Svetsning av höghållfasta seghärdade stål (S690–S960): avsvalningstiden styr allt

Vad som gör dessa stål annorlunda

S690QL, S890QL och S960QL (EN 10025-6) uppnår sträckgränser på 690–960 MPa från en seghärdad mikrostruktur, inte från legeringsrikedom — deras kolekvivalenter är överraskande måttliga. Svetsbarhetsproblemet är därför termiskt, inte kemiskt: fel avsvalningscykel härdar antingen den värmepåverkade zonen (HAZ) till ett sprickkänsligt tillstånd eller anlöper den till en mjuk zon som blir den svagaste länken.

t8/5-konceptet

Svetsavsvalning i dessa stål specificeras med t8/5: den tid svetsområdet tar på sig att svalna från 800 °C till 500 °C. Detta intervall täcker fasomvandlingsområdet som avgör HAZ:s hårdhet och seghet.

• För kort (mycket låg värmetillförsel, ingen förvärmning på tjock plåt): hård, spröd HAZ, risk för vätesprickor.
• För lång (hög värmetillförsel, överdriven förvärmning/mellantemperatur): korntillväxt och överanlöpning — HAZ-mjukning och seghetsförlust.

Ståltillverkare rekommenderar typiskt ett t8/5-fönster i storleksordningen 5–20 sekunder (smalare för S960), som uppnås genom att samordna tre variabler tillsammans: förvärmningstemperatur, värmetillförsel och plåttjocklek. Procedurer kvalificeras mot detta fönster, inte mot enbart värmetillförsel.

Värmetillförsel och temperaturer

Vägledande praxis (valsverkets datablad styr):

• Värmetillförsel vanligen begränsad till ungefär 0.5–1.5 kJ/mm, fallande när sortnivån stiger.
• Förvärmningen är måttlig — ofta ingen till ~125 °C beroende på tjocklek och sammanlagd fogtjocklek — eftersom överdriven förvärmning förlänger t8/5 och mjukar upp HAZ.
• Mellantemperaturen är begränsad, ofta till 150–250 °C beroende på sort; en fog som fortsätter att stiga i temperatur sträng efter sträng driver ut ur fönstret.

Tillsatsmaterial: matchat eller undermatchat?

Båda filosofierna är legitima:

• Matchande tillsatsmaterial (t.ex. trådar i 690- eller 890-klassen) används där fogen måste utveckla full grundmaterialhållfasthet, med strikt vätekontroll (tillsatsmaterial i H5-klassen, ren och torr förvaring).
• Undermatchande (mjuka) tillsatsmaterial används i stor utsträckning för kälsvetsar och fogar som inte är fullhållfasta: det duktila svetsgodset avlastar inspänningsspänningar och är mycket mer tolerant mot passning och sprickrisk, med en accepterad hållfasthetsminskning som konstruktören måste godkänna.

Vilket som än väljs är låg vätehalt icke-förhandlingsbar — dessa sorter spricker vid vätehalter som S355 skulle rycka på axlarna åt.

Verkstadsdisciplin

• Följ en kvalificerad WPS med de faktiska t8/5-relevanta parametrarna registrerade; låt inte svetsare "skynda på" genom att höja strömmen — framdrivningshastigheten ingår direkt i värmetillförseln.
• Förvärm jämnt och mät; övervaka mellantemperaturen mellan strängarna, inte bara i början.
• Ingen värmebehandling efter svetsning om inte tillverkaren godkänner den: en konventionell avspänningscykel kommer att anlöpa hela komponenten under dess levererade hållfasthet.
• Kanter från termisk skärning ska putsas, och häftsvetsar ska göras med samma förvärmning och tillsatsmaterial som själva fogen — underdimensionerade, oförvärmda häftsvetsar är ett klassiskt sprickursprung.