Оцінка зварюваності сталей

Оцінка зварюваності сталей включає в себе такі показники, як:

1. Схильність стали до утворення холодних і гарячих тріщин при зварюванні в металі зварного шва або зоні термічного впливу.

2. Схильність до утворення гартівних структур і зміни структури металу в зоні термічного впливу. У цій області відбувається сильне укрупнення зерен, і, як наслідок, зниження міцності.

3. Фізико-механічні характеристики зварного з'єднання

4. Відповідність спеціальних показників зварного з'єднання (таких як жароміцність, зносостійкість і ін.) Заданим вимогам.

Формули вуглецевого еквівалента сталей і інших параметричних виразів для оцінки зварюваності

Для оцінки зварюваності сталей застосовують таку величину, як вуглецевий еквівалент сталей (Секв). При визначенні вуглецевого еквівалента враховується хімічний склад сталей, тому що вплив легуючих елементів на зварюваність стали дуже велике. Особливо сильно на зварюваність впливає вуглець (С). Для визначення схильності металу до утворення холодних тріщин при зварюванні. застосовують такі формули розрахунку вуглецевого еквівалента:

Секв = С + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15,% - дана формула прийнята для розрахунку в Європейському стандарті

Секв = С + Mn / 6 + Si / 24 + Ni / 40 + Cr / 5 + Mo / 4,% - ця формула для визначення вуглецевого еквівалента стали в стандартах Японії

Cекв = C + Mn / 20 + Ni / 15 + (Cr + Mo + V) / 10,% - така формула вуглецевого еквівалента пропонується Британським інститутом зварювання

Значення вуглецевого еквівалента дозволяє визначити, до якої групи зварюваності сталей відноситься та, чи інша марка, крім того, це значення понядобітся, щоб визначити температуру попереднього підігріву при зварюванні металів. Визначається вона за формулою:

де С - загальний еквівалент вуглецю, який можна обчислити таким чином:

Секв - хімічний еквівалент вуглецю, обчислюється за формулами, наведеними вище;
Сs - еквівалент вуглецю, в залежності від товщини листа, в мм. Обчислюється за формулою:

У підсумку, отримуємо: З = Секв * (1 + 0,005 * S)

Крім вуглецевого еквівалента для визначення і оцінки зварюваності сталей існують кілька параметричних формул, з яких найбільшу популярність отримала формула Іто-Бесс:

Де К - коефіцієнт інтенсивності жорсткості, який Іто і Бесс застосовували при розрахунках на підставі даних, які вони отримали при оцінці зварюваності сталей з У-подібною обробленням кромок.

К = Ко * S, де Ко - константа, рівна 69; S - товщина листа, мм. Дослідження, проведені пізніше, показали, що константу Ко = 69 можна застосовувати для приблизних визначень величини К в разі, коли зварюються листи великої товщини, до 150 мм включно.

Рсм - коефіцієнт, що характеризує зниження міцності внаслідок структурної перебудови сплаву;
Н - кількість розчиненого водню в металі, що утворює зварний шов, вимірюється в мл / 100г. У Японських стандартах величина Н = 0,64, в Європейських Н = 0,93.

Численні виміри показали, що при РW> 0,286, то виникає ризик виникнення холодних тріщин у звареному з'єднанні.

Якщо мова йде про небезпеку утворення гарячих тріщин в металі зварного шва, то оцінити зварюваність стали за цим критерієм можна за допомогою показника HCS, що обчислюється за формулою:

Якщо вийшла величина HCS> 4, то виникає ризик утворення гарячих тріщин. Однак, якщо виконується зварювання високоміцних сталей великої товщини, то ризик виникнення даного дефекту зварного шва виникає вже при показнику HCS> 1,6 ... 2.

Основний спосіб оцінки теоретичної зварюваності сталей

На практиці одним з основних і, найчастіше, трудноопределімую дефектом зварного шва є холодні тріщини. Тому, найбільш популярною оцінкою зварюваність сталі, є визначення вуглецевого еквівалента Секв за вищевказаними формулами.

Виходячи з отриманої величини, можна умовно розділити стали на 4 групи зварюваності:

Секв не більше 0,2 - зварюваність стали хороша;
Секв понад 0,2 і не більше 0,35 - зварюваність стали задовільна;
Секв понад 0,35 і не більше 0,45 - сталь обмежено зварювана;
Секв понад 0,45 - зварюваність стали погана (важкозварювальних).

Про це ми більш детально поговоримо на сторінці: "Класифікація сталей по зварюваності".

Додаткові матеріали по темі: