Sveising av høyfast bråkjølt og anløpt stål (S690–S960): avkjølingstiden styrer alt

Hva som gjør disse stålene annerledes

S690QL, S890QL og S960QL (EN 10025-6) oppnår flytegrenser på 690–960 MPa fra en bråkjølt og anløpt mikrostruktur, ikke fra legeringsrikdom — karbonekvivalentene deres er overraskende moderate. Problemet med sveisbarheten er derfor termisk, ikke kjemisk: feil avkjølingssyklus herder enten den varmepåvirkede sonen (HAZ) til en sprekkfølsom tilstand eller anløper den til en myk sone som blir det svakeste leddet.

Konseptet t8/5

Avkjølingen av sveisen i disse stålene spesifiseres med t8/5: tiden sveiseområdet bruker på å avkjøles fra 800 °C til 500 °C. Dette intervallet dekker faseomvandlingsområdet som avgjør hardhet og seighet i HAZ.

• For kort (svært lav varmetilførsel, ingen forvarming på tykk plate): hard og sprø HAZ, risiko for hydrogensprekker.
• For lang (høy varmetilførsel, overdreven forvarming/mellomstrengstemperatur): kornvekst og overanløping — mykning av HAZ og tap av seighet.

Stålprodusenter anbefaler vanligvis et t8/5-vindu i størrelsesordenen 5–20 sekunder (smalere for S960), oppnådd ved å samordne tre variabler sammen: forvarmingstemperatur, varmetilførsel og platetykkelse. Prosedyrer kvalifiseres mot dette vinduet, ikke mot varmetilførsel alene.

Varmetilførsel og temperaturer

Veiledende praksis (valseverkets datablader gjelder):

• Varmetilførselen begrenses vanligvis til omtrent 0.5–1.5 kJ/mm og faller etter hvert som kvalitetsnivået stiger.
• Forvarmingen er beskjeden — ofte ingen til ~125 °C avhengig av tykkelse og samlet skjøtetykkelse — fordi overdreven forvarming forlenger t8/5 og mykner HAZ.
• Mellomstrengstemperaturen har en øvre grense, ofte 150–250 °C avhengig av kvalitet; en skjøt som stadig stiger i temperatur streng etter streng, driver ut av vinduet.

Tilsatsmateriale: tilpasset eller undertilpasset?

Begge filosofiene er legitime:

• Tilpassede tilsatsmaterialer (f.eks. tråder i 690- eller 890-klassen) brukes der skjøten må utvikle full fasthet som grunnmaterialet, med streng hydrogenkontroll (forbruksmaterialer i H5-klassen, ren og tørr lagring).
• Undertilpassede (myke) tilsatsmaterialer brukes i stor utstrekning for kilsveiser og skjøter som ikke krever full fasthet: det duktile sveisemetallet avlaster innspenningsspenninger og er langt mer tolerant overfor tilpasning og sprekkrisiko, mot en akseptert reduksjon i fasthet som konstruktøren må godkjenne.

Uansett hva som velges, er lavt hydrogeninnhold ikke til forhandling — disse kvalitetene sprekker ved hydrogennivåer som S355 ville ha tålt uten problemer.

Verksteddisiplin

• Følg en kvalifisert WPS der de faktiske parameterne som er relevante for t8/5, er registrert; ikke la sveisere øke hastigheten ved å øke strømmen — fremføringshastigheten inngår direkte i varmetilførselen.
• Forvarm jevnt og mål; overvåk mellomstrengstemperaturen mellom strengene, ikke bare ved starten.
• Ingen ettervarmebehandling med mindre produsenten godkjenner den: en konvensjonell avspenningssyklus vil anløpe hele komponenten under den leverte fastheten.
• Kanter fra termisk skjæring skal renses, og heftsveiser skal lages med samme forvarming og forbruksmaterialer som selve skjøten — underdimensjonerte og ikke forvarmede heftesveiser er en klassisk årsak til sprekker.