Uhlíkový ekvivalent (Ceq) je jediným nejdůležitějším parametrem pro posouzení svařitelnosti Q390B a jeho rizika vzniku trhlin za studena.
1. Rozsah uhlíkového ekvivalentu (Ceq) pro Q390B
Ceq pro Q390B není pevná jednotlivá hodnota, ale definovaný maximální přípustný limit stanovený normou. Jeho typický/skutečný rozsah v komerčně vyráběné oceli je odvozen z limitů chemického složení v GB/T 1591-2018.
Někteří výrobci mohou usilovat o spodní hranici (~0,44-0,46 %), aby zlepšili svařitelnost, zatímco jiní tlačí na limit, aby zajistili splnění cílů pevnosti s méně nákladným legováním.
Klíčový bod:Při pořizování Q390B musí být skutečná hodnota Ceq uvedena na zkušebním certifikátu mlýna. Nespoléhejte na typický rozsah; použijte poskytnutou hodnotu pro výpočty svařovacího postupu.
2. Jak Ceq ovlivňuje náchylnost k praskání chladem
Praskání za studena (také nazývané vodíkem-indukované praskání nebo opožděné praskání) je hlavním rizikem při svařování vysokopevnostních, nízko{2}}legovaných ocelí, jako je Q390B. Ceq je přímým prediktorem tohoto rizika prostřednictvím následujícího mechanismu:
Odkaz: Ceq → Kalitelnost → Mikrostruktura → Citlivost
Vysoký Ceq → Vysoká kalitelnost:
Vzorec Ceq se blíží schopnosti oceli tvořit tvrdé fáze při rychlém ochlazení. Každý prvek ve vzorci přispívá k posunutí diagramu časové -teplotní{2}}transformace (TTT) doprava, což znamená, že se martenzit tvoří i při nižších rychlostech ochlazování.
Rychlé chlazení → Tvorba tvrdého martenzitu:
Během svařování se tepelně-zóna ovlivněná teplem (HAZ) zahřeje na vysoké teploty a poté se rychle ochladí okolním studeným základním kovem. Pokud je Ceq vysoké, HAZ se přemění na tvrdý, křehký martenzit spíše než na měkčí ferit/perlit.
Martenzit + vodík + stresové=praskání za studena:
Toto je klasický „tří{0}}faktorový“ model praskání za studena:
Citlivá mikrostruktura (martenzit):Poskytuje vysoký Ceq. Martenzit má nízkou houževnatost a je vysoce náchylný k praskání.
Vodík (H):Pochází z vlhkosti ve svařovacím tavidle, ochranném plynu nebo povrchových nečistotách desek.
Napětí v tahu:Nevyhnutelné tepelné smrštění a omezení kloubů.
Atomy vodíku difundují a hromadí se v namáhané martenzitické HAZ. Když je dosaženo kritické kombinace, křehká trhlina se šíří, často hodiny nebo dny po svařování ("zpožděné" praskání).
Praktické implikace pro svařování Q390B
Protože Ceq Q390B (0,44-0,49 %) je výrazně vyšší než u měkké oceli (např. ~0,35 % pro Q235) a mírně vyšší než u Q355B, nelze vyjednávat o přísných postupech svařování.
| Rozsah Ceq (IIW). | Implikace postupu svařování pro Q390B |
|---|---|
| ~0.44 - 0.46% | Moderate Risk. Preheating is mandatory for most thicknesses (>10-15 mm). Vyžaduje se přísná kontrola zdrojů vodíku. |
| ~0.47 - 0.49% | Vysoké riziko. Jsou vyžadovány vyšší teploty předehřívání/mezipass. Může vyžadovat použití elektrod s ultra-nízkým obsahem vodíku (<5ml/100g deposited metal). Post-weld heat treatment (PWHT) may be necessary for thick, highly restrained joints. |
Požadovaná zmírňující opatření:
Regulace teploty předehřívání a interpass:Toto je primární ovládání. Předehřívání zpomaluje rychlost ochlazování, což umožňuje transformaci HAZ na měkčí, tvárnější mikrostruktury (např. bainit) namísto martenzitu. Požadovaná teplota předehřívání (např. 80 stupňů - 150 stupňů ) je přímo určenaaktuální Ceq a tloušťka plechu.
Praxe s ultra-nízkým obsahem vodíku:
Používejte svařovací materiály klasifikované s nízkým-vodíkem (H4) nebo velmi nízkým-vodíkem (H5, H10).
Pečte elektrody přesně podle specifikací výrobce.
Udržujte obrobky dokonale suché (žádná vlhkost, led, rez).
Optimální tepelný příkon:Udržujte přívod tepla v kvalifikovaném rozsahu. Příliš nízká podporuje rychlé chlazení a martenzit. Příliš vysoká může nadměrně zdrsnit zrna HAZ a snížit houževnatost.
Po-tepelném zpracování svařování (PWHT): For thick sections (often >30-40 mm) nebo vysoce zadržené spoje, se používá vypalování (např. 550-600 stupňů) k temperování martenzitu, difuzi vodíku a uvolnění napětí.
Kvalifikace postupu svařování (WPQR):Kvalifikační zkouška postupu musí zahrnovat průchody tvrdosti přes HAZ, aby se ověřilo, že nepřekračuje bezpečné limity (obvykle 350 HV10) a že nejsou přítomny žádné trhliny.
Shrnutí
Uhlíkový ekvivalent (Ceq) Q390B, typicky 0,44-0,49 %, je přímým kvantitativním měřítkem jeho sklonu k tvorbě tvrdého, na trhliny-citlivého martenzitu v HAZ svaru. Tento zvýšený Ceq ve srovnání s nižšími -třídami pevnosti zásadně zvyšuje jeho náchylnost k praskání za studena. V důsledku toho svařování Q390B vyžaduje přísně kontrolovaný, nízko-vodíkový postup s povinným předehříváním, s parametry přizpůsobenými konkrétní hodnotě Ceq a tloušťce. Ignorování tohoto vztahu je nejčastější příčinou katastrofálních poruch svarů u vysokopevnostních ocelových konstrukcí.