Углеродный эквивалент и свариваемость сталей

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.



style="display:inline-block;width:320px;height:100px"
data-ad-client="ca-pub-9341405937949877"
data-ad-slot="2707958942">


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

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Рубрика: Сварка. Метки: . Добавьте постоянную ссылку на эту страницу в закладки.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *