The Influence of Hydrogen Addition to Argon as a Shielding Gas on the Fatigue Performance of TIG Welded AISI 304 Stainless Steel

Abstract

In this study, AISI 304 austenitic stainless steel sheets are joined through TIG welding under various shielding media. Bending fatigue, notch impact and bending tests are performed on the joined materials. Hardness of the joined materials is also determined. The welding processes are carried using pure argon, argon + 1.5% H₂ and argon + 5% H₂ as shielding media at three different welding currents. Both butt and overlap welding processes are carried out at the same welding parameters. The ER 308 L type wire is used as the filler material for all the joints. The highest fatigue and impact strengths are obtained for both types of joints for argon shielding media. The bending test is applied up to 180°, and no tearing, crack or any other bending defects after visual examination of the bended samples are observed. The welding metal gives the highest hardness values, and they are followed by HAZ and base material.

У даному дослідженні листи неіржавійної аустенітної сталі AISI 304 з’єднувалися газовольфрамовим дуговим зварюванням у середовищі різних захисних газів. З’єднані матеріали були піддані тестам на вигин, утомним випробуванням на вигин та випробуванням на ударний вигин із розрізом. Визначалася також твердість з’єднаних матеріалів. Процеси зварювання виконувалися з використанням чистого арґону, арґону + 1,5% H₂ та арґону + 5% H₂ як захисних середовищ при трьох різних струмах зварювання. Виконувалося як зварювання зі стиком упритул, так і внапусток при однакових параметрах зварювання. Для всіх зварних швів як присаджувальний матеріал використовувався дріт типу ER 308 L. Для обох типів швів найбільша утомна і ударна міцності були одержані при використанні арґонового захисного середовища. Випробування на вигин виконувалися до значень кута вигину у 180°; при цьому на зігнутих зразках візуально не спостерігалося жодних розривів, тріщин та будь-яких інших дефектів вигину. Зварюваний метал мав найвищу твердість як у пришовній зоні, так і в основному матеріалі.

В данном исследовании листы нержавеющей аустенитной стали AISI 304 соединялись газовольфрамовой дуговой сваркой в среде различных защитных газов. Соединённые материалы были подвергнуты тестам на изгиб, усталостным испытаниям на изгиб и испытаниям на ударный изгиб с разрезом. Определялась также твёрдость соединённых материалов. Процессы сварки производились с использованием чистого аргона, аргона + 1,5% H₂ и аргона + 5% H₂ в качестве защитных сред при трёх разных токах сварки. Выполнялась как сварка встык, так и внахлёст при одинаковых параметрах сварки. Для всех сварных швов в качестве присадочного материала использовалась проволока типа ER 308 L. Для обоих типов швов наибольшая усталостная и ударная прочности были получены при использовании аргоновой защитной среды. Испытания на изгиб проводились до значений угла изгиба в 180°; при этом на согнутых образцах визуально не наблюдалось никаких разрывов, трещин и любых других дефектов изгиба. Свариваемый металл обладал наивысшей твёрдостью как в околошовной зоне, так и в основном материале.