Q620EوQ690E كلاهما عبارة عن سبائك فولاذية هيكلية عالية-منخفضة القوة-من الدرجة E في الصين. يمكنها الحفاظ على متانة تأثير جيدة عند -40 درجة ويتم تسليمها بشكل رئيسي في حالة مروية ومخففة. ومع ذلك، هناك فجوة قدرها 70MPa في قوة الخضوع.
التركيب الكيميائي
يعتمد كلاهما تصميمًا منخفض الكربون- لتحقيق التوازن بين القوة والمتانة، ولكن Q690E يضيف المزيد من عناصر السبائك مثل Mo وB لتعزيز القدرة على الصلابة، ويتم التحكم في محتوى العناصر الضارة بشكل أكثر صرامة. المقارنة المحددة هي كما يلي:
| عنصر | Q620E | Q690E |
|---|---|---|
| الكربون (ج) | أقل من أو يساوي 0.18 (بعض المعايير تسمح بأقل من أو يساوي 0.20) | أقل من أو يساوي 0.18 - 0.20 |
| السيليكون (سي) | أقل من أو يساوي 0.50 | أقل من أو يساوي 0.60 - 0.80 |
| المنغنيز (من) | أقل من أو يساوي 1.50 | أقل من أو يساوي 1.70 - 2.00 |
| الفوسفور (ف) | أقل من أو يساوي 0.035 | أقل من أو يساوي 0.025 - 0.030 |
| الكبريت (S) | أقل من أو يساوي 0.035 | أقل من أو يساوي 0.015 - 0.025 |
| عناصر سبائك | بشكل رئيسي Nb، V، Ti، التي تقوم بتنقية الحبوب من خلال تقوية الهطول | يحتوي على Ni أقل من أو يساوي 0.80، Cr أقل من أو يساوي 1.00، Mo أقل من أو يساوي 0.30، B أقل من أو يساوي 0.004، وما إلى ذلك، مما يزيد من تحسين القوة والصلابة مع ضمان المتانة |
الخواص الميكانيكية
يكمن الاختلاف الأساسي في قوة الخضوع ومتانة التأثير في درجات الحرارة المنخفضة-. يتمتع Q690E بقوة أعلى ومتطلبات أكثر صرامة لصلابة الصدمات، بينما يتمتع Q620E بمرونة أفضل قليلاً من حيث الاستطالة في بعض المعايير. المؤشرات المحددة هي كما يلي (للسمك أقل من أو يساوي 50 مم):
| مؤشر الأداء | Q620E | Q690E |
|---|---|---|
| قوة العائد | أكبر من أو يساوي 620 ميجا باسكال (بعض المعايير تتطلب أكبر من أو يساوي 630 ميجا باسكال) | أكبر من أو يساوي 690MPa |
| قوة الشد | 710 - 880ميغاباسكال | 770 - 940ميغاباسكال |
| استطالة | أكبر من أو يساوي 14% (قد يصل البعض إلى أكبر من أو يساوي 16%) | أكبر من أو يساوي 14% |
| صلابة التأثير عند -40 درجة | أكبر من أو يساوي 27J (المعيار الجزئي يتطلب أكبر من أو يساوي 34J) | أكبر من أو يساوي 47J، ويجب ألا تقل قيمة العينة الواحدة عن 70% من القيمة المتوسطة |
| معدل انكماش القسم | أكبر من أو يساوي 45% | لا يوجد معيار موحد واضح، ولكن مطلوب بشكل عام مطابقة الصلابة لضمان قدرة التشوه |
الاختلافات في عملية الإنتاج وصعوبة المعالجة
يتم تسليم كليهما بشكل أساسي عن طريق التبريد والتلطيف أو عملية TMCP، ولكن Q690E لديه متطلبات أعلى لدقة العملية والتحكم فيها لضمان استقرار القوة العالية جدًا{{1}، كما أن صعوبة المعالجة أعلى بشكل ملحوظ.
- Q620E: عملية متوازنة وسهلة للتعميم. يمكن إنتاجه إما عن طريق التبريد والتلطيف أو عملية TMCP. عند استخدام عملية TMCP، يتم التحكم في درجة حرارة اللف النهائية عند حوالي 850 - 880 درجة، ومعدل التبريد هو 5 - 8 درجة / ثانية. يمكن لمعلمات العملية المعتدلة تجنب الإجهاد الداخلي المفرط. مكافئ الكربون أقل من أو يساوي 0.48%، ودرجة حرارة التسخين المسبق للحام هي 150 - 200 درجة، واللحام المحمي بالغاز العادي يمكن أن يلبي المتطلبات. بعد التشكيل، لا يلزم سوى التلدين البسيط لحل مشكلة تركيز الإجهاد، وهو مناسب لإنتاج الدفعات الكبيرة -.
- Q690E: عملية دقيقة ومتطلبات تحكم عالية. وغالبًا ما يعتمد على مزيج من السبائك الدقيقة-وعملية التبريد والتلطيف الصارمة. في مرحلة الصهر، يتم استخدام التحليل الطيفي لمراقبة محتوى عناصر السبائك في الوقت الحقيقي. يتم التحكم في درجة حرارة التبريد بدقة عند 880 - 920 درجة، ودرجة حرارة التقسية هي 580 - 650 درجة للحصول على بنية محببة دقيقة -. أثناء اللحام، يجب التحكم في درجة حرارة التسخين أعلى من 100 - 150 درجة، كما يجب استخدام مواد لحام هيدروجينية منخفضة - لتجنب الشقوق الباردة. عند معالجة المكونات ذات الأشكال الخاصة- مثل أذرع الرافعة، يجب التحكم بدقة في قوة التشوه ومعدل التبريد لمنع تدهور الأداء الناتج عن البنية غير المستوية.
الاختلافات في سيناريوهات التطبيق
يتم تقسيم الفولاذين وفقًا لمتطلبات تحمل الضغط للمكونات. يتم توجيه Q620E إلى المكونات ذات الضغط المتوسط والعالي، ويتم استخدام Q690E بشكل أكبر للمكونات الأساسية عالية الضغط -الفائقة، ويتمتع الأخير بمزايا أكثر في ظروف العمل خفيفة الوزن والقاسية.
- Q620E: خيار فعال من حيث التكلفة-لحقول الضغط المتوسطة والعالية. وفي الآلات الهندسية، يتم استخدامه لتصنيع أذرع رافعة بوزن 400-طن، والتي يمكن أن تقلل الوزن بنسبة 18% مقارنة بالمواد التقليدية. في مجال الطاقة، يتم تطبيقه على قسم أنابيب الضغط العالي 7MPa-من خط أنابيب نقل الفحم-إلى-الغاز في شينجيانغ، مما يقلل سمك الجدار بنسبة 10% ويوفر حوالي 80 طنًا من الفولاذ لكل كيلومتر. في مجال البناء، يتم استخدامه لعقد الجمالون للمباني الشاهقة التي يبلغ ارتفاعها 300-متر، ويكون أداء الحمل الدوري أعلى بنسبة 40% من أداء المواد التقليدية. كما أنها تؤدي أداءً جيدًا في المقاطع الانتقالية الأحادية لطاقة الرياح البحرية، ويمكن أن تصل مدة خدمتها إلى 35 عامًا مع الحماية ضد التآكل.
- Q690E: مادة أساسية تتحمل-الضغوط العالية جدًا والظروف القاسية. في استغلال الطاقة، يتم استخدامه في تركيبات الأنابيب الحاملة للضغط - لمنصات الحفر في أعماق البحار وخطوط الأنابيب المتكسرة لاستغلال الغاز الصخري، كما أن عمر الخدمة الخاص به أطول بثلاث مرات من عمر المواد التقليدية. في المشاريع الهندسية، الأنابيب الفولاذية المضغوطة لمحطة Baihetan للطاقة الكهرومائية تعتمد Q690E، مما يقلل سمك الجدار من 60mm إلى 42mm ويوفر 12000 طن من الفولاذ. في الآلات الثقيلة، يتم استخدامه لصنع إطار الحفارات الكبيرة. عمر الخدمة للجرافة المصنوعة من Q690E أطول بنسبة 30% من عمر الفولاذ العادي. كما يتم استخدامه أيضًا لمكونات عربات السكك الحديدية عالية السرعة، والتي يمكن أن تقلل الوزن بنسبة 15% مع ضمان أداء مضاد-للإجهاد.
الاختلافات في السوق والتكلفة
تؤدي الاختلافات في تعقيد العملية واستهلاك المواد الخام إلى فجوات واضحة في نمط العرض والطلب في السوق وتكلفة الفولاذين:
- Q620E: لديها عملية إنتاج ناضجة، ويمكن للعديد من مصانع الصلب المتوسطة والكبيرة إنتاجها بشكل ثابت. المعروض في السوق كافٍ، والسعر معتدل نسبياً. ويتم استخدامه على نطاق واسع في المشروعات-العامة ذات القوة العالية، والتي تتمتع بطلب مستقر في السوق ومعدل نمو سنوي يبلغ حوالي 10%. ميزة التكلفة واضحة، وغالبًا ما تكون الخيار الأول للمشاريع ذات الأداء المتوازن ومتطلبات التكلفة.
- Q690E: تكلفة عناصر السبائك مثل Mo و Ni مرتفعة، كما أن التحكم الدقيق في عملية الإنتاج يزيد أيضًا من تكلفة استهلاك الطاقة. سعره في السوق أعلى بحوالي 20% - 30% من سعر Q620E. يتم إنتاجه بشكل رئيسي من قبل مصانع الصلب الكبيرة الرئيسية. يتركز الطلب في-المجالات المتطورة مثل تطوير الطاقة في أعماق البحار-ومشاريع الطاقة الكهرومائية-الواسعة النطاق. إنه يحل محل المواد المستوردة تدريجيًا، ويمكن تقليل التكلفة بأكثر من 30% مقارنة بمواد ASTM519 4130 المستوردة.
كيف يتم الاختيار بين Q620E وQ690E في بناء الجسور-الطويلة في مناطق جبال الألب؟
إذا كان الجسر عاديًا-طويل الامتداد دون أي متطلبات مفرطة لتقليل الوزن، فإن Q620E هو الأكثر ملاءمة. يمكنها تلبية احتياجات التحمل وتقليل تكاليف الشراء والبناء. إذا كان الجسر يقع في منطقة شديدة البرودة مع رياح قوية متكررة، ويحتاج إلى تقليل الوزن الهيكلي لتحسين مقاومة الزلازل والرياح، فيفضل Q690E. قوتها العالية ومتانة الصدمات التي تزيد عن أو تساوي 47J عند -40 درجة يمكن أن تتجنب بشكل فعال الكسر الهش، ويمكن أن يؤدي ترقق المكونات أيضًا إلى تقليل حمل الرياح الإجمالي.
ما هي التعديلات الفنية اللازمة عند استبدال Q620E بـ Q690E في تحويل الدعامات الهيدروليكية في مناجم الفحم؟
أولا، ضبط عملية اللحام. استخدم مواد لحام ذات قوة منخفضة-هيدروجينية عالية-، وارفع درجة حرارة التسخين المسبق إلى 150 درجة أو أعلى، وقم بتقليل مدخلات حرارة اللحام لمنع تليين المنطقة-المتأثرة بالحرارة. ثانيا، تحسين عملية المعالجة الحرارية بعد المعالجة. درجة الحرارة 580 - 650 درجة للتخلص من التوتر الداخلي. أخيرًا، قم بضبط معلمات التشكيل، وإبطاء سرعة الثني والختم، وتجنب التشققات الناتجة عن القوة العالية واللدونة المنخفضة نسبيًا لـ Q690E.
لماذا يعتبر Q690E أكثر تفضيلاً في مجال-الآلات الهندسية كبيرة الحجم وخفيفة الوزن؟
في ظل ظروف تحمل نفس الحمل، يمكن لـ Q690E أن يقلل بشكل كبير من سمك وحجم المكونات نظرًا لقوة إنتاجها الأعلى بـ 70MPa من Q620E. على سبيل المثال، بعد استخدام Q690E لإطار الذراع لنوع معين من الرافعات، يتم زيادة الحد الأقصى لوزن الرفع من 800 طن إلى 1200 طن مع تقليل الوزن. لا تعمل ميزة الوزن الخفيف هذه على تحسين سعة تحميل المعدات فحسب، بل يمكنها أيضًا تقليل استهلاك الطاقة أثناء التشغيل، وهو ما يتماشى مع اتجاه تطوير الآلات الهندسية ذات الكفاءة العالية-والتوفير في الطاقة-.