جوشکاری فولادهای Q&T با استحکام بالا (S690–S960): زمان سرد شدن همه چیز را کنترل می‌کند

چه چیزی این فولادها را متفاوت می‌کند

فولادهای S690QL, S890QL و S960QL (EN 10025-6) استحکام تسلیم 690–960 MPa را از ریزساختار کوئنچ و تمپر شده به دست می‌آورند، نه از غنای آلیاژی — معادل‌های کربن آن‌ها به طرز شگفت‌آوری متوسط است. بنابراین مسئله جوش‌پذیری حرارتی است، نه شیمیایی: چرخه سرد شدن نادرست یا ناحیه متأثر از حرارت (HAZ) را به حالت حساس به ترک سخت می‌کند یا آن را به ناحیه نرمی تمپر می‌کند که به ضعیف‌ترین حلقه تبدیل می‌شود.

مفهوم t8/5

سرد شدن جوش در این فولادها با t8/5 مشخص می‌شود: زمانی که ناحیه جوش طول می‌کشد تا از 800 °C تا 500 °C سرد شود. این بازه محدوده دگرگونی فازی را پوشش می‌دهد که سختی و چقرمگی HAZ را تعیین می‌کند.

• بسیار کوتاه (ورودی حرارت بسیار کم، بدون پیش‌گرم روی صفحه ضخیم): HAZ سخت و ترد، خطر ترک هیدروژنی.
• بسیار طولانی (ورودی حرارت زیاد، پیش‌گرم/بین‌پاسی بیش از حد): رشد دانه و تمپر بیش از حد — نرم شدن HAZ و از دست رفتن چقرمگی.

سازندگان فولاد معمولاً پنجره t8/5 در حدود 5–20 ثانیه را توصیه می‌کنند (برای S960 باریک‌تر)، که با هماهنگ کردن سه متغیر با هم به دست می‌آید: دمای پیش‌گرم، ورودی حرارت و ضخامت صفحه. روش‌ها در برابر این پنجره تأیید می‌شوند، نه فقط در برابر ورودی حرارت.

ورودی حرارت و دماها

روش نشان‌دهنده (برگه‌های داده کارخانه حاکم هستند):

• ورودی حرارت معمولاً به حدود 0.5–1.5 kJ/mm محدود می‌شود و با افزایش سطح گرید کاهش می‌یابد.
• پیش‌گرم اندک است — اغلب هیچ تا ~125 °C بسته به ضخامت و ضخامت ترکیبی اتصال — زیرا پیش‌گرم بیش از حد t8/5 را طولانی می‌کند و HAZ را نرم می‌کند.
• دمای بین‌پاسی محدود می‌شود، اغلب در 150–250 °C بسته به گرید؛ اتصالی که دمای آن پاس پس از پاس همچنان بالا می‌رود از پنجره خارج می‌شود.

فلز پرکننده: هم‌تراز یا کمتر از فلز پایه؟

هر دو فلسفه مشروع هستند:

• فلزهای پرکننده هم‌تراز (به عنوان مثال سیم‌های کلاس 690- یا 890-) در جایی استفاده می‌شوند که اتصال باید استحکام کامل فلز پایه را ایجاد کند، با کنترل سخت‌گیرانه هیدروژن (مواد مصرفی کلاس H5، نگهداری تمیز و خشک).
• فلزهای پرکننده کمتر از فلز پایه (نرم) به طور گسترده برای گوشه‌ها و اتصالات بدون استحکام کامل استفاده می‌شوند: رسوب شکل‌پذیر تنش‌های قید را کاهش می‌دهد و نسبت به ریسک برازش و ترک‌خوردگی بسیار تحمل‌پذیرتر است، با کاهش استحکام پذیرفته‌شده‌ای که طراح باید آن را تأیید کند.

هر کدام که انتخاب شود، هیدروژن کم غیرقابل مذاکره است — این گریدها در سطوح هیدروژنی ترک می‌خورند که S355 آن را نادیده می‌گیرد.

انضباط کارگاهی

• از WPS تأییدشده با پارامترهای واقعی مرتبط با t8/5 ثبت‌شده پیروی کنید؛ اجازه ندهید جوشکاران با افزایش جریان "سرعت را بالا ببرند" — سرعت حرکت مستقیماً وارد ورودی حرارت می‌شود.
• پیش‌گرم را به طور یکنواخت اعمال و اندازه‌گیری کنید؛ دمای بین‌پاسی را بین پاس‌ها پایش کنید، نه فقط در شروع.
• هیچ عملیات حرارتی پس از جوشکاری انجام ندهید مگر اینکه سازنده آن را تأیید کند: یک چرخه تنش‌زدایی متعارف کل قطعه را به کمتر از استحکام تحویلی آن تمپر می‌کند.
• لبه‌های حاصل از برش حرارتی باید پرداخت شوند و خال‌جوش‌ها با همان پیش‌گرم و مواد مصرفی خود اتصال ساخته شوند — خال‌جوش‌های کم‌اندازه و بدون پیش‌گرم منشأ کلاسیک ترک هستند.