Раздел о расходных материалах: определение температуры предварительного нагрева и промежуточной температуры, часть II

Вопрос: В последнее время я видел много вопросов и дискуссий по поводу температуры предварительного подогрева и температуры между проходами. Похоже, существует путаница в том, как и когда измерять обе эти величины. Можете ли вы подробнее рассказать об этих терминах, связанных со сваркой?

Ответ: В части I мы определили температуру предварительного нагрева и температуру между проходами, обсудили соответствующие места измерения и кратко обсудили влияние температур предварительного нагрева и температуры между проходами. В этой статье мы обсудим причины предварительного нагрева и управления между проходами, а также более подробно обсудим их влияние.

Распространенным заблуждением в сварочной промышленности является то, что основной целью предварительного нагрева является удаление воды с поверхности свариваемой стали. Это неверно. Основная цель предварительного нагрева — замедлить скорость охлаждения зоны сварки после прохождения дуги. Удаление воды с поверхности стали является второстепенным преимуществом.

Замедление скорости охлаждения зоны сварки необходимо, когда свариваемая сталь имеет состав, позволяющий образовываться мартенситу — твердой хрупкой микроструктуре — при быстром охлаждении. Необходимо избегать образования мартенсита, поскольку он склонен к холодному растрескиванию и внезапному хрупкому разрушению под нагрузкой.

Эмпирическое правило для простых углеродистых сталей заключается в том, что содержание углерода 0,30% или более требует предварительного нагрева и контроля между проходами. Температуру предварительного нагрева/межпроходов необходимо увеличить для сталей с более высоким содержанием углерода и более толстыми сечениями. Для низколегированных сталей можно рассчитать углеродный эквивалент, чтобы определить необходимость предварительного нагрева (см. AWS D1.1, Приложение B).

Хотя правильное управление предварительным нагревом и промежуточными проходами дает преимущества, чрезмерные температуры предварительного нагрева и промежуточных проходов могут вызвать проблемы. Высокие температуры предварительного нагрева/межпроходного сварного шва, особенно когда сварные швы выполняются с высоким подводом тепла, могут привести к чрезмерному росту зерна в зоне термического влияния (ЗТВ), что может значительно снизить ударную вязкость. Контроль максимальной температуры между проходами предотвращает чрезмерное ухудшение ударной вязкости в ЗТВ.

Закаленные и отпущенные стали приобретают свои механические свойства в процессе преднамеренного быстрого охлаждения (закалки) для создания мартенсита с последующим нагревом до заданной температуры (отпуском) для преобразования мартенсита в микроструктуру, которая менее хрупкая, но при этом остается прочной. Сварка закаленных и отпущенных сталей с использованием чрезмерно высоких температур предварительного нагрева и между проходами может привести к нежелательному размягчению ЗТВ. Производители стали предоставляют рекомендации по предварительному нагреву/переходу и погонной энергии для некоторых закаленных и отпущенных сталей. Эти рекомендации следует соблюдать.