Скільки вміст вуглецю впливає на зварюваність сталі Q345?
Вуглець (C) - ключовий чутливий елемент, що впливає на зварюваність сталі Q345. Його вміст безпосередньо визначає ризик тріщини, міцність суглобів та складність процесу під час зварювання, з набагато більшим впливом, ніж інші елементи (наприклад, MN, P і S). Зокрема, вплив вмісту вуглецю на зварюваність сталі Q345 в першу чергу проявляється у наступних трьох ключових аспектах, виявляючи значний «ефект дози» (чим вище вміст вуглецю, тим більш виражений негативний вплив):
1. Вміст вуглецю позитивно корелює з ризиком холодного розтріскування зварювання
Холодне розтріскування (тріщини, що трапляються в процесі охолодження після зварювання, часто трапляються в теплі - уражена зона або корінь зварного шва) є найважливішою проблемою, яку слід уникати при зварюванні Q345, а вуглець є основною причиною холодного розтріскування:
Тенденція затвердіння: чим більший вміст вуглецю, тим більша сталея сталі. Під час зварювання тепло - уражена зона (HAZ) зазнає високої - аустенітизації температури з подальшим швидким охолодженням, яке може легко утворювати тверду і крихку мартензит (із твердістю, що перевищує 350 ВГ). Це призводить до різкого зменшення міцності в цій зоні і може безпосередньо спричинити розтріскування через залишкові напруги зварювання.
Наприклад, якщо вміст вуглецю в Q345 збільшується з 0,16% до 0,20% (близько до стандартної верхньої межі), вміст мартенситів у HAZ може збільшуватися на понад 30%, збільшуючи ризик застуди на 2-3 рази.
Hydrogen-induced cracking: Carbon combines with diffusible hydrogen in the weld to form gases such as CH₄, which accumulate at the grain boundaries between the weld metal and the HAZ. When the hydrogen concentration exceeds a critical value (typically >5 мл/100 г), він реагує з залишковими напруженнями, щоб викликати тріщини. Чим вище вміст вуглецю, тим сильніший водень "захоплюючий ефект" і тим більша сприйнятливість до тріщини. Тому GB/T 1591 - 2018 суворо передбачає, що вміст вуглецю Q345 повинен бути меншим або рівним 0,20% (товщина менше або дорівнює 60 мм). По суті, це має на меті зберегти ризик холодного розтріскування в межах прийнятного діапазону, контролюючи вуглець. Якщо вміст вуглецю перевищує 0,20%, навіть при попередньому нагріванні (150-250 градусів) та після нагрівання (250 градусів протягом 2 годин), розтріскування важко повністю уникнути.
Ii. Збільшення вмісту вуглецю значно знижує міцність зварних суглобів.
Основна потреба для зварювання Q345 - "відповідність властивостям суглобів з основним металом" (особливо низька - Температурна міцність), а вміст вуглецю має вирішальне значення для порушення цього балансу:
Weld metal toughness: During welding, carbon in the wire/electrode transfers to the molten pool. If the base metal carbon content is too high (e.g., >0,18%), еквівалент вуглецю зварного металу (CEQ) перевищує стандарт, що призведе до утворення мережевих карбідів у мікроструктурі зварювання та зменшення поглинання енергії удару (AKV). Вимірювані дані показують, що коли вміст вуглецю в основному металі Q345 збільшується з 0,14% до 0,20%, значення AKV Weld на -20 градуса може знизитися з 50J до нижче 30J (нижче стандартної вимоги 34J), безпосередньо впливаючи на структурну безпеку.
Тепло - Уражена в'язкість (HAZ) В'язкість: більш високий вміст вуглецю збільшує грубне зерно (вуглець сприяє зростанню аустеніту при високих температурах) і збільшує частку жорстких і крихких структур, таких як мартензит та бейніт, внаслідок чого в цій зоні 30% - 50% нижчі, ніж основна метал. Наприклад, після зварювання Q345 з вмістом вуглецю 0,20%, значення AKV HAZ на -40 градуса може бути менше 20J, не відповідаючи вимогам сталі електронного класу.
3. Вміст вуглецю визначає складність процесу зварювання
Чим вище вміст вуглецю, тим суворіший контроль процесу, необхідний для зварювання Q345, що безпосередньо збільшує труднощі та вартість процесу:
Температура попереднього нагрівання: Q345 з вмістом вуглецю 0,14% - 0,16% (тонка пластина, менше або дорівнює 16 мм) може бути зварена при кімнатній температурі (не потрібно попереднього нагрівання). Якщо вміст вуглецю зростає до 0,18%-0,20%, навіть 12 мм пластини повинні бути попередньо нагріті до 80-120 градусів (попереднє нагрівання до понад 150 градусів у низькотемпературних середовищах), щоб уникнути розтріскування.
Heat Input Control: When welding high-carbon Q345 (>0,18%), вхід тепла (струм зварювання × напруга / швидкість) повинен бути суворо обмежений до 15 - 30 кДж / см. Надмірний вхід тепла призведе до грубих HAZ -зерен, тоді як занадто низький тепловий вхід призведе до швидкого охолодження, що може легко призвести до утворення мартенситу. Для низького вуглецю Q345 (<0.16%), the heat input range can be expanded to 10-40 kJ/cm, offering greater process adaptability.
Повідомлення - Лікування зварювання: Високий - вуглець Q345 повинен зазнати відпалу для зняття стресу (утримуючи на 600 - 650 градусів) після зварювання. В іншому випадку залишковий стрес і загартована структура можуть поєднуватися, щоб викликати затримку розтріскування. Однак для Q345 з низьким вмістом вуглецю (наприклад, 0,14%) цей крок може бути опущений при зваренні тонких пластин, заощаджуючи час. Короткий зміст: Вплив вмісту вуглецю на зварюваність Q345
Вміст вуглецю є основним контрольним фактором зварювання Q345, і його вплив можна кількісно визначити за допомогою "критичного порогу":
Безпечний діапазон (c менше або дорівнює 0,16%): відмінна зварюваність, низький ризик холодного розтріскування, звичайні процеси (не потрібно суворого попереднього нагрівання) та відповідність міцності суглобів> 90%;
Діапазон ризику (0,16% Danger Range (C > 0.20%): Extremely poor weldability, with significant cold cracking and insufficient toughness. Even with specialized processes, joint reliability is difficult to guarantee, and the weld does not meet Q345 standard requirements. Therefore, in actual welding, Q345 with a lower carbon content (such as C=0.14%-0.16% marked in the material list) should be given priority. Especially for low-temperature environments (below -20°C) or thick plate (>20 мм) Структури, невелика різниця в вмісті вуглецю (наприклад, 0,02%) може безпосередньо визначати успіх або збій зварювання.