การเชื่อมเหล็กกล้า Q&T ความแข็งแรงสูง (S690–S960): เวลาการเย็นตัวกำหนดทุกสิ่ง

อะไรทำให้เหล็กเหล่านี้แตกต่าง

S690QL, S890QL และ S960QL (EN 10025-6) มีความแข็งแรงคราก 690–960 MPa จากโครงสร้างจุลภาคที่ผ่านการชุบแข็งและอบคืนตัว ไม่ใช่จากความอุดมของธาตุผสม — ค่าคาร์บอนเทียบเท่าของพวกมันอยู่ในระดับปานกลางอย่างน่าประหลาดใจ ปัญหาความสามารถในการเชื่อมจึงเป็นเรื่อง ความร้อน ไม่ใช่เคมี: วงจรการเย็นตัวที่ผิดจะทำให้บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) แข็งตัวจนอยู่ในสภาพที่ไวต่อการแตกร้าว หรืออบคืนตัวมันจนกลายเป็นบริเวณอ่อนที่กลายเป็นจุดอ่อนที่สุด

แนวคิด t8/5

การเย็นตัวของรอยเชื่อมในเหล็กเหล่านี้ถูกกำหนดด้วย t8/5: เวลาที่บริเวณรอยเชื่อมใช้ในการเย็นตัวจาก 800 °C ถึง 500 °C ช่วงนี้ครอบคลุมช่วงการเปลี่ยนเฟสซึ่งกำหนดความแข็งและความเหนียวของ HAZ

• สั้นเกินไป (ปริมาณความร้อนเข้าต่ำมาก ไม่มีการอุ่นก่อนเชื่อมบนแผ่นหนา): HAZ แข็งและเปราะ เสี่ยงต่อรอยแตกจากไฮโดรเจน
• ยาวเกินไป (ปริมาณความร้อนเข้าสูง การอุ่นก่อนเชื่อม/อุณหภูมิระหว่างแนวเชื่อมมากเกินไป): เกรนเติบโตและการอบคืนตัวมากเกินไป — HAZ อ่อนตัวและสูญเสียความเหนียว

ผู้ผลิตเหล็กโดยทั่วไปแนะนำกรอบ t8/5 ในระดับ 5–20 วินาที (แคบกว่าสำหรับ S960) ซึ่งบรรลุได้โดยการประสานตัวแปรสามตัวเข้าด้วยกัน: อุณหภูมิการอุ่นก่อนเชื่อม ปริมาณความร้อนเข้า และความหนาของแผ่น ขั้นตอนต่าง ๆ ได้รับการรับรองเทียบกับกรอบนี้ ไม่ใช่เทียบกับปริมาณความร้อนเข้าเพียงอย่างเดียว

ปริมาณความร้อนเข้าและอุณหภูมิ

แนวปฏิบัติบ่งชี้ (เอกสารข้อมูลของโรงงานมีผลเหนือกว่า):

• ปริมาณความร้อนเข้าโดยทั่วไปจำกัดไว้ราว 0.5–1.5 kJ/mm และลดลงเมื่อระดับเกรดสูงขึ้น
• การอุ่นก่อนเชื่อมอยู่ในระดับพอประมาณ — มัก ไม่มีเลยถึง ~125 °C ขึ้นอยู่กับความหนาและความหนารวมของรอยต่อ — เพราะการอุ่นก่อนเชื่อมมากเกินไปจะยืด t8/5 และทำให้ HAZ อ่อนลง
• อุณหภูมิระหว่างแนวเชื่อมถูกจำกัดเพดานไว้ บ่อยครั้งที่ 150–250 °C ขึ้นอยู่กับเกรด รอยต่อที่อุณหภูมิสูงขึ้นเรื่อย ๆ แนวเชื่อมแล้วแนวเชื่อมเล่าจะเลื่อนออกนอกกรอบ

ลวดเชื่อม: เข้ากันหรือต่ำกว่า?

ทั้งสองปรัชญาล้วนถูกต้องตามหลักการ:

• ลวดเชื่อมที่เข้ากัน (เช่น ลวดระดับ 690 หรือ 890) ใช้ในกรณีที่รอยต่อต้องพัฒนาความแข็งแรงเต็มที่ของโลหะแม่ พร้อมการควบคุมไฮโดรเจนอย่างเข้มงวด (วัสดุสิ้นเปลืองระดับ H5 การจัดเก็บที่สะอาดและแห้ง)
• ลวดเชื่อมที่ต่ำกว่า (นุ่ม) ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับรอยเชื่อมฟิลเล็ตและรอยต่อที่ไม่ต้องการความแข็งแรงเต็มที่: เนื้อโลหะเชื่อมที่เหนียวจะผ่อนคลายความเค้นจากการยึดรั้ง และทนต่อความเสี่ยงด้านการประกอบและการแตกร้าวได้ดีกว่ามาก โดยมีต้นทุนคือความแข็งแรงที่ลดลงซึ่งเป็นที่ยอมรับ และผู้ออกแบบต้องลงนามรับรอง

ไม่ว่าจะเลือกแบบใด ไฮโดรเจนต่ำเป็นสิ่งที่ต่อรองไม่ได้ — เกรดเหล่านี้แตกร้าวที่ระดับไฮโดรเจนที่ S355 จะไม่สะทกสะท้าน

วินัยในโรงงาน

• ปฏิบัติตาม WPS ที่ผ่านการรับรอง โดยบันทึกพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับ t8/5 จริงไว้ อย่าปล่อยให้ช่างเชื่อมเร่งงานโดยการเพิ่มกระแส — ความเร็วในการเคลื่อนที่เข้าสู่ปริมาณความร้อนเข้าโดยตรง
• อุ่นก่อนเชื่อมอย่างสม่ำเสมอและวัดผล ตรวจสอบอุณหภูมิระหว่างแนวเชื่อมระหว่างแต่ละแนว ไม่ใช่แค่ตอนเริ่มต้น
• ไม่มีการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม เว้นแต่ผู้ผลิตจะอนุมัติ: รอบการคลายความเค้นแบบทั่วไปจะอบคืนตัวชิ้นส่วนทั้งหมดจนต่ำกว่าความแข็งแรงที่ส่งมอบ
• ขอบจากการตัดด้วยความร้อนควรได้รับการตกแต่ง และรอยเชื่อมยึดชั่วคราวควรทำด้วยการอุ่นก่อนเชื่อมและวัสดุสิ้นเปลืองเดียวกันกับรอยต่อเอง — รอยเชื่อมยึดชั่วคราวที่เล็กเกินไปและไม่ได้อุ่นก่อนเชื่อม เป็นต้นกำเนิดรอยแตกคลาสสิก