คาร์บอนเทียบเท่าและความสามารถในการเชื่อม: สูตร CEV และ Pcm

ทำไมต้องเป็นตัวเลขเดียว?

ความแข็งของเขตที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) หลังการเชื่อม และความเสี่ยงของ การแตกร้าวเย็นที่เกิดจากไฮโดรเจน ที่ตามมา จะเพิ่มขึ้นเมื่อคาร์บอนและปริมาณธาตุผสมกระทำร่วมกัน สูตรคาร์บอนเทียบเท่าบีบอัดการวิเคราะห์จากเบ้าหลอมให้เป็นดัชนีเดียวที่สัมพันธ์กับความสามารถในการชุบแข็งของ HAZ และความเสี่ยงในการแตกร้าว เพื่อให้สามารถคัดกรองขั้นตอนก่อนทำการเชื่อมทดสอบใด ๆ

สูตร IIW (CEV)

CEV = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 — ธาตุทั้งหมดเป็นเปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก

นี่คือสูตรที่นำมาใช้ในแนวปฏิบัติ EN และ ISO: EN 10025 ประกาศ CEV สูงสุดสำหรับเกรดโครงสร้างแต่ละเกรด และ EN 1011 ใช้ CEV ในคำแนะนำขั้นตอนการเชื่อม สูตรนี้พัฒนาขึ้นสำหรับเหล็กคาร์บอน-แมงกานีสแบบดั้งเดิม แถบการตีความที่ใช้กันอย่างกว้างขวางคือ:

• CEV จนถึงประมาณ 0.40 — โดยทั่วไปเชื่อมได้โดยไม่ต้องอุ่นก่อนภายใต้เงื่อนไขธรรมดา
• ประมาณ 0.40–0.50 — มักต้องอุ่นก่อน โดยเพิ่มขึ้นตามความหนา การยึดรั้ง และระดับไฮโดรเจน ใช้แนวปฏิบัติไฮโดรเจนต่ำ
• สูงกว่าประมาณ 0.50 — ความเสี่ยงในการแตกร้าวสูง การอุ่นก่อน อุณหภูมิระหว่างเที่ยวที่ควบคุม และวัสดุสิ้นเปลืองไฮโดรเจนต่ำเป็นมาตรฐาน โดยการรับรองขั้นตอนเป็นสิ่งจำเป็น

ตัวอย่างที่ทำไว้ (ค่าจากโรงงานเพื่อประกอบภาพ): C 0.16, Mn 1.50, Cr+Mo+V 0.10, Ni+Cu 0.15 ให้ CEV = 0.16 + 0.25 + 0.02 + 0.01 = 0.44 — อยู่ในแถบต้องอุ่นก่อนอย่างชัดเจน

Pcm: สูตรสำหรับเหล็กคาร์บอนต่ำสมัยใหม่

เหล็กที่ผ่านการรีดด้วยความร้อนเชิงกลและเหล็ก HSLA มีคาร์บอนต่ำแต่มีธาตุผสมกระจายตัว และสูตร IIW ประเมินความเสี่ยงในการแตกร้าวสูงเกินจริง Pcm ของ Ito–Bessyo ถ่วงน้ำหนักธาตุต่างออกไป:

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

Pcm เป็นมาตรฐานในแนวปฏิบัติท่อส่ง (API 5L จำกัดไว้สำหรับเกรด PSL2 โดยปกติที่ 0.25) และในมาตรฐานญี่ปุ่น ตามหลักการง่าย ๆ Pcm จนถึงประมาณ 0.20–0.25 บ่งบอกความสามารถในการเชื่อมที่ดีสำหรับเหล็กคาร์บอนต่ำ EN 1011 เสนอสูตร CET ที่เกี่ยวข้องเป็นทางเลือกอีกทางสำหรับคำนวณขั้นตอน

สิ่งที่ CEV ไม่ได้บอกคุณ

• อุณหภูมิอุ่นก่อน ไม่ได้ อ่านจาก CEV เพียงอย่างเดียว: วิธี A ของ EN 1011-2 ผสม CEV เข้ากับความหนารวม มาตราส่วนไฮโดรเจนของกระบวนการและวัสดุสิ้นเปลือง การยึดรั้ง และพลังงานความร้อนที่ป้อน
• เหล็กสองชนิดที่มี CEV เท่ากันอาจมีพฤติกรรมต่างกัน เตาหลอมคาร์บอนสูง/อัลลอยต่ำไม่ใช่ปัญหาการเชื่อมเดียวกับเตาหลอมคาร์บอนต่ำ/อัลลอยสูง
• ใช้ การวิเคราะห์จากเบ้าหลอมจริง จากใบรับรองสำหรับงานขั้นตอน ค่าสูงสุดของเกรด (ตัวอย่างเช่น S355J2 ที่โดยปกติ ≤ 0.45 ในความหนาทั่วไป) เป็นเพดานที่เตาหลอมต้องอยู่ต่ำกว่า ไม่ใช่ค่าของเตาหลอมที่อยู่ตรงหน้าคุณ
• เหล็กสเตนเลสออสเทนนิติกและเหล็กเครื่องมือที่ผ่านการชุบแข็งอยู่นอกขอบเขตของทั้งสองสูตรโดยสิ้นเชิง
• สุดท้าย CEV ไม่ใช่สมบัติของเหล็กขณะใช้งาน มันไม่ได้ทำนายอะไรเกี่ยวกับความแข็งแรงหรือความเหนียวของรอยต่อที่เสร็จแล้ว ทำนายเพียงแนวโน้มการแข็งตัวของ HAZ ระหว่างการเชื่อม เหล็ก CEV ต่ำยังคงให้รอยเชื่อมที่ไม่ดีได้จากการประกอบที่ไม่ดี วัสดุสิ้นเปลืองที่ชื้น หรือขั้นตอนที่ไม่ได้รับการรับรอง ดัชนีคัดกรององค์ประกอบทางเคมี ไม่ใช่ฝีมือการทำงาน