Tổng hợp phương pháp hàn thép cường lực cacbon thấp

Loại thép này là thép kết cấu hàn cường độ cao, hàm lượng carbon được giới hạn ở mức thấp, thường nhỏ hơn 0,18% khối lượng carbon và trong thiết kế thành phần hợp kim cũng được coi là yêu cầu về khả năng hàn, vì vậy hàn thép cường lực carbon thấp về cơ bản tương tự như thép thông thường. Các vấn đề sau đây chủ yếu xảy ra trong quá trình hàn.

① nứt nhiệt trong mối hàn và nứt hóa lỏng ở vùng chịu ảnh hưởng nhiệt. Thép cường lực cacbon thấp thường có hàm lượng cacbon thấp, hàm lượng mangan cao, kiểm soát S, P cũng chặt chẽ hơn nên xu hướng nứt nhiệt nhỏ hơn, nhưng loại thép cường độ cao hợp kim thấp và niken cao và mangan thấp sẽ làm tăng xu hướng nứt nhiệt và nứt hóa lỏng.

② Nứt nguội. Bởi vì loại thép này chứa nhiều nguyên tố hợp kim hơn có thể cải thiện độ cứng nên có xu hướng nứt nguội lớn. Tuy nhiên, do điểm Ms của loại thép này cao, nếu mối nối có thể được làm nguội chậm hơn ở nhiệt độ đó, để martensite được tạo ra có thời gian tiến hành xử lý 'tự tôi', ở một mức độ nhất định để giảm xu hướng nứt nguội, do đó xu hướng nứt nguội thực tế không nhất thiết phải lớn.

③ Làm nóng lại vết nứt. Thép cường lực cacbon thấp chứa V, Mo, Nb, Cr và các nguyên tố tạo thành cacbua mạnh khác nên có xu hướng nung nóng lại vết nứt nhất định.

④ làm mềm vùng ảnh hưởng nhiệt. Sự làm mềm xảy ra ở vùng giữa nhiệt độ ủ ban đầu của vật liệu cơ bản khi nung nhiệt độ hàn đã đạt tới Ac1. Nhiệt độ ủ ban đầu càng thấp, phạm vi vùng làm mềm càng lớn thì mức độ làm mềm càng nghiêm trọng.

⑤ giòn vùng chịu ảnh hưởng nhiệt. Nếu vùng quá nhiệt tạo ra martensite có hàm lượng carbon thấp và tỷ lệ thể tích bằng 10% -30% bainite thấp hơn thì có thể đạt được độ bền cao. Nhưng khi tốc độ làm nguội quá nhanh, sự hình thành một phần thể tích của martensite 100% carbon thấp, độ dẻo dai sẽ giảm; Mặt khác, khi tốc độ làm nguội quá chậm, do quá trình thô hóa hạt, mặt khác, ở vùng quá nhiệt sẽ tạo ra martensite carbon thấp cộng với bainite cộng với các nguyên tố MA của tổ chức hỗn hợp, sẽ làm cho vùng quá nhiệt tạo ra độ giòn nghiêm trọng hơn.

Khi hàn thép cường lực σs ≥ 980MPa phải sử dụng hàn hồ quang vonfram hoặc hàn chùm tia điện tử và các phương pháp hàn khác. Đối với thép cường lực cacbon thấp σs < 980MPa, có thể sử dụng hàn hồ quang điện cực, hàn hồ quang chìm tự động, hàn khí nóng chảy được che chắn và hàn hồ quang vonfram. Nhưng đối với thép σs ≥ 686MPa, hàn khí nóng chảy được bảo vệ là phương pháp hàn tự động thích hợp nhất. Ngoài ra, nếu phải sử dụng hàn hồ quang chìm nhiều dây, hàn điện xỉ và các phương pháp hàn khác có nhiệt lượng đầu vào cao và tốc độ làm nguội rất thấp thì cần phải tiến hành xử lý ủ sau hàn.

Khi lượng nhiệt đầu vào tăng đến giá trị tối đa cho phép và không thể tránh khỏi hiện tượng nứt thì phải thực hiện các biện pháp làm nóng trước. Đối với thép cường lực cacbon thấp, mục đích gia nhiệt trước chủ yếu là để ngăn ngừa nứt nguội, gia nhiệt trước có thể ảnh hưởng bất lợi đến độ bền, do đó thường được sử dụng để hàn thép cường lực cacbon thấp có nhiệt độ gia nhiệt trước thấp hơn (200oC). Làm nóng trước chủ yếu hy vọng làm giảm tốc độ làm mát của quá trình biến đổi martensite, thông qua tác dụng tự ủ của martensite để cải thiện khả năng chống nứt. Khi nhiệt độ làm nóng trước quá cao, không những không cần thiết phải ngăn ngừa lạnh và lạnh mà còn làm cho tốc độ làm mát ở 800-500oC thấp hơn tốc độ làm mát tới hạn của mô hỗn hợp giòn, do đó vùng chịu ảnh hưởng nhiệt xuất hiện hiện tượng giòn rõ ràng, do đó, để tránh tăng nhiệt độ làm nóng trước một cách mù quáng, cũng bao gồm cả nhiệt độ giữa các lớp.

Thép cường lực cacbon thấp sau khi hàn thường không còn được xử lý nhiệt nữa, do đó, khi lựa chọn vật liệu hàn, kim loại mối hàn thu được phải gần với các tính chất cơ học của vật liệu gốc ở trạng thái hàn. Trong những trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như độ cứng của kết cấu rất lớn, khó tránh khỏi hiện tượng nứt nguội, phải chọn cường độ thấp hơn một chút so với vật liệu nền làm kim loại phụ.