Khả năng hàn là khả năng hàn các vật liệu đồng nhất hoặc vật liệu không giống nhau để tạo thành mối hàn hoàn chỉnh và đáp ứng các yêu cầu sử dụng dự kiến trong các điều kiện của quy trình sản xuất. Các nguyên tắc đánh giá khả năng hàn chủ yếu bao gồm: (1) đánh giá xu hướng tạo ra khuyết tật quy trình của mối hàn để cung cấp cơ sở cho việc xây dựng các quy trình hàn hợp lý; (2) đánh giá liệu mối hàn có thể đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất kết cấu hay không.
MỘT. Khả năng hàn của thép kết cấu hợp kim
1. Thép cường độ cao: Thép có giới hạn chảy σs lớn hơn hoặc bằng 295MPa có thể được gọi là thép cường độ cao.
2. Hiệu ứng tăng cường dung dịch rắn của Mn rất đáng kể. Khi ωMn nhỏ hơn hoặc bằng 1,7%, nó có thể cải thiện độ dẻo dai và giảm nhiệt độ chuyển tiếp giòn. Si sẽ làm giảm độ dẻo và độ dẻo dai. Ni không chỉ tăng cường dung dịch rắn mà còn cải thiện độ dẻo dai và giảm đáng kể nhiệt độ chuyển tiếp giòn. nguyên tố, thường được sử dụng trong thép nhiệt độ thấp.
3. Thép cán nóng (thép thường hóa): thép hợp kim thấp cường độ cao có giới hạn chảy 295-490 MPa, thường được cung cấp và sử dụng ở trạng thái cán nóng hoặc thường hóa.
4. Nguyên tắc thiết kế mối hàn thép cường độ cao: Thép cường độ cao được lựa chọn dựa trên cường độ của nó, do đó nguyên tắc của mối hàn là cường độ của mối hàn bằng cường độ của kim loại cơ bản (nguyên tắc cường độ bằng nhau), lý do là:
① Độ bền của mối hàn lớn hơn độ bền của kim loại cơ bản. Độ bền, độ dẻo giảm;
② bằng nhau về tuổi thọ;
③ Nhỏ hơn, sức mạnh của khớp không đủ.
5. Khả năng hàn của thép cán nóng và thép thường hóa: Thép cán nóng chứa một lượng nhỏ các nguyên tố hợp kim và nói chung ít có xu hướng nứt nguội. Vì thép thường hóa chứa nhiều nguyên tố hợp kim hơn nên xu hướng làm cứng tăng lên. Khi lượng cacbon tương đương của thép và độ dày tấm tăng lên, khả năng làm cứng và xu hướng nứt nguội tăng lên. Các yếu tố ảnh hưởng:
(1) tương đương cacbon;
(2) xu hướng cứng lại;
(3) Độ cứng cao nhất của vùng chịu nhiệt, độ cứng cao nhất của vùng chịu nhiệt là phương pháp đơn giản để đánh giá xu hướng tôi cứng và khả năng nứt nguội của thép.
6. Nứt SR (loại bỏ nứt ứng suất, nứt nung lại): Đối với các kết cấu hàn như bình chịu áp lực thành dày bằng thép thường hóa chứa Mo, trong quá trình xử lý nhiệt giảm ứng suất sau hàn hoặc quá trình nung lại sau hàn, có thể xuất hiện một dạng nứt khác.
7. Độ dẻo dai là một tính chất đặc trưng cho mức độ dễ dàng tạo ra và lan truyền các vết nứt giòn của kim loại.
8. Có hai khía cạnh cần xem xét khi lựa chọn vật liệu hàn cho thép hợp kim thấp:
① Không được có khuyết tật hàn như nứt;
②Có thể đáp ứng được các yêu cầu về hiệu suất.
Hàn thép cán nóng và thép thường hóa thường dựa trên việc lựa chọn vật liệu hàn theo mức độ bền của chúng. Các điểm lựa chọn như sau:
①Chọn mức vật liệu hàn tương ứng với tính chất cơ học của kim loại cơ bản;
② Xét đến ảnh hưởng của tỷ lệ nóng chảy và tốc độ làm nguội cùng một lúc;
③ Xem xét ảnh hưởng của xử lý nhiệt sau hàn đến tính chất cơ học của mối hàn.
9. Nguyên lý xác định nhiệt độ ram sau khi hàn:
① Không vượt quá nhiệt độ tôi luyện ban đầu của kim loại cơ bản để không ảnh hưởng đến hiệu suất của chính kim loại cơ bản;
②Đối với vật liệu đã qua tôi luyện, tránh phạm vi nhiệt độ khiến vật liệu giòn khi tôi luyện.
10. Thép tôi và ram: tôi + ram (nhiệt độ cao).
11. Sử dụng “phù hợp cường độ thấp” khi hàn thép cường độ cao có thể cải thiện khả năng chống nứt của khu vực hàn.
12. Hai vấn đề cơ bản cần lưu ý khi hàn thép tôi và ram ít cacbon:
① Tốc độ làm nguội trong quá trình biến đổi martensit không được quá nhanh, để martensit có tác dụng tự ram, ngăn ngừa việc tạo ra các vết nứt nguội;
② Cần phải ở trong Tốc độ làm nguội từ 800 độ đến 500 độ lớn hơn tốc độ tới hạn để tạo ra cấu trúc hỗn hợp giòn.
Các vấn đề cần giải quyết trong quá trình hàn thép tôi và ram hàm lượng cacbon thấp:
① ngăn ngừa nứt; ② cải thiện độ dẻo dai của kim loại mối hàn và vùng chịu nhiệt đồng thời đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về độ bền cao.
13. Đối với thép hợp kim thấp có hàm lượng cacbon thấp, việc tăng tốc độ làm nguội để tạo thành martensit cacbon thấp có lợi để đảm bảo độ dẻo dai.
14. Việc bổ sung các nguyên tố hợp kim vào thép tôi và ram cacbon trung bình chủ yếu có tác dụng đảm bảo độ cứng và cải thiện khả năng chịu ram, hiệu suất cường độ thực tế chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng cacbon. Đặc điểm chính: cường độ riêng cao và độ cứng cao.
15. Có ba cách để cải thiện độ bền nhiệt của thép chịu nhiệt perlit:
① Ma trận được gia cường bằng dung dịch rắn và các nguyên tố hợp kim được thêm vào để gia cường ma trận ferit. Các nguyên tố Cr, Mo, W và Nb thường được sử dụng có thể cải thiện đáng kể độ bền nhiệt; ② Không. Gia cường kết tủa hai pha: Trong thép chịu nhiệt có ferit làm ma trận, pha gia cường chủ yếu là hợp kim cacbua; ③ Gia cường ranh giới hạt: thêm các nguyên tố vết có thể hấp phụ trên ranh giới hạt, làm chậm quá trình khuếch tán của các nguyên tố hợp kim dọc theo ranh giới hạt, do đó gia cường ranh giới hạt.
16. Các vấn đề chính tồn tại trong quá trình hàn thép chịu nhiệt perlit là nứt nguội, cứng và mềm vùng chịu ảnh hưởng nhiệt, và loại bỏ vết nứt ứng suất trong quá trình xử lý nhiệt sau hàn hoặc sử dụng lâu dài ở nhiệt độ cao.
17. Khoảng nhiệt độ từ -10 đến -196 độ được gọi là "nhiệt độ thấp", và khi nó thấp hơn -196 độ thì được gọi là "nhiệt độ cực thấp".
HAI. Khả năng hàn của gang
1. Ba đặc tính chính của gang: giảm rung, hấp thụ dầu và chống mài mòn.
2. Tính chất của gang chủ yếu phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, số lượng và sự phân bố của than chì, cấu trúc ma trận cũng có ảnh hưởng nhất định.
3. Gang dẻo: Nền F + than chì hình cầu; gang xám: Nền F + than chì vảy; gang graphit vermicular: nền + than chì vermicular; gang dẻo: Nền F + than chì bông.
4. Điện cực thép cacbon thấp có thể hàn gang không: Không. Trong quá trình hàn, ngay cả khi dòng điện nhỏ, tỷ lệ kim loại cơ bản trong mối hàn đầu tiên là 25%-30%. Nếu tính theo C=3% trong gang, hàm lượng cacbon trong mối hàn đầu tiên là 0.75%. %-0.9%, thuộc về thép cacbon cao, martensit cacbon cao xuất hiện ngay sau khi hàn nguội và vùng HAZ hàn sẽ có cấu trúc miệng trắng, gây khó khăn cho gia công.
5. Hàn hồ quang nhiệt: Đúc nóng chảy được nung nóng trước đến 600-700 độ, sau đó hàn ở trạng thái dẻo. Nhiệt độ hàn không thấp hơn 400 độ. Để ngăn ngừa nứt trong quá trình hàn, xử lý giảm ứng suất và làm nguội chậm được thực hiện ngay sau khi hàn. Quá trình sửa chữa hàn gang này được gọi là hàn hồ quang.
6. Hàn bán nhiệt: Khi nhiệt độ nung nóng trước là 300-400 độ thì gọi là hàn bán nhiệt.
BA. Khả năng hàn của thép không gỉ
1. Thép không gỉ: Thép không gỉ là thuật ngữ chung cho các loại thép hợp kim có tính ổn định hóa học cao, có khả năng chống ăn mòn bởi không khí, nước, axit, kiềm, muối và các dung dịch của chúng cũng như các môi trường ăn mòn khác.
2. Các dạng ăn mòn chính của thép không gỉ là ăn mòn đồng đều, ăn mòn rỗ, ăn mòn khe hở và ăn mòn ứng suất. Ăn mòn đồng đều là hiện tượng tất cả các bề mặt kim loại tiếp xúc với môi trường ăn mòn đều bị ăn mòn; ăn mòn rỗ là hiện tượng ăn mòn cục bộ xảy ra ở hầu hết các bộ phận của vật liệu kim loại mà không bị ăn mòn hoặc ăn mòn nhẹ, nhưng rải rác; ăn mòn khe hở, trong chất điện phân, chẳng hạn như trong oxy Trong môi trường ion, khi có khe hở giữa thép không gỉ hoặc giữa các bề mặt tiếp xúc với các vật thể lạ, dòng chảy của dung dịch trong khe hở sẽ chậm chạp, do đó Cl- cục bộ của dung dịch sẽ hình thành một pin nồng độ, điều này sẽ khiến màng thụ động hóa thép không gỉ trong khe hở hấp thụ Cl- và bị màng thụ động hấp thụ. Hiện tượng hỏng cục bộ; ăn mòn liên hạt, là hiện tượng ăn mòn chọn lọc xảy ra gần ranh giới hạt; ăn mòn ứng suất, là hiện tượng nứt giòn của thép không gỉ dưới tác động của môi trường ăn mòn cụ thể và ứng suất kéo, thấp hơn cường độ.
3. Các biện pháp phòng ngừa ăn mòn rỗ:
1) Giảm hàm lượng ion clorua và ion oxy;
2) Thêm các nguyên tố hợp kim như crom, niken, molypden, silic và đồng vào thép không gỉ;
3) Cố gắng không làm nguội để giảm thiểu sự lộ ra của các mỏm đá có khả năng bị ăn mòn rỗ tại chỗ;
4) giảm hàm lượng cacbon trong thép.
4. High-temperature properties of stainless steel and heat-resistant steel: brittleness at 475°C, mainly in ferrite with Cr>13%, gia nhiệt lâu dài và làm nguội chậm giữa 430-480 độ, dẫn đến tăng cường độ ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ âm. Độ cao và độ dẻo dai giảm; độ giòn pha σ, đặc trưng của 45% khối lượng của Cr, hợp chất liên kim FeCr, không từ tính, cứng và giòn.
5. Khả năng chống ăn mòn của mối hàn thép không gỉ austenit:
1) ăn mòn giữa các hạt;
2) ăn mòn liên hạt trong vùng nhạy cảm chịu ảnh hưởng nhiệt;
3) ăn mòn dạng dao.
6. Các biện pháp phòng ngừa ăn mòn liên hạt trong mối hàn:
1) Thông qua vật liệu hàn, kim loại hàn có thể trở thành kim loại có hàm lượng cacbon cực thấp hoặc chứa đủ nguyên tố ổn định Nb;
2) Điều chỉnh thành phần mối hàn để đạt được pha delta nhất định.
7. Ăn mòn liên hạt trong vùng nhạy cảm của vùng ảnh hưởng nhiệt: là ăn mòn liên hạt xảy ra tại vị trí có nhiệt độ đỉnh gia nhiệt nằm trong phạm vi gia nhiệt nhạy cảm trong vùng ảnh hưởng nhiệt hàn.
8. Ăn mòn hình dao: Ăn mòn liên hạt sinh ra ở vùng nóng chảy giống như vết cắt hình dao nên được gọi là “ăn mòn hình dao”.
9. Các biện pháp phòng ngừa ăn mòn dạng dao:
①Chọn kim loại cơ bản và vật liệu hàn có hàm lượng carbon thấp;
② Sử dụng thép không gỉ có cấu trúc pha;
③Sử dụng dòng điện hàn nhỏ để giảm mức độ quá nhiệt và chiều rộng của vùng hàn hạt thô;
④ Các mối hàn tiếp xúc với môi trường ăn mòn được hàn cuối cùng;
⑤Hàn chéo; ⑥Tăng hàm lượng Ti và Tb trong thép, sao cho có đủ Ti, Tb và cacbon ở ranh giới hạt của vùng hạt thô được hàn.
10. Tại sao hàn dòng điện thấp được sử dụng cho thép không gỉ? Để giảm nhiệt độ của vùng ảnh hưởng nhiệt hàn, ngăn ngừa sự xuất hiện của ăn mòn giữa các hạt của mối hàn, ngăn ngừa điện cực và dây quá nhiệt, biến dạng hàn, ứng suất hàn, giảm nhiệt đầu vào, v.v.
11. Ba điều kiện gây ra nứt ăn mòn ứng suất: môi trường, môi trường ăn mòn chọn lọc và ứng suất kéo.
12. Các biện pháp phòng ngừa nứt ăn mòn ứng suất:
1) Điều chỉnh thành phần hóa học, hàm lượng carbon cực thấp có lợi cho việc cải thiện khả năng chống ăn mòn ứng suất và vấn đề phù hợp giữa thành phần và môi trường;
2) Loại bỏ ứng suất dư hàn;
3) Ăn mòn điện hóa, kiểm tra thường xuyên và vá lỗi kịp thời, v.v.
13. Để cải thiện khả năng chống rỗ:
1) Một mặt, sự phân tách của Cr và Mo phải được giảm bớt;
2) Một mặt, sử dụng vật liệu hàn "siêu hợp kim" có hàm lượng Cr và Mo cao hơn kim loại cơ bản.
14. Khi hàn thép không gỉ austenit sẽ xảy ra các vết nứt nóng, vết nứt ăn mòn ứng suất, biến dạng hàn và ăn mòn liên hạt.
15. Nguyên nhân gây ra vết nứt nóng trong mối hàn thép austenit:
1) Độ dẫn nhiệt của thép austenit nhỏ, hệ số giãn nở tuyến tính lớn, ứng suất kéo lớn;
2) Thép austenit dễ kết tinh tạo thành cấu trúc hàn có tinh thể dạng cột định hướng mạnh, có lợi cho việc phân tách tạp chất có hại;
3) Thành phần hợp kim của thép austenit phức tạp hơn và dễ hòa tan hơn.
16. Biện pháp phòng ngừa nứt nóng: ① Hạn chế nghiêm ngặt hàm lượng P và S trong kim loại cơ bản và vật liệu hàn; ② Cố gắng tạo mối hàn thành cấu trúc hai pha; ③ Kiểm soát thành phần hóa học của mối hàn; ④ Hàn dòng điện nhỏ.
17. Cần chú ý khi lựa chọn vật liệu thép không gỉ austenit: ①Tuân thủ "nguyên tắc ứng dụng"; ②Xác định xem có phù hợp hay không theo thành phần cụ thể của từng vật liệu hàn đã chọn; ③Xem xét phương pháp hàn và các thông số quy trình của ứng dụng cụ thể Kích thước của tỷ lệ nóng chảy có thể gây ra; ④Xác định mức độ hợp kim theo các yêu cầu về khả năng hàn tổng thể được chỉ định trong các điều kiện kỹ thuật;
18. Phân tích khả năng hàn của thép không gỉ ferritic:
1) Ăn mòn liên hạt của mối hàn;
2) Giòn mối hàn, giòn ở nhiệt độ cao, giòn pha σ và giòn ở nhiệt độ 475 độ.
