مكافئ الكربون وقابلية اللحام: صيغتا CEV وPcm

لماذا رقم واحد؟

صلادة المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) بعد اللحام — ومعها خطر التشقق البارد المستحث بالهيدروجين — ترتفع مع عمل محتوى الكربون والسبك معاً. تضغط صيغ مكافئ الكربون تحليل المغرفة في مؤشر واحد يرتبط بقابلية تصليد HAZ وخطر التشقق، بحيث يمكن فرز الإجراءات قبل إجراء أي لحام اختباري.

صيغة IIW (CEV)

CEV = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 — جميع العناصر بالنسبة المئوية الوزنية.

هذه هي الصيغة المعتمدة في ممارسة EN وISO: يعلن EN 10025 حداً أقصى لـ CEV لكل درجة إنشائية، ويستخدم EN 1011 CEV في إرشادات إجراءات اللحام الخاصة به. وقد طُوّرت للصلب الكربوني-المنغنيزي التقليدي. نطاقات التفسير المستخدمة على نطاق واسع هي:

• CEV حتى نحو 0.40 — قابل للحام عموماً دون تسخين مسبق في ظروف عادية.
• نحو 0.40–0.50 — التسخين المسبق مطلوب بشكل شائع، يزداد مع السماكة والتقييد ومستوى الهيدروجين؛ وتنطبق ممارسة الهيدروجين المنخفض.
• فوق نحو 0.50 — خطر تشقق عالٍ؛ التسخين المسبق ودرجة حرارة بين الممرات مضبوطة ومواد استهلاكية منخفضة الهيدروجين هي المعيار، مع تأهيل الإجراء ضروري.

مثال محلول (قيم مصنع توضيحية): C 0.16، Mn 1.50، Cr+Mo+V 0.10، Ni+Cu 0.15 يعطي CEV = 0.16 + 0.25 + 0.02 + 0.01 = 0.44 — تماماً في نطاق التسخين المسبق.

Pcm: الصيغة لأنواع الصلب الحديثة منخفضة الكربون

تحمل أنواع الصلب المدرفلة حرارياً ميكانيكياً وHSLA كربوناً منخفضاً لكن انتشاراً لعناصر السبك، وصيغة IIW تبالغ في تقدير خطر تشققها. وPcm لإيتو–بيسيو توزن العناصر بشكل مختلف:

Pcm = C + Si/30 + (Mn + Cu + Cr)/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 + 5B

Pcm معيارية في ممارسة أنابيب الخطوط (API 5L تحدها لدرجات PSL2، عادة عند 0.25) وفي المعايير اليابانية. وكقاعدة عملية، Pcm حتى نحو 0.20–0.25 يشير إلى قابلية لحام جيدة لأنواع الصلب منخفضة الكربون. ويقدم EN 1011 صيغة CET ذات الصلة كبديل آخر لحسابات الإجراءات.

ما لا يخبرك به CEV

• درجة حرارة التسخين المسبق لا تُقرأ من CEV وحده: طريقة EN 1011-2 A تجمع CEV مع السماكة المجمعة، ومقياس الهيدروجين للعملية والمواد الاستهلاكية، والتقييد ومدخل الحرارة.
• صلبان بـ CEV متساوٍ يمكن أن يتصرفا بشكل مختلف — صبة أعلى كربوناً/أدنى سبكاً ليست مشكلة اللحام نفسها كصبة أدنى كربوناً/أعلى سبكاً.
• استخدم تحليل المغرفة الفعلي من الشهادة لأعمال الإجراءات. حد الدرجة الأقصى (على سبيل المثال S355J2 عند عادة ≤ 0.45 في السماكات الشائعة) هو سقف يجب أن تبقى الصبة تحته، لا قيمة الصبة أمامك.
• الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي وصلب الأدوات المصلّد يقعان خارج نطاق كلتا الصيغتين تماماً.
• أخيراً، CEV ليس خاصية للصلب في الخدمة: لا يتنبأ بشيء عن مقاومة أو متانة وصلة منتهية، فقط عن ميل تصليد HAZ أثناء اللحام. وصلب منخفض CEV ما زال يمكن أن ينتج لحاماً رديئاً عبر تجميع سيئ أو مواد استهلاكية رطبة أو إجراء غير مؤهل — فالمؤشر يفرز التركيب الكيميائي، لا الحرفية.