Echivalentul de carbon și sudabilitatea: formulele CEV și Pcm

De ce o singură valoare?

Duritatea zonei influențate termic (HAZ) după sudare — și, odată cu ea, riscul de fisurare la rece indusă de hidrogen — crește odată cu conținutul de carbon și de elemente de aliere care acționează împreună. Formulele echivalentului de carbon comprimă analiza pe oală într-un singur indice care se corelează cu călibilitatea HAZ și cu riscul de fisurare, astfel încât procedurile pot fi triate înainte de efectuarea oricărei suduri de încercare.

Formula IIW (CEV)

CEV = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 — toate elementele în procente de masă.

Aceasta este formula adoptată în practica EN și ISO: EN 10025 declară un CEV maxim pentru fiecare marcă structurală, iar EN 1011 folosește CEV în îndrumările sale privind procedurile de sudare. A fost dezvoltată pentru oțelurile convenționale carbon-mangan. Benzile de interpretare utilizate pe scară largă sunt:

• CEV până la aproximativ 0.40 — în general sudabil fără preîncălzire în condiții obișnuite.
• Aproximativ 0.40–0.50 — preîncălzirea este necesară în mod obișnuit, crescând odată cu grosimea, gradul de bridare și nivelul de hidrogen; se aplică practica cu hidrogen scăzut.
• Peste aproximativ 0.50 — risc ridicat de fisurare; preîncălzirea, temperatura controlată între treceri și materialele consumabile cu hidrogen scăzut sunt standard, iar calificarea procedurii este esențială.

Exemplu rezolvat (valori ilustrative de uzină): C 0.16, Mn 1.50, Cr+Mo+V 0.10, Ni+Cu 0.15 dau CEV = 0.16 + 0.25 + 0.02 + 0.01 = 0.44 — exact în banda de preîncălzire.

Pcm: formula pentru oțelurile moderne cu conținut scăzut de carbon

Oțelurile laminate termomecanic și HSLA au carbon scăzut, dar o gamă largă de elemente de aliere, iar formula IIW le supraestimează riscul de fisurare. Pcm Ito–Bessyo ponderează elementele diferit:

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

Pcm este standard în practica țevilor de conductă (API 5L îl limitează pentru mărcile PSL2, de obicei la 0.25) și în standardele japoneze. Ca regulă practică, un Pcm până la aproximativ 0.20–0.25 indică o sudabilitate bună pentru oțelurile cu conținut scăzut de carbon. EN 1011 oferă formula înrudită CET ca o altă alternativă pentru calculele de procedură.

Ce nu vă spune CEV

• Temperatura de preîncălzire nu se citește doar din CEV: metoda A din EN 1011-2 combină CEV cu grosimea combinată, scara de hidrogen a procesului și a materialului consumabil, gradul de bridare și energia liniară.
• Două oțeluri cu CEV egal se pot comporta diferit — o șarjă cu carbon mai ridicat/aliaj mai scăzut nu este aceeași problemă de sudare ca o șarjă cu carbon scăzut/aliaj mai ridicat.
• Folosiți analiza reală pe oală din certificat pentru lucrările de procedură. Maximul mărcii (de exemplu S355J2, de obicei ≤ 0.45 la grosimile uzuale) este un plafon sub care șarja trebuie să rămână, nu valoarea șarjei din fața dumneavoastră.
• Oțelurile inoxidabile austenitice și oțelurile pentru scule călite se află în întregime în afara domeniului de aplicare al ambelor formule.
• În cele din urmă, CEV nu este o proprietate a oțelului în serviciu: nu prezice nimic despre rezistența sau tenacitatea unei îmbinări finite, ci doar despre tendința de călire a HAZ în timpul sudării. Un oțel cu CEV scăzut poate produce totuși o sudură slabă prin asamblare necorespunzătoare, materiale consumabile umede sau o procedură necalificată — indicele triează compoziția chimică, nu măiestria execuției.