Свариваемость — одно из главных технологических требований, предъявляемых к строительным сталям, поскольку большинство металлоконструкций являются сварными [1]. Одним из важнейших технологических показателей свариваемости является углеродный эквивалент, далее CE (от англ. Carbon Equivalent). Нужен он для того, чтобы оценить совместное влияние на свариваемость содержащихся в стали углерода и др. элементов, сведя их в одно значение – CE. Более высокое содержание в стали C, и таких элементов как Mn, Cr, Si, Mo, V, Cu и Ni снижают способность стали к сварке, потому как увеличивают склонность металла шва к закалке при его охлаждении: если после сварки металл шва закалится, то в результате получим различные свойства основного металла и металла сварного шва, который будет менее пластичным и более склонным к хрупкому разрушению. Поэтому часто для обеспечения хорошего качества сварного шва сталей с высоким значением CE требуется подогрев шва до или после сварки, либо и то и другое.
Существует несколько формул для оценки CE:
| Формула | Примечание | |
| 0 | СE = С + Мn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14 | Приведена в [1] |
| 1 | CE =C + Mn/6 | Приведена в п. 9.3 ГОСТ 535-2005 |
| 2 | CE = C + Mn/6 +Si/24 + Cr/5 + Ni/40 + Cu/13 + V/14 + P/2 | Приведена в п.4.3 ГОСТ 19281-89 |
| 3 | CE = C + (Mn+Si)/6 +(Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 | Рекомендована Американским обществом сварщиков (American Welding Society) для конструкционных сталей [4]. |
| 4 | CE = C + Mn/6 +(Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 | Формула Деардена и О-Нила. Была принята на вооружение Международным институтом сварки (International Institute of Welding) [5]. Формула нашла широкое применение для углеродистых и марганцовистых сталей. Также приведена в п. 7.2.3 EN 10025-1:2004. |
| 5 | CE = C + Mn/6 +(Cr+Mo+Zr)/10 + Ti/2 + Cb/3 + V/7 +UTS/900 + h/20 | Формула для оценки CE у высокопрочных микролегированных (HSLA) сталей [6]Здесь UTS – это временное сопротивление разрыву при испытаниях на растяжение, выраженное в 1000 фунтов/кв. дюйм (единицы ksi), а h – толщина свариваемой детали в дюймах.[6]. |
- При расчете по ф. (1) свариваемость считается удовлетворительной при CE <=0,45 [2]
- При расчете по формуле (2) существует подразделение для сталей различного класса прочности:
свариваемость считается удовлетворительной при CE<=0.49 для стали класса прочности 390, и при CE<=0.50 для стали класса прочности 440 [3] - Расчет по ф. (3). По мнению Американского общества сварщиков для CE более 0,4 в зоне термического влияния шва уже существует риск растрескивания. Соответственно, свариваемость удовлетворительная при CE <=0,4
- При расчете по ф. (4) свариваемость стали в зависимости от CE может быть определена как [6]
< 0.35 – отличная
0.36–0.40 – очень хорошая
0.41–0.45 – хорошая
0.46–0.50 – средняя
>0.50 – плохая
- При расчете по ф. 5 значение CE <=0,3 считается оптимальным для обеспечения свариваемости. Чем-то это отдаленно напоминает ГОСТ 19281 (см. ф. 2 и примечание после таблицы), но все-таки конкретики здесь побольше.
Подписаться на обновления блога
Ссылки
[1] Гольдштейн М. И., Грачев С. В., Векслер Ю. Г. Специальные стали. Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1985. 408 с. [см. стр. 121]
[2] ГОСТ 535-2005, п. 4.4
[3] ГОСТ 19281-89 п. 2.2.4
[4] Bruneau Michel; Uang, Chia-Ming; Whittaker, Andrew Stuart. Ductile design of steel structures, 1998, McGraw-Hill Professional, 485 p [см. стр. 31].
[5] J.F. Lancaster Metallurgy of welding – Sixth Edition. Abington Publishing. 1999 pp. 464
[6] Ginzburg, Vladimir B.; Ballas, Robert (2000), Flat rolling fundamentals, CRC Press, pp. 141–142
Добавить комментарий