rmrsНаучно-технический сборник Российского морского регистра судоходстваResearch Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping2223-7097Российский морской регистр судоходстваrmrs-98Research ArticleМАТЕРИАЛЫ И СВАРКАMATERIALS AND WELDINGТребования Регистра к технологии сварки трением с перемешиванием судовых конструкцийRegister requirements for friction stir welding of ship structuresАлифиренкоЕ. А.AlifirenkoE. A.

канд. техн. наук

191015 Санкт-Петербург, улица Шпалерная, 49

PhD

191015 St. Petersburg, Shpalernaya ul. 49

npek129@crism.ruНикулинВ. Е.NikulinV. E.

инженер 1 кат.

191015 Санкт-Петербург, улица Шпалерная, 49

1 сat. Engineer

191015 St. Petersburg, Shpalernaya ul. 49

npek129@crism.ruДемченкоА. Е.DemchenkoA. E.

инженер 1 кат.

191015 Санкт-Петербург, улица Шпалерная, 49

1 сat. Engineer

191015 St. Petersburg, Shpalernaya ul. 49

npek129@crism.ruБарахтинаН. Н.BarakhtinaN. N.

ведущий инженер

191015 Санкт-Петербург, улица Шпалерная, 49

Lead Engineer

191015 St. Petersburg, Shpalernaya ul. 49

npek129@crism.ruКордонецС. М.KordonetsS. M.

главный специалист-эксперт

191181 Санкт-Петербург, Миллионная ул., 7А

Principal Specialist-Expert

191181  St. Petersburg, Millionnaya ul., 7A

kordonets.sm@rs-class.orgКучаповА. В.KuchapovA. V.

старший эксперт

191181 Санкт-Петербург, Миллионная ул., 7А

Senior Expert

191181  St. Petersburg, Millionnaya ul., 7A

kuchapov.av@rs-class.orgНИЦ «Курчатовский институт» — «ЦНИИ КМ «Прометей»РоссияNRC "Kurchatov Institute" — CRISM "Prometey"Russian FederationФАУ «Российский морской регистр судоходства»РоссияRussian Maritime Register of ShippingRussian Federation2024290120250777079Copyright © Алифиренко Е.А., Никулин В.Е., Демченко А.Е., Барахтина Н.Н., Кордонец С.М., Кучапов А.В., 20252025Алифиренко Е.А., Никулин В.Е., Демченко А.Е., Барахтина Н.Н., Кордонец С.М., Кучапов А.В.Alifirenko E.A., Nikulin V.E., Demchenko A.E., Barakhtina N.N., Kordonets S.M., Kuchapov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sbornik.rs-class.org/jour/article/view/98

Рассмотрено применение сварки трением с перемешиванием (СТП) в судостроении, включая изготовление сварных крупногабаритных облегченных панелей (СКО-панелей) при строительстве скоростных судов и специальной морской техники. Сопоставлены прочностные свойства сварных соединений при аргонодуговой сварке и СТП для сплавов систем Al-Mg и Al-Mg-Si, применяемых в судостроении. Проанализированы особенности действующих стандартов и подходы к одобрению технологического процесса СТП и аттестации сварщиков-операторов. Предложены дополнительные требования к одобрению технологического процесса сварки, аттестации сварщиков-операторов и обеспечению качества сварных соединений, выполненных СТП.

The application of friction stir welding (FSW) in shipbuilding, including the manufacture of large-sized lightweight welded panels (LLW panels) for the construction of high-speed vessels and specialized marine equipment, is considered. The mechanical properties of welded joints in both MIG/MAG welding and FSW, applied to Al-Mg and Al-Mg-Si alloys commonly used in shipbuilding, are compared. The specific features of the current standards, and the approaches to FSW process approval and certification of welding operators, as well as to the qualification tests for welder-operators are analyzed. Furthermore, the article introduces supplementary criteria for the weld procedure specification, the welder performance qualification record, and the quality of welded joints produced through FSW.

сварка трением с перемешиваниемСКО-панелисплав Al-Mgсплав Al-Mg-Siконтрольные сварные пробыодобрение технологии сваркиаттестация сварщиковfriction stir weldingWSL-panelsAl-Mg alloysAl-Mg-Si alloyswelding test samplesweld procedure specificationwelder performance qualification recordReferencesЕпифанов К.И. Современное развитие сварки трением с перемешиванием алюминиевых сплавов в промышленности (обзор) / К.И. Епифанов // Сварочное производство. — 2022. — № 5. — С. 41 — 53.Epifanov K.I. Sovremennoe razvitie svarki treniem s peremeshivaniem alyuminievykh splavov v promyshlennosti (obzor) [Modern development of friction stir welding of aluminium alloys in industry (review)]. Svarochnoe proizvodstvo. 2022. No. 5. P. 41 — 53.Сизова О.В. Влияние основных параметров сварки трением с перемешиванием на дефектность структуры сварного соединения / О.В. Сизова, А.В. Колубаев, Е.А. Колубаев, А.А. Заикина и др. // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). — 2017. —№ 4 (77). — P. 19 —29.Sizova O.V., Kolubaev A.V., Kolubaev E.A., Zaikina A.A., Rubtsov V.G. Vliyanie osnovnykh parametrov svarki treniem s peremeshivaniem na defektnost' struktury svarnogo soedineniya [Influence of main parameters of friction stir welding on imperfection of welded joint structure]. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty). 2017. No. 4 (77). Р. 19 — 29.Попович А.А. Сварка трением с перемешиванием алюминий-литиевого сплава В-1469-Т / А.А. Попович, О.В. Панченко, А.А. Наумов, А.В. Свиридов и др. // Авиационные материалы и технологии. — 2019. — № 4 (57). — С. 11 — 17.Popovich A.A., Panchenko O.V., Naumov A.A., Sviridov A.V. et al. Friction stir welding of aluminum-lithium alloy V-1469-Т. Aviation Materials and Technologies. 2019. No. 4 (57). P. 11 — 17. (In Russ.)Боровков А.И. Роль сварки трением с перемешиванием в производстве изделий ракетно-космической промышленности / А.И. Боровков, В.А. Быченок, В.Е. Прохорович, А.В. Федоров и др. // Сварка и диагностика. — 2022. — № 3. — С. 36 — 42.Borovkov A.I., Bychenok V.A., Prokhorovich V.E., Fedorov A.V. et al. The role of friction stir welding with stirring in the production of products of the rocket and space industry. Welding and diagnostics. 2022. No. 3. P. 36 —42. (In Russ.)Павлова В.И. Исследование температурно-временных условий сварочного нагрева, структуры и свойств металла стыковых соединений из алюминиево-магниевого сплава, выполненных сварной трением с перемешиванием / В.И. Павлова, Е.А. Алифиренко, Е.П. Осокин // Вопросы материаловедения. — 2009. № 4 (60). — С.74 — 88.Pavlova V.I., Alifirenko E.A., Osokin E.P. Research of temperature-time conditions of welding heating, structure and properties of metal for edges joints of aluminium-magnesium alloy fulfilled with welding by friction with hashing. Voprosy Materialovedeniya. 2009. No. 4(60). P. 74 —88. (In Russ.)Friction Stir Welding — the ESAB Way. — 53 p.Friction Stir Welding — the ESAB Way. 53 p.Halverson B. Friction Stir Welding (FSW) of Littoral Combat Ship Deckhouse Structure / B. Halverson, J.F. Hinrichs // Journal of Ship Production (J Ship Prod). — 2007. — Vol. 23 (3). — P. 161 — 163.Halverson B., Hinrichs J.F. Friction Stir Welding (FSW) of Littoral Combat Ship Deckhouse Structure. Journal of Ship Production (J Ship Prod). 2007. Vol. 23 (3). P. 161 — 163.Kallee S.W. Industrial applications of friction stir welding / S.W. Kallee // Friction Stir Welding. 2010. P. 118 — 163.Kallee S.W. Industrial applications of friction stir welding. Friction Stir Welding. 2010. P. 118 — 163.Göran L. Friction Stir Welding. New technology changing the rules of the game in Al construction / L. Göran, R. Larsson // Svetsaren. — 2001. № 2 — 3. — P. 3 — 6.Göran L., Larsson R. Friction Stir Welding. New technology changing the rules of the game in Al construction. Svetsaren. 2001. № 2 — 3. P. 3 — 6.Cater S. Friction Stir Welding for Marine Construction. TWI Ltd, 43 p.Cater S. Friction Stir Welding for Marine Construction. TWI Ltd, 43 p.Алифиренко Е.А. Создание новых сварных крупногабаритных облегченных панелей повышенной прочности из алюминиево-магниевых сплавов для строительства скоростных судов нового типа для эксплуатации в условиях Заполярья / Е.А. Алифиренко, Н.Н. Барахтина, Е.В. Малов // Вопросы материаловедения. — 2021. — № 3. — С. 263 — 273.Alifirenko E.A., Barakhtina N.N., Malov E.V. Creation of large-scale thin-walled welded panels of high strength from aluminum-magnesium alloys for construction of high-speed vessels of a new type for operation in the Arctic. Voprosy Materialovedeniya. 2021.No. 3(107). P. 263 — 273. (In Russ.)Алифиренко Е.А. Перспективы снижения веса корпусных и надстроечных конструкций при использовании сварных крупногабаритных облегченных панелей, полученных методом сварки трением с перемешиванием / Е.А. Алифиренко, Е.А. Шишенин // Труды Крыловского государственного научного центра. — 2019. — S1. — C. 49 — 52.Alifirenko E.A., Shishenin E.A. Weight production prospects of the vessel’s hulls and superstructures by using large-size light-weight FSW welded panels. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2019. S1. P. 49 — 52.Birsan D. Behaviour simulation of aluminium alloy 6082-T6 during friction stir welding and Tungsten Inert Gas welding / D. Birsan, E. Scutelnicu, D.Visan // Recent Advances in Manufacturing Engineering. — WSEAS Press, 2011. — P. 103 — 108.Birsan D., Scutelnicu E., Visan D. Behaviour simulation of aluminium alloy 6082-T6 during friction stir welding and Tungsten Inert Gas welding. Recent Advances in Manufacturing Engineering. WSEAS Press, 2011. P. 103 — 108.Gungor B. Mechanical, fatigue and microstructural properties of friction stir welded 5083-H111 and 6082-T651 aluminum alloys / B. Gungor, E. Kaluc, E. Taban, A. Sik // Materials and Design. — 2014. — № 56. — P. 84 — 90.Gungor B., Kaluc E., Taban E., Sik A. Mechanical, fatigue and microstructural properties of friction stir welded 5083-H111 and 6082-T651 aluminum alloys. Materials and Design. 2014. № 56. P. 84 — 90.Ivanov S.Yu. Comparative Analysis of Non-Uniformity of Mechanical Properties of Welded Joints of Al-Mg-Si Alloys During Friction Stir Welding and Laser Welding / S.Yu. Ivanov, O.V. Panchenko, V.G. Mikhailov // Metal Science and Heat Treatment. — 2018. — Vol. 60. — P. 393 — 398.Ivanov S.Yu., Panchenko O.V., Mikhailov V.G. Comparative analysis of non-uniformity of mechanical properties of welded joints of Al-Mg-Si alloys during friction stir welding and laser welding. Metal Science and Heat Treatment. 2018. Vol. 60. P. 393 — 398.Rules for the Manufacture, Testing and Certification of Materials. Chapter 13. Requirements for welded construction / Lloyd’s Register. July 2020.Rules for the Manufacture, Testing and Certification of Materials. Chapter 13. Requirements for welded construction / Lloyd’s Register. July 2020.Morozova Iu. Impact of impulses on microstructural evolution and mechanical performance of Al-Mg-Si alloy joined by impulse friction stir welding / Iu. Morozova, A. Obrosov, A. Naumov, A. Królicka et al. // Materials. — 2021. — № 14. — P. 1 — 16.Morozova Iu., Obrosov A., Naumov A., Królicka A. et al. Impact of impulses on microstructural evolution and mechanical performance of Al-Mg-Si alloy joined by impulse friction stir welding. Materials. 2021. No. 14. P. 1 — 16.Mathers G. The welding of aluminum and its alloys / G. Mathers. — Cambridge: Elsevier Science, 2002. — 248 p.Mathers G. The welding of aluminum and its alloys. Cambridge: Elsevier Science, 2002. 248 p.Ericsson M. Influence of welding speed on the fatigue of friction stir welds, and comparison with MIG and TIG / M. Ericsson, R. Sandstrom // International Journal of Fatigue. — 2003. — Vol. 25. — P. 1379 — 1387.Ericsson M., Sandstrom R. Influence of welding speed on the fatigue of friction stir welds, and comparison with MIG and TIG. International Journal of Fatigue. 2003. Vol. 25. P. 1379 — 1387.Jamshidi Aval H. Theoretical and experimental investigation into friction stir welding of AA 5086 / H. Jamshidi Aval, S. Serajzadeh, A.H. Kokabi // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. — 2011. — Vol. 52. — P. 531 — 544.Jamshidi Aval H., Serajzadeh S., Kokabi A.H. Theoretical and experimental investigation into friction stir welding of AA 5086. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011. Vol. 52. P. 531 — 544.Hirata T. Influence of friction stir welding parameters on grain size and formability in 5083 aluminum alloy / T. Hirata, T. Oguri, H.Hagino, Ts.Tanaka et al. // Materials Science and Engineering A. 2007. Vol. 456 (1 — 2). P. 344 — 349.Hirata T., Oguri T., Hagino H., Tanaka Ts. et al. Influence of friction stir welding parameters on grain size and formability in 5083 aluminum alloy. Materials Science and Engineering A. 2007. Vol. 456 (1 — 2). P. 344 — 349.Guide for the approval of friction stir welding in aluminum / American Bureau of Shipping. — 2011. — 18 p.Guide for the approval of friction stir welding in aluminum / American Bureau of Shipping. 2011. 18 p.ISO 18785 Friction stir spot welding — Aluminum (Parts 1 — 5). 2018.ISO 18785 Friction stir spot welding — Aluminum (Parts 1 — 5). 2018.ISO 25239 Friction stir welding — Aluminum (Parts 1 — 5). 2020ISO 25239 Friction stir welding — Aluminum (Parts 1 — 5). 2020.ГОСТ ISO 25239 Сварка трением с перемешиванием. Алюминий. (Части 1 — 5). М.: Стандартинформ, 2020.GOST ISO 25239 Svarka treniem s peremeshivaniem. Alyuminii. (Chasti 1 — 5) [Friction stir welding. Aluminum (Parts 1 — 5)]. Moscow: Standartinform, 2020.Правила технического наблюдения за постройкой судов и изготовлением материалов и изделий для судов / Российский морской регистр судоходства. — СПб., 2024.Rules for Technical Supervision during Construction of Ships and Manufacture of Materials and Products for Ships / Russian Maritime Register of Shipping. St. Petersburg, 2024.Правила классификации и постройки морских судов / Российский морской регистр судоходства. — СПб., 2024.Rules for the Classification and Construction of Sea-Going Ships / Russian Maritime Register of Shipping. St. Petersburg, 2024.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.