Soldagem de materiais metálicos de tubos de aço comumente usados

1. O que é soldabilidade? Tente descrever a soldabilidade do aço carbono.

Soldabilidade refere-se à capacidade dos materiais serem soldados em componentes de acordo com requisitos de projeto especificados sob condições de construção limitadas e atender aos requisitos de serviço predeterminados. A soldabilidade é afetada por quatro fatores: material, método de soldagem, tipo de componente e requisitos de uso. O aço carbono é baseado em ferro, uma liga ferro-carbono, tendo o carbono como elemento de liga. A fração mássica de carbono não excede 1%. Além disso, a fração mássica de manganês não excede 1,2% e a fração mássica de silício não excede 0,5%. Os dois últimos não são elementos de liga. Outros elementos como Ni, Cr, Cu, etc. são controlados dentro do limite da quantidade residual e não são utilizados como elementos de liga. Elementos de impureza como S, P, O, N, etc. são estritamente restritos de acordo com os diferentes tipos e classes de aço. Portanto, a soldabilidade do aço carbono depende principalmente do teor de carbono. À medida que o teor de carbono aumenta, a soldabilidade deteriora-se gradualmente, entre os quais o aço com baixo teor de carbono tem a melhor soldabilidade.

2. O que é carbono equivalente? Como calcular o carbono equivalente do aço carbono?

O teor de elementos de liga (incluindo carbono) no aço convertido em teor de carbono equivalente de acordo com seus efeitos é denominado carbono equivalente do aço, que pode ser usado como indicador de referência para avaliar a soldabilidade do aço.

Além do C, os elementos do aço carbono são principalmente Mn e Si. À medida que o seu conteúdo aumenta, a soldabilidade deteriora-se, mas o seu efeito não é tão forte como o do carbono.

À medida que o valor equivalente de carbono aumenta, a soldabilidade do aço irá deteriorar-se. Quando o valor CE é superior a 0,4% a 0,6%, a sensibilidade das trincas a frio aumentará e uma série de medidas de processo, como pré-aquecimento, pós-aquecimento e soldagem com materiais de soldagem com baixo teor de hidrogênio, são necessárias durante a soldagem.

3. Quais são as limitações do uso de valores equivalentes de carbono para avaliar a soldabilidade do aço?

O valor de carbono equivalente só pode ser utilizado para avaliar a soldabilidade do aço de forma geral e relativa dentro de uma determinada faixa. Isso ocorre porque:

1) Se os valores equivalentes de carbono de duas chapas de aço forem iguais, mas o teor de carbono for diferente, o aço com maior teor de carbono tem maior probabilidade de produzir estruturas endurecidas durante a soldagem, e sua tendência à trinca é maior que a do aço com menor teor de carbono e sua soldabilidade é pior. Portanto, quando os valores de carbono equivalente dos aços são iguais, não se pode considerar que a soldabilidade seja a mesma.

2) O valor calculado de carbono equivalente expressa apenas o efeito da composição química na soldabilidade e não leva em consideração que diferentes taxas de resfriamento podem produzir estruturas diferentes. Quando a taxa de resfriamento é rápida, estruturas endurecidas são facilmente produzidas e a soldabilidade se deteriorará.

3) Além da composição química e da taxa de resfriamento, os fatores que afetam a estrutura do metal de solda e, portanto, a soldabilidade incluem parâmetros como a temperatura máxima de aquecimento e o tempo de permanência em altas temperaturas no ciclo de soldagem, que não são expressos no carbono fórmula de cálculo de valor equivalente.

Portanto, a fórmula de cálculo do valor equivalente de carbono só pode avaliar a soldabilidade do aço de maneira geral e relativa dentro de uma determinada faixa de classes de aço, e não pode ser usada como um índice de avaliação preciso.

4. Descreva a soldabilidade do aço de baixo carbono.

Como o aço de baixo carbono tem baixo teor de carbono e baixo teor de manganês e silício, ele geralmente não produz endurecimento severo ou estrutura de têmpera devido à soldagem. A plasticidade e a resistência ao impacto da junta após a soldagem do aço de baixo carbono são boas. Durante a soldagem, geralmente não é necessário pré-aquecer e controlar a temperatura intercalar e o pós-aquecimento. Não é necessário utilizar tratamento térmico para melhorar a estrutura após a soldagem. Nenhuma medida especial de processo é necessária para todo o processo de soldagem e a soldabilidade é excelente.

Contudo, em alguns casos, podem ocorrer dificuldades durante a soldagem:

1) O aço conversor produzido pelo antigo método de fundição tem alto teor de nitrogênio e alto teor de impurezas, o que leva a alta fragilidade a frio, aumento da sensibilidade ao envelhecimento, redução da qualidade das juntas soldadas e baixa soldabilidade.

2) O aço em ebulição não é completamente desoxidado, tem alto teor de oxigênio e impurezas como P são distribuídas de forma desigual. O conteúdo em algumas áreas excederá o padrão, a sensibilidade ao envelhecimento e a sensibilidade à fragilidade ao frio são altas e a tendência de trincas a quente também aumenta.

3) O uso de hastes de soldagem que não atendam aos requisitos de qualidade fará com que o teor de carbono e enxofre no metal de solda seja muito alto, o que causará rachaduras. Por exemplo, quando uma fábrica usa hastes de soldagem ácida para soldar aço Q235-A, o teor de carbono do ferromanganês no revestimento da haste de soldagem é muito alto, o que causará rachaduras térmicas na solda.

4) Alguns métodos de soldagem reduzirão a qualidade das juntas soldadas de aço de baixo carbono. Por exemplo, a soldagem por eletroescória, devido à grande energia da linha, fará com que os grãos na área de grãos grossos da zona afetada pelo calor da soldagem cresçam muito grossos, causando uma séria diminuição na resistência ao impacto. Após a soldagem, é necessário realizar tratamento de normalização para refinar os grãos e melhorar a tenacidade ao impacto.

Resumindo, o aço de baixo carbono é o aço com melhor soldabilidade e mais fácil de soldar. Todos os métodos de soldagem podem ser aplicados à soldagem de aços de baixo carbono.

5. Como selecionar corretamente os materiais de soldagem ao soldar aço de baixo carbono?

⑴ Seleção de eletrodos de soldagem a arco manual A resistência à tração média do aço de baixo carbono comumente usado Q235 é 417,5 MPa. De acordo com o princípio da resistência igual, a haste de soldagem correspondente deve ser da série E43.

⑵ Combinação e seleção de fio e fluxo de soldagem por arco submerso Combinação e seleção de fio e fluxo de soldagem para soldagem por arco submerso de aço de baixo carbono.

⑶ Seleção do fio de soldagem CO2 O fio de soldagem sólido é selecionado entre dois graus: H08Mn2Si e H08Mn2SiA. A resistência do metal depositado após a soldagem é relativamente alta. As classes de fio de soldagem fluxado são YJ502-1, YJ506-2, YJ506-3 e YJ506-4.

⑷ Combinação e seleção de fio e fluxo de soldagem por eletroescória A temperatura da poça de fusão da soldagem por eletroescória é mais baixa do que a da soldagem por arco submerso, portanto, o efeito de redução do silício e do manganês no fluxo é fraco, e o fio de soldagem com maior teor de manganês e o teor de silício devem ser selecionados. O fio de soldagem H10Mn2, H10MnSi com fluxo HJ360 ou o fio de soldagem H10MnSi com fluxo HJ431 são frequentemente usados.

6. Como soldar aço baixo carbono em baixas temperaturas?

Ao soldar estruturas de aço de baixo carbono sob condições severas de inverno, a tendência à trinca aumenta devido à rápida taxa de resfriamento da junta soldada, especialmente quando a primeira solda de estruturas grossas e grandes está sujeita a trincas. Portanto, as seguintes medidas de processo devem ser tomadas:

1) Pré-aqueça antes da soldagem e mantenha estritamente a temperatura da camada intermediária não inferior à temperatura de pré-aquecimento durante a soldagem.

2) Use materiais de soldagem com baixo teor de hidrogênio ou ultrabaixo hidrogênio.

3) Aumente a corrente de soldagem durante a soldagem de posicionamento, diminua a velocidade de soldagem, aumente adequadamente a área da seção transversal e o comprimento da solda de posicionamento e pré-aqueça, se necessário.

4) Toda a solda deve ser soldada continuamente, tanto quanto possível, para evitar interrupções.

5) O arco não deve ser atingido no material original que não seja a superfície da ranhura, e o poço do arco deve ser preenchido quando o arco for extinto.

6) Tente não dobrar, corrigir e montar soldagens sob condições de baixa temperatura.

Temperatura de pré-aquecimento para soldagem a baixa temperatura de diversas estruturas metálicas. Temperatura de pré-aquecimento para soldagem a baixa temperatura de tubulações e vasos de pressão.