APRECIEREA SUDABILITĂŢII OŢELURILOR
Lucrarea prezinta modul de apreciere a sudabilitatii otelurilor pe baza comportarii metalurgice la sudare a acestora.
Sudabilitatea este propri 14114v2116o etatea unui material de a se îmbina nedemontabil cu un alt material prin formarea unor legaturi atomice între atomii marginali ai suprafetelor de îmbinat în anumite conditii de temperatura si/sau presiune. Sudabilitatea este o însusire complexa determinata de: proprietatile materialului de baza si de cele ale materialului de adaos, de tehnologia de sudare si de nivelul solicitarilor în exploatare.
Metodele de încercare, utilizate în prezent pentru determinarea sudabilitatii, sunt numeroase si variate, fara sa se fi ajuns la standardizarea unor metode unice. Pentru aprecierea sudabilitatii se fac încercari laborioase asupra materialului de baza, asupra zonei influentata termic (ZIT), asupra sudurii propriu-zise si asupra îmbinarilor sudate.
Conform STAS 7194, aprecierea sudabilitatii otelurilor considerare:
În cadrul lucrarii se va aprecia sudabilitatea unor oteluri numai pe baza factorului metalurgic.
Comportarea metalurgica la sudare se poate determina având în vedere compozitia chimica a otelului si tendinta de fisurare la cald si la rece.
Influenta compozitiei chimice asupra sudabilitatii otelurilor nealiate si slab aliate se exprima cu ajutorul conceptului de carbon echivalent, determinat dupa relatia (STAS 7194):
|
|
|
În functie de procentul de carbon echivalent obtinut otelul se încadreaza în una din cele trei grupe de sudabilitate:
Cu masuri tehnologice speciale (preîncalzirea pieselor, folosirea unor anumite materiale de adaos, folosirea unor procedee speciale adecvate), se pot suda si oteluri cu Ce > 0,65%.
Otelurile care se încadreaza în grupa Ia de sudabilitate pot fi sudate prin toate procedeele de sudare prin topire sau prin presiune fara restrictii speciale.
Grupa Ib se refera la categoria otelurilor la care garantarea calitatii îmbinarii sudate se face numai în anumite conditii. Astfel, se limiteaza grosimea maxima sudabila, se prescriu metode de sudare adecvate, preîncalziri, tratamente termice, se interzice sudarea la temperaturi sub 5șC, în vânt sau în ploaie, etc.
Cu otelurile din grupa II se pot realiza constructii sudate de calitate corespunzatoare numai în anumite conditii, fara a se garanta calitatea si siguranta în exploatare. Conditiile restrictive se refera la preîncalziri, tratamente termice, metoda de sudare, parametrii regimului de sudare, etc.
Otelurile care se încadreaza în grupa II de sudabilitate, în general, nu permit realizarea de îmbinari sudate de calitate buna.
|
Fig.1 |
Fisurarea datorata factorilor metalurgici se produce în cursul procesului de cristalizare-racire a cusaturii din cauza micsorarii scaderii plasticitatii materialului cu continut mare de elemente însotitoare sau de impuritati. Cel mai frecvent se pot produce fisuri în mijlocul cusaturii (1), în zona de diluare (2), în zona de racordare (3), sub cordon (4) sau în zona influentata termic (5), fig. 1. |
Cele mai periculoase sunt cele de racordare si de sub cordon deoarece sunt greu de identificat si produc desprinderea cusaturii dupa contur. Din punct de vedere metalurgic fisurile se pot forma la cald sau la rece.
Fisurile la cald apar la sfârsitul procesului de recristalizare si formarea lor este favorizata la otelurile si aliajele cu interval mare de solidificare. În scopul aprecierii comportarii otelurilor din acest punct de vedere se foloseste notiunea de indice de sensibilitate la fisurare la cald HCS, care poate fi determinat cu ajutorul relatiei:
|
|
|
Otelul prezinta sensibilitate redusa la fisurare la cald daca indicele determinat rezulta sub 4.
Fisurile la rece se formeaza în cursul racirii cusaturii, un rol important avându-l continutul de hidrogen difuzibil. Pentru aprecierea sensibilitatii la fisurare la rece se foloseste determinarea parametrului de fisurare P, cu relatia:
|
|
|
în care: H este continutul de hidrogen, în cm3/100g;
s, grosimea materialului, în mm.
|
Fig. 2 |
Continutul de hidrogen se determina cu ajutorul graficului prezentat în fig. 2, în functie de carbonul echivalent si de metoda de sudare. Cu cât valoarea lui P este mai mica sensibilitatea la fisurare la rece scade. De exemplu, otelul carbon de calitate OLC 10, STAS 880-88 are compozitia chimica urmatoare: (0,07.0,14)% C, (0,35.0,65)% Mn, (0,17.0,37)% Si (0,02.0,045)% S, 0,040% P. Pentru a aprecia sudabilitatea pe baza compozitiei chimice se determina carbonul echivalent cu relatia (1): |
%
Deoarece Ce = 0,18 % < 0,25 % , rezulta ca otelul se încadreaza în grupa Ia de sudabilitate, fiind sudabil neconditionat.
Pentru a aprecia tendinta de fisurare la cald se calculeaza indicele HCS cu ajutorul relatiei (2):
Deoarece indicele HCS a rezultat mai mare decât 4 rezulta ca otelul prezinta tendinta de fisurare la cald.
Parametrul de fisurare la rece se determina cu relatia (3):
Continutul de hidrogen s-a ales din graficul prezentat în fig. 2 pentru Ce = 0, 18% si pentru sudare manuala.
Pe baza aspectelor teoretice prezentate se va aprecia sudabilitatea pe baza comportarii metalurgice a urmatoarelor oteluri: OL 32 STAS 500/2-80, OLC 15 STAS 880-88, 19CrNi10 STAS 11512-91, 34MoCrNi16 STAS 791-88.
Compozitia chimica a acestor oteluri este prezentata în tabelul de mai jos:
|
Compozitie chimica, % |
||||||||
|
C |
Mn |
Si |
S |
P |
Cr |
Ni |
Mo |
|
|
OL 32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OLC 15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19CrNi10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34MoCrNi16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Având în vedere compozitia chimica, se calculeaza pentru otelul OL 32 carbonul echivalent cu relatia (1) si se stabileste grupa de sudabilitate din care face parte. În continuare, se determina tendinta de fisurare la cald si la rece, calculând indicele HCS cu relatia (2) respectiv, indicele P cu relatia (3). Continutul de hidrogen se alege din graficul prezentat în fig. 2 pentru, sudare manuala, în functie de carbonul echivalent. Grosimea pieselor de sudat se considera egala cu 3 mm.
În mod similar se procedeaza si pentru celelalte marci de otel.
|
[%]
