معادل کربن (Ceq) تنها مهم ترین پارامتر برای ارزیابی جوش پذیری Q390B و خطر ترک خوردگی سرد آن است.
1. محدوده کربن معادل (Ceq) برای Q390B
Ceq برای Q390B یک مقدار ثابت ثابت نیست، بلکه حداکثر حد مجاز تعیین شده توسط استاندارد است. محدوده معمولی/واقعی آن در فولاد تولیدی تجاری از محدودیت های ترکیب شیمیایی آن در GB/T 1591-2018 مشتق شده است.
برخی از تولیدکنندگان ممکن است هدف پایین تر (~0.44-0.46٪) را برای بهبود جوش پذیری داشته باشند، در حالی که برخی دیگر برای اطمینان از رسیدن به اهداف استحکام با آلیاژ کم هزینه تر، به سمت حد فشار می روند.
نکته کلیدی:هنگام تهیه Q390B، مقدار واقعی Ceq باید در گواهی آزمایش آسیاب ذکر شود. به محدوده معمولی تکیه نکنید. از مقدار ارائه شده برای محاسبات فرآیند جوشکاری خود استفاده کنید.
2. چگونه Ceq بر حساسیت به ترک سرد تأثیر می گذارد
ترک سرد (همچنین به آن{0}ترک ناشی از هیدروژن یا ترک تأخیری نیز گفته میشود) هنگام جوشکاری فولادهای آلیاژی- با استحکام بالا و آلیاژ پایین مانند Q390B یک خطر بزرگ است. Ceq یک پیشبینیکننده مستقیم این خطر از طریق مکانیسم زیر است:
پیوند: Ceq → سختی پذیری → ریزساختار → حساسیت
Ceq بالا → سختی پذیری بالا:
فرمول Ceq تقریباً توانایی فولاد برای تشکیل فازهای سخت پس از خنک شدن سریع را نشان می دهد. هر عنصر در فرمول به تغییر نمودار زمان-دما-تبدیل (TTT) به سمت راست کمک میکند، به این معنی که مارتنزیت حتی در سرعتهای خنکتر پایینتر تشکیل میشود.
خنکسازی سریع ← تشکیل مارتنزیت سخت:
در طول جوشکاری، منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ) تا دماهای بالا گرم می شود و سپس به سرعت توسط فلز پایه سرد اطراف خنک می شود. اگر Ceq بالا باشد، HAZ به جای فریت/پرلیت نرم تر، به مارتنزیت سخت و شکننده تبدیل می شود.
مارتنزیت + هیدروژن + استرس=ترک سرد:
این مدل کلاسیک "سه-عاملی برای ترک سرد است:
ریزساختار حساس (مارتنزیت):ارائه شده توسط Ceq بالا. مارتنزیت چقرمگی کمی دارد و به شدت مستعد ترک خوردن است.
هیدروژن (H):از رطوبت در شار جوشکاری، گاز محافظ یا آلاینده های سطح صفحه وارد شده است.
تنش کششی:اجتناب ناپذیر از انقباض حرارتی و مهار مفصل.
اتم های هیدروژن در HAZ مارتنزیتی تحت تنش منتشر و تجمع می کنند. هنگامی که یک ترکیب بحرانی به دست می آید، یک ترک شکننده اغلب چند ساعت یا چند روز پس از جوشکاری منتشر می شود (ترک "تاخیر").
مفاهیم عملی برای جوشکاری Q390B
از آنجایی که Ceq (0.44{7}}0.49٪) Q390B به طور قابل توجهی بالاتر از فولاد نرم است (به عنوان مثال، ~0.35٪ برای Q235) و نسبتاً بالاتر از Q355B، روش های جوشکاری دقیق غیرقابل مذاکره است.
| محدوده Ceq (IIW). | مفهوم فرآیند جوشکاری برای Q390B |
|---|---|
| ~0.44 - 0.46% | Moderate Risk. Preheating is mandatory for most thicknesses (>10-15 میلی متر). کنترل دقیق منابع هیدروژن مورد نیاز است. |
| ~0.47 - 0.49% | ریسک بالا دمای پیش گرمایش/بینگذر بالاتری مورد نیاز است. ممکن است نیاز به استفاده از الکترودهای فوق{2}}هیدروژن کم (<5ml/100g deposited metal). Post-weld heat treatment (PWHT) may be necessary for thick, highly restrained joints. |
اقدامات کاهشی مورد نیاز:
کنترل دمای پیش گرم و بین پاس:این کنترل اولیه است. پیش گرم کردن سرعت خنک شدن را کاهش می دهد و به HAZ اجازه می دهد تا به جای مارتنزیت به ریزساختارهای نرم تر و انعطاف پذیرتر (مانند بینیت) تبدیل شود. دمای پیش گرم مورد نیاز (مثلاً 80 درجه - 150 درجه ) مستقیماً توسطCeq واقعی و ضخامت صفحه.
تمرین فوق العاده-هیدروژن کم:
از مواد مصرفی جوشکاری طبقهبندیشده-هیدروژن (H4) یا بسیار کم-هیدروژن (H5, H10) استفاده کنید.
الکترودها را با توجه به مشخصات سازنده کاملاً بپزید.
قطعات کار را کاملا خشک نگه دارید (بدون رطوبت، یخ، زنگ زدگی).
ورودی گرمای بهینه:حرارت ورودی را در یک محدوده واجد شرایط حفظ کنید. خیلی کم باعث خنک شدن سریع و مارتنزیت می شود. بیش از حد بالا می تواند دانه های HAZ را بیش از حد درشت کند و چقرمگی را کاهش دهد.
پست-تصفیه حرارتی جوش (PWHT): For thick sections (often >مفاصل 30-40 میلی متری یا بسیار مهار شده، یک پخت تنش زدایی (مثلاً 550-600 درجه) برای تلطیف مارتنزیت، انتشار هیدروژن و کاهش تنش ها استفاده می شود.
صلاحیت روش جوشکاری (WPQR):یک آزمایش صلاحیت روش باید شامل تراورس سختی در سراسر HAZ باشد تا تأیید شود که از حد ایمن تجاوز نمی کند (معمولاً 350 HV10) و هیچ ترک وجود ندارد.
خلاصه
معادل کربن (Ceq) Q390B، معمولاً 0.44-0.49 درصد، یک معیار کمی مستقیم از تمایل آن به تشکیل مارتنزیت سخت و حساس به ترک-در جوش HAZ است. این Ceq بالا در مقایسه با درجههای{7} استحکام پایینتر، اساساً حساسیت آن به ترکخوردگی سرد را افزایش میدهد. در نتیجه، جوشکاری Q390B نیازمند یک روش کاملاً کنترلشده و کم{9}هیدروژن با پیش گرمایش اجباری، با پارامترهای متناسب با مقدار و ضخامت Ceq خاص است. نادیده گرفتن این رابطه شایع ترین علت شکست های فاجعه بار جوش در سازه های فولادی با مقاومت بالا است.