Influence of GTA Welding Thermal Cycles on HSLA-100 Steel Plate

Abstract

Autogenous gas-tungsten arc (GTA) welds were performed on U.S. Navy HSLA-100 steel with heat inputs of 0.7, 1.1 and 2.2 kJ/mm. The absence of weld metal and underbead HAZ cracking illustrated the advantage of low carbon steel for both weld wire and base plate. The maximum microhardness values in the coarse grain HAZ next to the fusion line were found to be well below 375 HV, which is usually considered to be the hardness value above which severe hydrogen induced cold cracking can be observed in this type of steel. Optical, scanning and transmission electron microscopy studies of the HAZ microstructure were correlated with the continuous cooling transformation diagram for this steel, and good agreement between the observed and predicted microstructures was obtained. Unfortunately, the autogenous weld metal yield strength appeared to be somewhat lower than Navy specifications. It is therefore suggested that a more highly alloyed weld consumable than HSLA-100 be employed to maintain the weld metal yield strength at least equal to that of the base plate. Copyright © 1996 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd.

Résumé

Des soudures autogènes à l'arc (TIG), ont été exécutées sur l'acier HSLA-100 de la marine américaine avec des flux de chaleur de 0.7, 1.1 et 2.2 kJ/mm. L'absence de fissure dans le métal fondu et dans la zone affectée thermiquement (ZAT) sous le cordon de soudure a illustré l'avantage de l'acier à bas carbone tant pour le fil de soudure que pour la plaque de base. Les valeurs maximums de microdureté dans les grains grossier de la ZAT immédiatement à côté de la ligne de fusion étaient bien au-dessous de 375 HV (dureté Vickers) qui est habituellement consideré comme étant la valeur de dureté au-dessus de laquelle la fissuration sévère à froid induite par l'hydrogène peut être observée dans ce type d'acier. Des études de microscopie optique, électronique à balayage et à transmission, de la microstructure de la ZAT ont été corrélées au diagramme de transformation à refroidissement continu pour cet acier et un bon agrément entre les microsturctures observées et prédites a été obtenu. Malheureusement, la résistance à l'ecoulement du métal fondu autogène apparaissait quelque peu inférieure aux spécifications de la marine. Par conséquent, on suggère qu'une électrode consommable plus fortement alliée que le HSLA-100 soit employée pour maintenir la résistance à l'écoulement du métal fondu au moins égale à celle de la plaque de base.