Soudage de matériaux métalliques de tuyaux en acier couramment utilisés

1. Qu’est-ce que la soudabilité ? Essayez de décrire la soudabilité de l'acier au carbone.

La soudabilité fait référence à la capacité des matériaux à être soudés en composants selon des exigences de conception spécifiées dans des conditions de construction limitées et à répondre aux exigences de service prédéterminées. La soudabilité est affectée par quatre facteurs : le matériau, la méthode de soudage, le type de composant et les exigences d'utilisation. L'acier au carbone est à base de fer, un alliage fer-carbone, avec du carbone comme élément d'alliage. La fraction massique de carbone ne dépasse pas 1%. De plus, la fraction massique de manganèse ne dépasse pas 1,2 % et la fraction massique de silicium ne dépasse pas 0,5 %. Ces deux derniers ne sont pas des éléments d’alliage. Les autres éléments tels que Ni, Cr, Cu, etc. sont contrôlés dans la limite de la quantité résiduelle et ne sont pas utilisés comme éléments d'alliage. Les éléments d'impuretés tels que S, P, O, N, etc. sont strictement limités selon les différents types et qualités d'acier. Par conséquent, la soudabilité de l’acier au carbone dépend principalement de la teneur en carbone. À mesure que la teneur en carbone augmente, la soudabilité se détériore progressivement, parmi lesquels l'acier à faible teneur en carbone présente la meilleure soudabilité.

2. Qu’est-ce que l’équivalent carbone ? Comment calculer l’équivalent carbone de l’acier au carbone ?

La teneur en éléments d'alliage (y compris le carbone) dans l'acier convertie en teneur en carbone équivalente en fonction de leurs effets est appelée équivalent carbone de l'acier, qui peut être utilisée comme indicateur de référence pour évaluer la soudabilité de l'acier.

En plus du C, les éléments de l'acier au carbone sont principalement le Mn et le Si. À mesure que leur teneur augmente, la soudabilité se détériore, mais leur effet n'est pas aussi fort que celui du carbone.

À mesure que la valeur équivalente carbone augmente, la soudabilité de l’acier se détériorera. Lorsque la valeur CE est supérieure à 0,4 % à 0,6 %, la sensibilité des fissures à froid augmente et une série de mesures de processus telles que le préchauffage, le post-chauffage et le soudage avec des matériaux de soudage à faible teneur en hydrogène sont nécessaires pendant le soudage.

3. Quelles sont les limites de l’utilisation des valeurs équivalentes carbone pour évaluer la soudabilité de l’acier ?

La valeur équivalente carbone ne peut être utilisée que pour évaluer la soudabilité de l'acier de manière générale et relative dans une certaine plage. C'est parce que :

1) Si les valeurs équivalentes en carbone de deux tôles d'acier sont égales, mais que la teneur en carbone est différente, l'acier avec une teneur en carbone plus élevée est plus susceptible de produire des structures durcies pendant le soudage et sa tendance à la fissuration est supérieure à celle de l'acier. avec une teneur en carbone plus faible et sa soudabilité est plus mauvaise. Ainsi, lorsque les valeurs équivalentes en carbone des aciers sont égales, on ne peut pas considérer que la soudabilité est la même.

2) La valeur calculée de l'équivalent carbone exprime uniquement l'effet de la composition chimique sur la soudabilité et ne tient pas compte du fait que différentes vitesses de refroidissement peuvent produire des structures différentes. Lorsque la vitesse de refroidissement est rapide, les structures durcies sont faciles à produire et la soudabilité se détériore.

3) Outre la composition chimique et la vitesse de refroidissement, les facteurs qui affectent la structure du métal soudé et donc la soudabilité comprennent des paramètres tels que la température de chauffage maximale et le temps de séjour à des températures élevées dans le cycle de soudage, qui ne sont pas exprimés dans le carbone. formule de calcul de la valeur équivalente.

Par conséquent, la formule de calcul de la valeur équivalente du carbone ne peut évaluer la soudabilité de l'acier que d'une manière générale et relative dans une certaine plage de nuances d'acier et ne peut pas être utilisée comme indice d'évaluation précis.

4. Décrire la soudabilité de l'acier à faible teneur en carbone.

Étant donné que l'acier à faible teneur en carbone a une faible teneur en carbone et une faible teneur en manganèse et en silicium, il ne produit généralement pas de structure de durcissement ou de trempe importante en raison du soudage. La plasticité et la résistance aux chocs du joint après soudage de l'acier à faible teneur en carbone sont bonnes. Pendant le soudage, il n'est généralement pas nécessaire de préchauffer et de contrôler la température et le post-chauffage de l'intercalaire. Il n'est pas nécessaire de recourir à un traitement thermique pour améliorer la structure après soudage. Aucune mesure particulière n'est requise pour l'ensemble du processus de soudage et la soudabilité est excellente.

Cependant, dans quelques cas, des difficultés peuvent survenir lors du soudage :

1) L'acier de conversion produit par l'ancienne méthode de fusion a une teneur élevée en azote et une teneur élevée en impuretés, ce qui entraîne une fragilité à froid élevée, une sensibilité accrue au vieillissement, une qualité réduite des joints soudés et une mauvaise soudabilité.

2) L'acier bouillant n'est pas complètement désoxydé, a une teneur élevée en oxygène et les impuretés telles que le P sont inégalement réparties. Le contenu dans certaines zones dépassera la norme, la sensibilité au vieillissement et la sensibilité à la fragilité à froid sont élevées et la tendance aux fissures à chaud est également augmentée.

3) L'utilisation de baguettes de soudage qui ne répondent pas aux exigences de qualité entraînera une teneur trop élevée en carbone et en soufre dans le métal soudé, ce qui entraînera des fissures. Par exemple, lorsqu'une usine utilise des baguettes de soudage à l'acide pour souder l'acier Q235-A, la teneur en carbone de ferromanganèse dans le revêtement de la baguette de soudage est trop élevée, ce qui provoquera des fissures thermiques dans la soudure.

4) Certaines méthodes de soudage réduiront la qualité des joints soudés en acier à faible teneur en carbone. Par exemple, le soudage au laitier électrique, en raison de l'énergie de ligne importante, rendra les grains dans la zone des grains grossiers de la zone affectée thermiquement par le soudage devenir très grossiers, provoquant une diminution importante de la résistance aux chocs. Après soudage, il est nécessaire d'effectuer un traitement de normalisation pour affiner les grains afin d'améliorer la résistance aux chocs.

En bref, l’acier bas carbone est l’acier qui présente la meilleure soudabilité et le plus simple à souder. Toutes les méthodes de soudage peuvent être appliquées au soudage des aciers à faible teneur en carbone.

5. Comment sélectionner correctement les matériaux de soudage lors du soudage de l'acier à faible teneur en carbone ?

⑴ Sélection d'électrodes de soudage à l'arc manuel La résistance à la traction moyenne de l'acier à faible teneur en carbone Q235 couramment utilisé est de 417,5 MPa. Selon le principe d'égalité de résistance, la baguette de soudage correspondante doit être de la série E43.

⑵ Adaptation et sélection du fil et du flux de soudage à l'arc submergé Adaptation et sélection du fil de soudage et du flux pour le soudage à l'arc submergé des aciers à faible teneur en carbone.

⑶ Sélection du fil de soudage CO2 Le fil de soudage solide est sélectionné parmi deux qualités : H08Mn2Si et H08Mn2SiA. La résistance du métal déposé après soudage est relativement élevée. Les qualités de fil de soudage fourré sont YJ502-1, YJ506-2, YJ506-3 et YJ506-4.

⑷ Adaptation et sélection du fil et du flux de soudage au laitier électrique. La température du bain de fusion du soudage au laitier électrique est inférieure à celle du soudage à l'arc submergé, de sorte que l'effet de réduction du silicium et du manganèse dans le flux est faible et que le fil de soudage contient plus de manganèse. et la teneur en silicium doit être sélectionnée. Le fil de soudage H10Mn2, H10MnSi avec flux HJ360 ou le fil de soudage H10MnSi avec flux HJ431 est souvent utilisé.

6. Comment souder des aciers à faible teneur en carbone à basse température ?

Lors du soudage de structures en acier à faible teneur en carbone dans des conditions hivernales rigoureuses, la tendance aux fissures augmente en raison de la vitesse de refroidissement rapide du joint soudé, en particulier lorsque la première soudure de structures épaisses et grandes est sujette à la fissuration. Par conséquent, les mesures de processus suivantes doivent être prises :

1) Préchauffez avant le soudage et maintenez strictement la température de la couche intermédiaire non inférieure à la température de préchauffage pendant le soudage.

2) Utilisez des matériaux de soudage à faible ou très faible teneur en hydrogène.

3) Augmentez le courant de soudage pendant le soudage de positionnement, ralentissez la vitesse de soudage, augmentez de manière appropriée la section transversale et la longueur de la soudure de positionnement et préchauffez si nécessaire.

4) L'ensemble de la soudure doit être soudé en continu autant que possible pour éviter toute interruption.

5) L'arc ne doit pas être frappé sur le matériau parent autre que la surface de la rainure, et la fosse d'arc doit être remplie lorsque l'arc est éteint.

6) Essayez de ne pas plier, corriger et assembler les soudures dans des conditions de basse température.

Température de préchauffage pour le soudage à basse température de diverses structures métalliques. Température de préchauffage pour le soudage à basse température des canalisations et des récipients sous pression.