يعد مكافئ الكربون (Ceq) هو المعلمة الأكثر أهمية لتقييم قابلية اللحام لـ Q390B وخطر التشقق البارد.
1. نطاق مكافئ الكربون (Ceq) لـ Q390B
إن Ceq لـ Q390B ليس قيمة واحدة ثابتة، ولكنه حد أقصى مسموح به محدد بواسطة المعيار. نطاقه النموذجي/الفعلي في الفولاذ المنتج تجاريًا مستمد من حدود تركيبه الكيميائي في GB/T 1591-2018.
قد يهدف بعض المنتجين إلى الحد الأدنى (~0.44-0.46%) لتحسين قابلية اللحام، بينما يدفع البعض الآخر نحو الحد الأقصى لضمان تحقيق أهداف القوة بسبائك أقل تكلفة.
النقطة الرئيسية:عند شراء Q390B، يجب ذكر قيمة Ceq الفعلية في شهادة اختبار المطحنة. لا تعتمد على النطاق النموذجي؛ استخدم القيمة المقدمة لحسابات إجراءات اللحام الخاصة بك.
2. كيف يؤثر Ceq على قابلية التكسير البارد
يعد التكسير البارد (ويسمى أيضًا التكسير المستحث بالهيدروجين- أو التكسير المتأخر) خطرًا كبيرًا عند لحام سبائك الفولاذ ذات القوة العالية- والمنخفضة- مثل Q390B. يعتبر Ceq مؤشرا مباشرا لهذا الخطر من خلال الآلية التالية:
الرابط: Ceq → الصلابة → البنية المجهرية → القابلية
ارتفاع Ceq → صلابة عالية:
تقارب صيغة Ceq قدرة الفولاذ على تكوين أطوار صلبة عند التبريد السريع. يساهم كل عنصر في الصيغة في تحويل مخطط تحويل الوقت-درجة الحرارة- (TTT) إلى اليمين، مما يعني أن المارتنسيت يتشكل حتى عند معدلات التبريد الأبطأ.
التبريد السريع ← تكوين المارتينسيت الصلب:
أثناء اللحام، يتم تسخين المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) إلى درجات حرارة عالية ثم يتم تبريدها بسرعة بواسطة المعدن الأساسي البارد المحيط. إذا كان Ceq مرتفعًا، فسوف يتحول HAZ إلى مارتنسيت صلب وهش بدلاً من الفريت/بيرلايت الأكثر ليونة.
مارتنزيت + هيدروجين + إجهاد=تكسير بارد:
هذا هو النموذج الكلاسيكي "-العوامل" للتكسير البارد:
البنية المجهرية الحساسة (المارتنسيت):المقدمة من Ceq عالية. يتمتع المارتنسيت بصلابة منخفضة وقابل للتشقق بشكل كبير.
الهيدروجين (ح):يتم تقديمه من الرطوبة في تدفق اللحام أو غاز التدريع أو ملوثات سطح اللوحة.
إجهاد الشد:لا مفر منه من الانكماش الحراري وضبط النفس المشترك.
تنتشر ذرات الهيدروجين وتتراكم في منطقة HAZ المارتنسيتية المجهدة. عند الوصول إلى مجموعة حرجة، ينتشر صدع هش، غالبًا بعد ساعات أو أيام من اللحام (التشقق "المتأخر").
الآثار العملية للحام Q390B
نظرًا لأن Ceq الخاص بـ Q390B (0.44-0.49%) أعلى بكثير من الفولاذ الطري (على سبيل المثال، ~0.35% لـ Q235) وأعلى بشكل معتدل من Q355B، فإن إجراءات اللحام الصارمة غير قابلة للتفاوض.
| نطاق Ceq (IIW). | الآثار المترتبة على إجراء اللحام لـ Q390B |
|---|---|
| ~0.44 - 0.46% | Moderate Risk. Preheating is mandatory for most thicknesses (>10-15 ملم). مطلوب رقابة صارمة على مصادر الهيدروجين. |
| ~0.47 - 0.49% | مخاطر عالية. مطلوب درجات حرارة أعلى للتسخين المسبق/التداخلي. قد يتطلب الأمر استخدام أقطاب هيدروجينية منخفضة جدًا- (<5ml/100g deposited metal). Post-weld heat treatment (PWHT) may be necessary for thick, highly restrained joints. |
تدابير التخفيف المطلوبة:
التسخين المسبق والتحكم في درجة الحرارة:هذه هي السيطرة الأولية. يؤدي التسخين المسبق إلى إبطاء معدل التبريد، مما يسمح لـ HAZ بالتحول إلى هياكل مجهرية أكثر ليونة وأكثر ليونة (على سبيل المثال، الباينيت) بدلاً من المارتنسيت. يتم تحديد درجة حرارة التسخين المسبق المطلوبة (على سبيل المثال، 80 درجة - 150 درجة ) مباشرة بواسطةCeq الفعلي وسمك اللوحة.
ممارسة -انخفاض الهيدروجين للغاية:
استخدم مواد لحام مصنفة ذات نسبة منخفضة من الهيدروجين (H4)- أو منخفضة للغاية من الهيدروجين (H5, H10).
قم بخبز الأقطاب الكهربائية بدقة وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة.
حافظ على قطع العمل جافة تمامًا (بدون رطوبة أو ثلج أو صدأ).
مدخل الحرارة الأمثل:الحفاظ على مدخلات الحرارة ضمن نطاق مؤهل. منخفض جدًا يعزز التبريد السريع والمارتنسيت. يمكن أن يؤدي ارتفاعها جدًا إلى خشونة حبيبات HAZ بشكل مفرط، مما يقلل من صلابتها.
ما بعد-المعالجة الحرارية للحام (PWHT): For thick sections (often >30-40 مم) أو مفاصل مقيدة للغاية، يتم استخدام خبز تخفيف الإجهاد (على سبيل المثال، 550-600 درجة) لتلطيف المارتينسيت، ونشر الهيدروجين، وتخفيف الضغوط.
تأهيل إجراءات اللحام (WPQR):يجب أن يتضمن اختبار تأهيل الإجراء اجتياز الصلابة عبر منطقة المنطقة الآمنة للتحقق من أنها لا تتجاوز الحدود الآمنة (عادةً 350 HV10) وعدم وجود أي شقوق.
ملخص
يعد مكافئ الكربون (Ceq) لـ Q390B، عادةً 0.44-0.49%، مقياسًا كميًا مباشرًا لميله إلى تكوين مارتنسيت صلب وحساس للتشققات- في منطقة اللحام HAZ. إن Ceq المرتفع مقارنةً بدرجات القوة-المنخفضة يزيد بشكل أساسي من قابليته للتكسير البارد. وبالتالي، يتطلب اللحام Q390B إجراء هيدروجين منخفض- يتم التحكم فيه بشكل صارم مع التسخين المسبق الإلزامي، مع معلمات مصممة وفقًا لقيمة Ceq المحددة وسمكها. إن تجاهل هذه العلاقة هو السبب الأكثر شيوعًا لفشل اللحام الكارثي في الهياكل الفولاذية عالية القوة.