigated. All of the thermally HAZ regions showed reduced toughness that was attributed to bainitic microstructure and large effective grain sizes. Continuous cooling transformation diagrams for five weld metal chemistries applicable to mechanized pulsed gas metal arc welding of modern high strength pipe steel (SMYS>550 MPa) have been constructed. Welds at heat inputs of 1.5 kJmm-1 and 0.5 kJmm-1 have been created for simulation and analysis. Dilatometric analysis was performed on weld metal specimens cut from single pass 1.5 kJmm-1 as deposited beads. The resulting microstructures were found to range from martensite to polygonal ferrite. There is excellent agreement between the simulated and as deposited weld metal regions. Toughness testing indicates improved energy absorption at -20 °C with increased cooling time. / L'effet des méthodes modernes de soudage circonférentiel mécanisé sur des aciers à forte résistance utilisés pour les tubes de canalisation a été investigué. La zone affectée thermiquement ayant subi une croissance de grain lors d'un cycle thermique simple de soudage a été simulée pour trois grades d'acier à tubes de canalisation 690 et un grade d'acier 550 à l'aide d'un appareil de simulation thermomécanique Gleeble. Les diagrammes de transformation en refroidissement continu pour la zone affectée thermiquement ayant subi une croissance de grains ont été établis pour un spectre de chaleur induite représentatif du procédé de soudage mécanisé en utilisant la dilatométrie ainsi que des analyses métallographiques. Il résulte que la zone affectée thermiquement ayant subi une croissance de grain connaît un changement de phase vers une martensite massive, une bainite ou une bainite granulaire selon le taux de refroidissement rencontré. La résistance des aciers étudiés a été mesurée par essais Charpy et comparée à la résistance obtenue pour la zone affectée thermiquement ayant subi une croissance de grains correspondant à un cycle thermique de soudage. Le plus bas température de transition ductile-fragile a été obtenue pour les grades d'acier ayant la plus grande aptitude à la trempe. La résistance résultante des structures obtenues pour trois différents cycles thermique, notamment un nouveau cycle thermique interrompu par recuit intercritique similaire à l'effet que peut avoir un soudage à double torche à déplacement rapide et espacement réduit, a été étudié. Toutes les zones affectée thermiquement montrent une baisse de résistance causée par l'apparition d'une structure bainitique et la croissance des grains.Les diagrammes de transformations en refroidissement continu ont été établis pour 5 alliages de soudage applicable pour le soudage pulsé à l'arc sous gas des aciers à tube modernes à haute résistance. Des soudures avec un apport de chaleur de 1,5 kJmm-1 et 0,5 kJmm-1 ont été utilisées pour les simulations et les analyses. Des essais de dilatométrie ont été faits sur des échantillons prélevés des cordons de soudure déposés en une passe à 1,5 kJmm-1. L'observation métallographique des échantillons présente une structure allant de la martensite à la ferrite polygonale. Une excellente concordance a été établie entre la structure du métal obtenu par simulation et telle que déposé. Les tests de résistance indiquent une amélioration de l'énergie absorbée à -20°C lorsque le temps de refroidissement est plus long.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.96662 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Goodall, Graeme |
| Contributors | John Bowker (Internal/Cosupervisor2), Mathieu Brochu (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Mining and Materials) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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