Kulstofækvivalenten (Ceq) er den vigtigste enkeltparameter til vurdering af svejsbarheden af Q390B og dens risiko for koldrevner.
1. Kulstofækvivalent (Ceq)-område for Q390B
Ceq for Q390B er ikke en fast enkeltværdi, men en defineret maksimalt tilladt grænse fastsat af standarden. Dets typiske/faktiske sortiment i kommercielt fremstillet stål er afledt af dets kemiske sammensætningsgrænser i GB/T 1591-2018.
Nogle producenter kan sigte efter den nedre ende (~0,44-0,46%) for at forbedre svejsbarheden, mens andre skubber mod grænsen for at sikre, at styrkemålene nås med billigere legering.
Nøglepunkt:Ved anskaffelse af Q390B skal den faktiske Ceq-værdi angives på Mølleprøvecertifikatet. Stol ikke på det typiske område; brug den angivne værdi til dine svejseprocedureberegninger.
2. Hvordan Ceq påvirker modtageligheden for kold krakning
Kold revnedannelse (også kaldet hydrogen-induceret revnedannelse eller forsinket revnedannelse) er en stor risiko ved svejsning af høj-, lav-legeret stål som Q390B. Ceq er en direkte forudsigelse af denne risiko gennem følgende mekanisme:
Linket: Ceq → Hærdbarhed → Mikrostruktur → Følsomhed
Høj Ceq → Høj hærdeevne:
Ceq-formlen tilnærmer stålets evne til at danne hårde faser ved hurtig afkøling. Hvert element i formlen bidrager til at flytte diagrammet for tids-temperatur-transformation (TTT) til højre, hvilket betyder, at martensit dannes selv ved langsommere afkølingshastigheder.
Hurtig afkøling → Dannelse af hård martensit:
Under svejsning opvarmes den varme-påvirkede zone (HAZ) til høje temperaturer og afkøles derefter hurtigt af det omgivende kolde uædle metal. Hvis Ceq er høj, vil HAZ omdannes til hård, skør martensit i stedet for blødere ferrit/perlit.
Martensit + Brint + Stress=Kolde revner:
Dette er den klassiske "tre-faktor"-model til kold cracking:
Følsom mikrostruktur (martensit):Leveret af den høje Ceq. Martensit har lav sejhed og er meget tilbøjelig til at revne.
Brint (H):Indført fra fugt i svejseflux, beskyttelsesgas eller pladeoverfladeforurenende stoffer.
Trækspænding:Uundgåelig på grund af termisk krympning og samlingsbegrænsning.
Hydrogenatomer diffunderer og akkumuleres i den stressede martensitiske HAZ. Når en kritisk kombination er nået, forplanter en sprød revne sig, ofte timer eller dage efter svejsning ("forsinket" revnedannelse).
Praktiske konsekvenser for svejsning Q390B
Da Q390B's Ceq (0,44-0,49%) er væsentligt højere end for blødt stål (f.eks. ~0,35% for Q235) og moderat højere end Q355B, er strenge svejseprocedurer ikke til forhandling.
| Ceq (IIW) rækkevidde | Indvirkning på svejseprocedure for Q390B |
|---|---|
| ~0.44 - 0.46% | Moderate Risk. Preheating is mandatory for most thicknesses (>10-15 mm). Der kræves streng kontrol med brintkilder. |
| ~0.47 - 0.49% | Høj risiko. Højere forvarmnings-/mellemløbstemperaturer er påkrævet. Kan kræve brug af ultra-lavt hydrogenelektroder (<5ml/100g deposited metal). Post-weld heat treatment (PWHT) may be necessary for thick, highly restrained joints. |
Nødvendige afværgeforanstaltninger:
Forvarmning og interpass temperaturkontrol:Dette er den primære kontrol. Forvarmning sænker afkølingshastigheden, hvilket gør det muligt for HAZ at forvandle sig til blødere, mere duktile mikrostrukturer (f.eks. bainit) i stedet for martensit. Den nødvendige forvarmningstemperatur (f.eks. 80 grader - 150 grader ) bestemmes direkte affaktisk Ceq og pladetykkelse.
Ultra-praksis med lavt hydrogenindhold:
Brug lav-brint (H4) eller meget lav-brint (H5, H10) klassificeret svejseforbrugsmateriale.
Bag elektroder strengt i henhold til producentens specifikationer.
Hold emnerne helt tørre (ingen fugt, is, rust).
Optimal varmetilførsel:Hold varmetilførslen inden for et kvalificeret område. For lavt fremmer hurtig afkøling og martensit. For høj kan gøre HAZ-kornene for grove, hvilket reducerer sejheden.
Post-Weld Heat Treatment (PWHT): For thick sections (often >30-40 mm) eller stærkt fastholdte samlinger, bruges en afspændingsbagning (f.eks. 550-600 grader) til at temperere martensit, sprede brint ud og aflaste spændinger.
Svejseprocedurekvalifikation (WPQR):En procedurekvalifikationstest skal omfatte hårdhedsgennemløb på tværs af HAZ'en for at verificere, at den ikke overskrider sikre grænser (typisk 350 HV10), og at der ikke er revner til stede.
Oversigt
Kulstofækvivalenten (Ceq) for Q390B, typisk 0,44-0,49 %, er et direkte kvantitativt mål for dets tendens til at danne hård, revnefølsom-martensit i svejsningens HAZ. Denne forhøjede Ceq sammenlignet med lavere-styrkegrader øger fundamentalt dens modtagelighed for kold revner. Som følge heraf kræver svejsning af Q390B en strengt kontrolleret, lav-brintprocedure med obligatorisk forvarmning med parametre, der er skræddersyet til den specifikke Ceq-værdi og tykkelse. At ignorere dette forhold er den mest almindelige årsag til katastrofale svejsesvigt i højstyrke stålkonstruktioner.