Как меняется свариваемость стали Q275 при разных температурах?

Свариваемость стали Q275 очень чувствительна к температуре. Как температура окружающей среды (температура окружающей среды во время сварки), так и ключевые температурные параметры во время сварки (такие как температура предварительного нагрева, температура между проходами и скорость охлаждения) существенно влияют на качество сварного шва, в первую очередь с точки зрения склонности к растрескиванию, микроструктуры зоны термического влияния (ЗТВ) и свойств сварного шва. Ниже приведены конкретные изменения и закономерности при различных температурных условиях:
1. Влияние температуры окружающей среды на свариваемость.
Под температурой окружающей среды понимается температура окружающего воздуха во время сварки (например, низкие температуры зимой, высокие температуры летом). Его основное влияние заключается в скорости охлаждения.-Более низкие температуры окружающей среды приводят к более быстрому отводу тепла из области сварного шва, что приводит к более высокой скорости охлаждения. И наоборот, более высокие температуры окружающей среды приводят к более медленной скорости охлаждения.. 1. Низкая- окружающая среда (температура окружающей среды<0°C): Significantly Reduced Weldability
Основные проблемы:
При низких температурах сварочная ванна и-зона термического воздействия (ЗТВ) охлаждаются очень быстро (возможно, на 30–50 % быстрее, чем при комнатной температуре). Это приводит к:
ЗТВ склонна к образованию закаленных микроструктур (таких как мартенсит), что значительно увеличивает хрупкость и склонность к холодному растрескиванию (холодные трещины часто возникают в течение нескольких часов после сварки и могут даже вызвать замедленное растрескивание).
Водород в сварном шве (из электрода, воздуха или поверхностной влаги в основном материале) трудно диффундирует и имеет тенденцию накапливаться в дефектах, образуя «водородные-трещины».
Остаточные напряжения в сварном шве труднее снять из-за снижения пластичности материала при низких температурах, что еще больше увеличивает риск образования трещин.
Типичные проявления: в сварном шве и ЗТВ могут образовываться микротрещины, а в тяжелых случаях могут наблюдаться макротрещины, значительно снижающие прочность и вязкость сварного шва.. 2. Нормальная температура окружающей среды (температура окружающей среды 10–30 градусов): Свариваемость средняя.
Основные характеристики:
Умеренная скорость охлаждения, низкая закалка зоны термического-воздействия (обычно перлит + небольшое количество феррита, в результате чего образуется тонкий закаленный слой), что значительно снижает риск холодного растрескивания по сравнению с средами с низкой-температурой.
Однако следует соблюдать осторожность: если сварная конструкция очень жесткая (например, толстые пластины или сложные конструкции) или если поверхность основного металла не очищена от масла или влаги, растрескивание все равно может возникнуть из-за концентрации напряжений или чрезмерного содержания водорода.
Типичные симптомы. Качественные сварные швы можно получить при правильной обработке (например, при использовании электродов с низким-водородом и правильном предварительном нагреве). Прочность сварного шва приближается к прочности основного металла, а ударная вязкость соответствует требованиям к умеренным нагрузкам.
3. Высокая температура окружающей среды (температура окружающей среды > 35 градусов): Свариваемость немного снижается, и более вероятно возникновение горячих трещин.
Основные проблемы:
В условиях высокой-температуры замедляется отвод тепла из зоны сварки и увеличивается время пребывания в ванне расплава, что приводит к:
Перегрев металла шва, укрупнение зерен, увеличение ширины зоны термического влияния и снижение ударной вязкости. Примеси с низкой-точкой-плавления (такие как сера и фосфор) сильнее сегрегируют по границам зерен, увеличивая риск горячего растрескивания (например, кристаллизационного растрескивания) (особенно при отделке сварных швов или между слоями много-слойных сварных швов).
Это увеличивает трудности для сварщиков (например, преждевременное разрушение покрытия электродов и чрезмерная текучесть сварочной ванны), что потенциально приводит к таким дефектам, как неровности сварного шва и несварение.
Типичные проявления включают склонность к образованию горячих трещин в сварном шве (вдоль границ зерен) или снижение ударной вязкости (возможно, ниже 27 Дж) из-за крупных зерен.
II. Влияние основных температурных параметров при сварке
Помимо температуры окружающей среды, ключевыми контролируемыми параметрами, непосредственно определяющими свариваемость, являются температура предварительного нагрева, температура между проходами и температура последующего нагрева во время сварки:
1. Недостаточная температура предварительного нагрева (<80°C for Q275 with a thickness of >10 мм):
Скорость охлаждения высокая, закаленный слой в зоне термического воздействия-толще (возможно, до 1–3 мм), высок риск образования холодных трещин. Трещины почти наверняка возникнут, особенно при низких температурах.. 2. Соответствующая температура предварительного нагрева (80–150 градусов):
Замедление скорости охлаждения предотвращает образование большого количества мартенсита. В зоне термического влияния (ЗТВ)- преобладают перлит и феррит, что приводит к снижению степени закалки и достаточному времени для диффузии и выхода водорода, что значительно снижает риск холодного растрескивания. Это рекомендуемый диапазон для сварки Q275.
3. Excessively high preheating temperature (>200 градусов):
Хотя холодного растрескивания можно полностью избежать, оно приведет к укрупнению зерен ЗТВ (росту аустенитных зерен), снижению ударной вязкости сварного шва и ЗТВ (энергия удара может снизиться на 10–20%), а также к увеличению энергопотребления и риска деформации.
4. Чрезмерно низкая межпроходная температура (<150°C, for multi-layer welding):
Это эквивалентно «вторичному быстрому охлаждению», приводящему к кумулятивному упрочнению ЗТВ при каждом проходе сварки. Это приводит к совокупному риску растрескивания, особенно при сварке толстых листов в несколько слоев.. 5. Температура после-нагрева (250–350 градусов в течение 1–2 часов после сварки):
Это способствует диффузии водорода («дегидрированию») и уменьшает замедленное растрескивание. Это особенно важно при сварке в условиях низких-температур и позволяет снизить вероятность образования холодных трещин более чем на 80 %.