Ισοδύναμο Άνθρακα και Συγκολλησιμότητα: Οι Τύποι CEV και Pcm

Γιατί ένας μόνο αριθμός;

Η σκληρότητα της θερμικά επηρεασμένης ζώνης (HAZ) μετά τη συγκόλληση — και μαζί της ο κίνδυνος ψυχρής ρωγμάτωσης επαγόμενης από υδρογόνο — αυξάνεται με την περιεκτικότητα σε άνθρακα και κράματα που δρουν μαζί. Οι τύποι ισοδύναμου άνθρακα συμπιέζουν την ανάλυση κουτάλας σε έναν δείκτη που συσχετίζεται με τη σκληρυνσιμότητα της HAZ και τον κίνδυνο ρωγμάτωσης, ώστε οι διαδικασίες να μπορούν να ελεγχθούν πριν πραγματοποιηθεί οποιαδήποτε δοκιμαστική συγκόλληση.

Ο τύπος IIW (CEV)

CEV = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 — όλα τα στοιχεία σε ποσοστό κατά βάρος.

Αυτός είναι ο τύπος που υιοθετείται στην πρακτική EN και ISO: το EN 10025 δηλώνει ένα μέγιστο CEV για κάθε δομική ποιότητα, και το EN 1011 χρησιμοποιεί το CEV στην καθοδήγησή του για διαδικασίες συγκόλλησης. Αναπτύχθηκε για συμβατικούς χάλυβες άνθρακα-μαγγανίου. Οι ευρέως χρησιμοποιούμενες ζώνες ερμηνείας είναι:

• CEV έως περίπου 0.40 — γενικά συγκολλήσιμος χωρίς προθέρμανση υπό συνηθισμένες συνθήκες.
• Περίπου 0.40–0.50 — συνήθως απαιτείται προθέρμανση, αυξανόμενη με το πάχος, την ακαμψία και το επίπεδο υδρογόνου, εφαρμόζεται πρακτική χαμηλού υδρογόνου.
• Πάνω από περίπου 0.50 — υψηλός κίνδυνος ρωγμάτωσης, η προθέρμανση, η ελεγχόμενη θερμοκρασία μεταξύ περασμάτων και τα αναλώσιμα χαμηλού υδρογόνου είναι τυπικά, με την πιστοποίηση διαδικασίας να είναι απαραίτητη.

Παράδειγμα με επεξήγηση (ενδεικτικές τιμές ελασματουργίας): C 0.16, Mn 1.50, Cr+Mo+V 0.10, Ni+Cu 0.15 δίνει CEV = 0.16 + 0.25 + 0.02 + 0.01 = 0.44 — ακριβώς στη ζώνη προθέρμανσης.

Pcm: ο τύπος για σύγχρονους χάλυβες χαμηλού άνθρακα

Οι θερμομηχανικά ελασμένοι και οι χάλυβες HSLA φέρουν χαμηλό άνθρακα αλλά μια κατανομή κραματικών στοιχείων, και ο τύπος IIW υπερεκτιμά τον κίνδυνο ρωγμάτωσής τους. Το Pcm των Ito–Bessyo σταθμίζει τα στοιχεία διαφορετικά:

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

Το Pcm είναι τυπικό στην πρακτική σωλήνων αγωγών (το API 5L το περιορίζει για ποιότητες PSL2, συνήθως στο 0.25) και στα ιαπωνικά πρότυπα. Ως πρακτικός κανόνας, Pcm έως περίπου 0.20–0.25 υποδηλώνει καλή συγκολλησιμότητα για χάλυβες χαμηλού άνθρακα. Το EN 1011 προσφέρει τον σχετικό τύπο CET ως άλλη εναλλακτική για υπολογισμούς διαδικασίας.

Τι δεν σας λέει το CEV

• Η θερμοκρασία προθέρμανσης δεν διαβάζεται μόνο από το CEV: η μέθοδος A του EN 1011-2 συνδυάζει το CEV με το συνδυασμένο πάχος, την κλίμακα υδρογόνου της διεργασίας και του αναλώσιμου, την ακαμψία και την εισαγόμενη θερμότητα.
• Δύο χάλυβες με ίσο CEV μπορεί να συμπεριφέρονται διαφορετικά — μια χύτευση υψηλότερου άνθρακα/χαμηλότερου κράματος δεν είναι το ίδιο πρόβλημα συγκόλλησης με μια χύτευση χαμηλότερου άνθρακα/υψηλότερου κράματος.
• Χρησιμοποιήστε την πραγματική ανάλυση κουτάλας από το πιστοποιητικό για εργασίες διαδικασίας. Το μέγιστο της ποιότητας (για παράδειγμα S355J2 συνήθως ≤ 0.45 σε κοινά πάχη) είναι ένα ανώτατο όριο κάτω από το οποίο πρέπει να παραμείνει η χύτευση, όχι η τιμή της χύτευσης μπροστά σας.
• Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες και οι σκληρυμένοι χάλυβες εργαλείων βρίσκονται εντελώς εκτός του πεδίου εφαρμογής και των δύο τύπων.
• Τέλος, το CEV δεν είναι ιδιότητα του χάλυβα σε λειτουργία: δεν προβλέπει τίποτα για την αντοχή ή την ανθεκτικότητα μιας τελικής σύνδεσης, μόνο για την τάση σκλήρυνσης της HAZ κατά τη συγκόλληση. Ένας χάλυβας χαμηλού CEV μπορεί ακόμη να παράγει μια κακή συγκόλληση μέσω κακής προσαρμογής, υγρών αναλώσιμων ή μη πιστοποιημένης διαδικασίας — ο δείκτης ελέγχει τη χημική σύσταση, όχι την ποιότητα εργασίας.