Ekvivalent ogljika (Ceq) je najpomembnejši parameter za ocenjevanje varljivosti Q390B in tveganja za nastanek hladnih razpok.
1. Razpon ekvivalenta ogljika (Ceq) za Q390B
Ceq za Q390B ni fiksna enotna vrednost, ampak definirana najvišja dovoljena meja, ki jo določa standard. Njegov tipični/dejanski razpon v komercialno proizvedenem jeklu izhaja iz njegovih omejitev kemične sestave v GB/T 1591-2018.
Nekateri proizvajalci si lahko prizadevajo za nižjo mejo (~0,44-0,46 %), da bi izboljšali varivost, medtem ko se drugi približujejo meji, da bi zagotovili, da so cilji trdnosti izpolnjeni z manj dragimi zlitinami.
Ključna točka:Pri nabavi Q390B mora biti dejanska vrednost Ceq navedena na potrdilu o preskusu mlina. Ne zanašajte se na tipični obseg; uporabite navedeno vrednost za izračun varilnega postopka.
2. Kako Ceq vpliva na dovzetnost za hladno pokanje
Hladno razpokanje (imenovano tudi razpokanje, ki ga-povzroča vodik ali zapoznelo razpokanje) je veliko tveganje pri varjenju nizko-legiranih jekel visoke{1}}trdnosti, kot je Q390B. Ceq je neposreden napovedovalec tega tveganja prek naslednjega mehanizma:
Povezava: Ceq → Kaljivost → Mikrostruktura → Občutljivost
High Ceq → Visoka kaljivost:
Formula Ceq se približa sposobnosti jekla, da tvori trde faze pri hitrem ohlajanju. Vsak element v formuli prispeva k premiku diagrama časovne-temperaturne-transformacije (TTT) v desno, kar pomeni, da se martenzit tvori tudi pri počasnejših hitrostih ohlajanja.
Hitro hlajenje → nastanek trdega martenzita:
Med varjenjem se toplotno-območje (HAZ) segreje na visoke temperature in nato hitro ohladi zaradi okoliške hladne osnovne kovine. Če je Ceq visok, se bo HAZ spremenil v trd, krhek martenzit in ne v mehkejši ferit/perlit.
Martenzit + vodik + stres=Hladno razpokanje:
To je klasični "tri{0}}faktorski" model za hladno krekiranje:
Občutljiva mikrostruktura (martenzit):Zagotavlja visoko Ceq. Martenzit ima nizko žilavost in je zelo nagnjen k pokanju.
Vodik (H):Vnese se zaradi vlage v varilnem talilu, zaščitnem plinu ali onesnaževalcih površine plošč.
Natezna napetost:Neizogibno zaradi toplotnega krčenja in zadrževanja spoja.
Atomi vodika difundirajo in se kopičijo v obremenjeni martenzitni HAZ. Ko je dosežena kritična kombinacija, se krhka razpoka razširi, pogosto nekaj ur ali dni po varjenju ("zakasnelo" razpokanje).
Praktične posledice za varjenje Q390B
Ker je Ceq Q390B (0,44-0,49 %) znatno višji kot pri mehkem jeklu (npr. ~0,35 % za Q235) in zmerno višji kot pri Q355B, se o strogih postopkih varjenja ni mogoče pogajati.
| Ceq (IIW) območje | Posledice postopka varjenja za Q390B |
|---|---|
| ~0.44 - 0.46% | Moderate Risk. Preheating is mandatory for most thicknesses (>10-15 mm). Potreben je strog nadzor nad viri vodika. |
| ~0.47 - 0.49% | Visoko tveganje. Potrebne so višje temperature predgretja/vmesnih prehodov. Morda bo potrebna uporaba elektrod z ultra-nizko vsebnostjo vodika (<5ml/100g deposited metal). Post-weld heat treatment (PWHT) may be necessary for thick, highly restrained joints. |
Zahtevani omilitveni ukrepi:
Predgretje in vmesni nadzor temperature:To je primarna kontrola. Predgretje upočasni hitrost ohlajanja, kar omogoča, da se HAZ spremeni v mehkejše, bolj duktilne mikrostrukture (npr. bainit) namesto v martenzit. Zahtevana temperatura predgretja (npr. 80 stopinj - 150 stopinj) je neposredno določena zdejanska Ceq in debelina plošče.
Ultra{0}}praksa z nizko vsebnostjo vodika:
Uporabite potrošni material za varjenje z nizko-vodikovo (H4) ali zelo nizko{2}}vodikovo (H5, H10).
Elektrode pečemo strogo v skladu s specifikacijami proizvajalca.
Obdelovanci naj bodo popolnoma suhi (brez vlage, ledu, rje).
Optimalni vnos toplote:Ohranjajte dovod toplote v kvalificiranem območju. Prenizka spodbuja hitro ohlajanje in martenzit. Previsoka lahko pretirano zgrobi zrna HAZ, kar zmanjša žilavost.
Toplotna obdelava po -varjenju (PWHT): For thick sections (often >30-40 mm) ali zelo omejenih spojev, se za kaljenje martenzita, difuzijo vodika in lajšanje napetosti uporablja pečenje za razbremenitev napetosti (npr. 550-600 stopinj).
Kvalifikacija varilnega postopka (WPQR):Preizkus kvalifikacije postopka mora vključevati trdotne prehode čez HAZ, da se preveri, ali ne presega varnih meja (običajno 350 HV10) in da ni prisotnih razpok.
Povzetek
Ekvivalent ogljika (Ceq) Q390B, običajno 0,44-0,49 %, je neposredno kvantitativno merilo njegove nagnjenosti k tvorbi trdega,-občutljivega martenzita v zvaru HAZ. Ta povišan Ceq v primerjavi z nižjimi-trdnostnimi stopnjami bistveno poveča njegovo občutljivost za hladne razpoke. Posledično varjenje Q390B zahteva strogo nadzorovan postopek z nizko-vodikovo vsebnostjo z obveznim predgretjem, s parametri, prilagojenimi specifični vrednosti Ceq in debelini. Ignoriranje tega razmerja je najpogostejši vzrok za katastrofalne okvare zvarov v jeklenih konstrukcijah visoke trdnosti.