Kesetaraan Karbon dan Kebolehkimpalan: Formula CEV dan Pcm

Mengapa satu nombor?

Kekerasan zon terjejas haba (HAZ) selepas kimpalan — dan bersamanya risiko rekahan sejuk teraruh hidrogen — meningkat dengan kandungan karbon dan pengaloian yang bertindak bersama. Formula kesetaraan karbon memampatkan analisis senduk menjadi satu indeks yang berkorelasi dengan kebolehkerasan HAZ dan risiko rekahan, supaya prosedur boleh disaring sebelum sebarang kimpalan ujian dibuat.

Formula IIW (CEV)

CEV = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 — semua unsur dalam peratus berat.

Ini ialah formula yang diterima pakai dalam amalan EN dan ISO: EN 10025 mengisytiharkan CEV maksimum untuk setiap gred struktur, dan EN 1011 menggunakan CEV dalam panduan prosedur kimpalannya. Ia dibangunkan untuk keluli karbon-mangan konvensional. Jalur tafsiran yang digunakan secara meluas ialah:

• CEV hingga kira-kira 0.40 — umumnya boleh dikimpal tanpa prapanas dalam keadaan biasa.
• Kira-kira 0.40–0.50 — prapanas lazimnya diperlukan, meningkat mengikut ketebalan, kekangan dan tahap hidrogen; amalan hidrogen rendah terpakai.
• Di atas kira-kira 0.50 — risiko rekahan tinggi; prapanas, suhu antara laluan terkawal dan bahan guna habis hidrogen rendah ialah standard, dengan kelayakan prosedur penting.

Contoh yang dikerjakan (nilai kilang ilustrasi): C 0.16, Mn 1.50, Cr+Mo+V 0.10, Ni+Cu 0.15 memberikan CEV = 0.16 + 0.25 + 0.02 + 0.01 = 0.44 — tepat dalam jalur prapanas.

Pcm: formula untuk keluli karbon rendah moden

Keluli digelek termomekanikal dan HSLA membawa karbon rendah tetapi taburan unsur pengaloian, dan formula IIW menilai berlebihan risiko rekahan mereka. Pcm Ito–Bessyo memberatkan unsur secara berbeza:

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

Pcm ialah standard dalam amalan paip talian (API 5L menghadkannya untuk gred PSL2, lazimnya pada 0.25) dan dalam standard Jepun. Sebagai peraturan ibu jari, Pcm hingga kira-kira 0.20–0.25 menunjukkan kebolehkimpalan yang baik untuk keluli karbon rendah. EN 1011 menawarkan formula CET berkaitan sebagai alternatif lain untuk pengiraan prosedur.

Apa yang tidak diberitahu oleh CEV

• Suhu prapanas tidak dibaca daripada CEV semata-mata: kaedah A EN 1011-2 menggabungkan CEV dengan ketebalan gabungan, skala hidrogen proses dan bahan guna habis, kekangan dan input haba.
• Dua keluli dengan CEV yang sama boleh berkelakuan berbeza — haba berkarbon lebih tinggi/beraloi rendah bukan masalah kimpalan yang sama dengan haba berkarbon rendah/beraloi lebih tinggi.
• Gunakan analisis senduk sebenar daripada sijil untuk kerja prosedur. Maksimum gred (sebagai contoh S355J2 pada lazimnya ≤ 0.45 dalam ketebalan biasa) ialah siling yang mesti dikekalkan di bawahnya oleh haba, bukan nilai haba di hadapan anda.
• Keluli tahan karat austenit dan keluli alat dikeraskan berada sepenuhnya di luar skop kedua-dua formula.
• Akhir sekali, CEV bukan sifat keluli dalam perkhidmatan: ia tidak meramalkan apa-apa tentang kekuatan atau keliatan sambungan siap, hanya tentang kecenderungan pengerasan HAZ semasa kimpalan. Keluli berCEV rendah masih boleh menghasilkan kimpalan yang buruk melalui padanan yang teruk, bahan guna habis lembap atau prosedur tidak layak — indeks menyaring kimia, bukan mutu kerja.