Зварювання високоміцних загартованих і відпущених сталей (S690–S960): час охолодження контролює все

Що відрізняє ці сталі

S690QL, S890QL і S960QL (EN 10025-6) досягають межі текучості 690–960 MPa завдяки загартованій і відпущеній мікроструктурі, а не багатству легування — їхні вуглецеві еквіваленти напрочуд помірні. Тому проблема зварюваності є термічною, а не хімічною: неправильний цикл охолодження або загартовує зону термічного впливу (ЗТВ) у стан, чутливий до тріщин, або відпускає її в м'яку зону, яка стає найслабшою ланкою.

Концепція t8/5

Охолодження зварного шва в цих сталях задається через t8/5: час, за який ділянка шва охолоджується від 800 °C до 500 °C. Цей інтервал охоплює діапазон фазових перетворень, який визначає твердість і ударну в'язкість ЗТВ.

• Занадто короткий (дуже низька погонна енергія, без попереднього підігріву на товстому листі): тверда, крихка ЗТВ, ризик водневих тріщин.
• Занадто довгий (висока погонна енергія, надмірний попередній підігрів/температура між проходами): ріст зерна та перевідпуск — знеміцнення ЗТВ і втрата ударної в'язкості.

Виробники сталі зазвичай рекомендують вікно t8/5 порядку 5–20 секунд (вужче для S960), що досягається узгодженням трьох змінних разом: температури попереднього підігріву, погонної енергії та товщини листа. Технології кваліфікуються за цим вікном, а не лише за погонною енергією.

Погонна енергія та температури

Орієнтовна практика (вирішальними є технічні паспорти заводу):

• Погонна енергія зазвичай обмежується приблизно 0.5–1.5 kJ/mm, знижуючись із підвищенням рівня марки.
• Попередній підігрів є помірним — часто відсутній до ~125 °C залежно від товщини та сумарної товщини з'єднання — оскільки надмірний попередній підігрів подовжує t8/5 і знеміцнює ЗТВ.
• Температура між проходами обмежується, часто на рівні 150–250 °C залежно від марки; з'єднання, яке продовжує нагріватися прохід за проходом, виходить за межі вікна.

Присадний матеріал: відповідний чи зниженої міцності?

Обидві філософії є правомірними:

• Присадні матеріали, що відповідають основному металу (наприклад, дроти класу 690 або 890), використовуються там, де з'єднання має розвивати повну міцність основного металу, із суворим контролем водню (витратні матеріали класу H5, чисте сухе зберігання).
• Присадні матеріали зниженої міцності (м'які) широко використовуються для кутових швів і з'єднань неповної міцності: пластичний наплавлений метал знімає напруження від закріплення і набагато терпиміший до підгонки та ризику тріщин, за прийнятого зниження міцності, яке конструктор має затвердити.

Який би не було обрано, низький вміст водню не підлягає обговоренню — ці марки тріскаються при рівнях водню, які S355 ігнорувала б.

Цехова дисципліна

• Дотримуйтесь кваліфікованої технології зварювання із записом фактичних параметрів, що стосуються t8/5; не дозволяйте зварникам «прискорюватися» підвищенням струму — швидкість переміщення безпосередньо входить у погонну енергію.
• Підігрівайте рівномірно та вимірюйте; контролюйте температуру між проходами між проходами, а не лише на початку.
• Жодної післязварювальної термообробки, якщо виробник її не схвалить: звичайний цикл зняття напружень відпустить увесь компонент нижче його поставленої міцності.
• Кромки від термічного різання слід обробляти, а прихватки виконувати з тим самим попереднім підігрівом і витратними матеріалами, що й саме з'єднання — замалі, непідігріті прихватки є класичним джерелом тріщин.