جوش پذیری به توانایی مواد همگن یا مواد غیر مشابه برای جوش داده شدن برای ایجاد اتصالات کامل و برآوردن الزامات استفاده مورد انتظار تحت شرایط فرآیند تولید اشاره دارد. اصول ارزیابی جوش پذیری عمدتاً شامل موارد زیر است: (1) ارزیابی تمایل اتصالات جوش داده شده برای ایجاد عیوب فرآیند به منظور ارائه مبنایی برای فرمول بندی روش های جوشکاری معقول. (2) ارزیابی اینکه آیا اتصالات جوش داده شده می توانند الزامات عملکرد سازه را برآورده کنند یا خیر.
ONE. جوش پذیری فولاد سازه ای آلیاژی
1. فولاد با مقاومت بالا: فولادی با مقاومت تسلیم σs بیشتر یا مساوی 295 مگاپاسکال را می توان فولاد با مقاومت بالا نامید.
2. اثر تقویت محلول جامد منگنز بسیار قابل توجه است. هنگامی که ωMn کمتر یا مساوی 1.7٪ باشد، می تواند چقرمگی را بهبود بخشد و دمای انتقال شکننده را کاهش دهد. Si باعث کاهش انعطاف پذیری و چقرمگی می شود. نیکل نه تنها محلول جامد را تقویت می کند، بلکه چقرمگی را نیز بهبود می بخشد و دمای انتقال شکننده را تا حد زیادی کاهش می دهد. عنصری که معمولا در فولادهای با دمای پایین استفاده می شود.
3. فولاد نورد گرم (فولاد نرمال شده): فولاد کم آلیاژ با مقاومت بالا با مقاومت تسلیم 295-490 مگاپاسکال که عموماً در حالت نورد گرم یا نرمال شده عرضه و استفاده می شود.
4. اصول طراحی اتصالات جوشی فولادی با مقاومت بالا: فولاد با مقاومت بالا بر اساس استحکام آن انتخاب می شود، بنابراین اصل اتصالات جوشی این است که استحکام اتصالات جوشی برابر با مقاومت فلز پایه است (اصل برابری). قدرت)، دلایل آن عبارتند از:
① استحکام اتصالات جوش داده شده بیشتر از فلز پایه است استحکام، چقرمگی پلاستیک کاهش یافته است.
② برابر با همان زندگی.
③ کمتر از، استحکام مفصل کافی نیست.
5. قابلیت جوشکاری فولاد نورد گرم و نرمال شده: فولاد نورد گرم حاوی مقدار کمی عناصر آلیاژی است و عموماً تمایل کمی به ترک های سرد دارد. از آنجایی که فولاد نرمال شده حاوی عناصر آلیاژی بیشتری است، تمایل به سخت شدن افزایش می یابد. با افزایش معادل کربن فولاد و ضخامت صفحه، سختی پذیری و تمایل به ترک سرد افزایش می یابد. عوامل موثر:
(1) معادل کربن؛
(2) تمایل به سخت شدن؛
(3) بالاترین سختی منطقه متاثر از گرما، بالاترین سختی منطقه متاثر از گرما یک روش ساده برای ارزیابی تمایل به سخت شدن و حساسیت ترک سرد فولاد است.
6. ترک های SR (حذف ترک تنش، ترک های گرمایشی): برای سازه های جوش داده شده مانند مخازن تحت فشار با دیواره ضخیم فولادی نرمال شده حاوی مو، در طی عملیات حرارتی تنش زدایی پس از جوش یا فرآیند گرمایش مجدد پس از جوش، نوع دیگری از ممکن است ترک ظاهر شود. شکل ترک ها
7. چقرمگی خاصیتی است که سهولت ایجاد و انتشار ترک های شکننده توسط فلزات را مشخص می کند.
8. هنگام انتخاب مواد جوش برای فولاد کم آلیاژ باید دو جنبه در نظر گرفته شود:
① نباید هیچ عیب جوشکاری مانند ترک وجود داشته باشد.
②این می تواند الزامات عملکرد را برآورده کند.
جوشکاری فولاد نورد گرم و فولاد نرمال شده به طور کلی بر اساس انتخاب مواد جوشکاری با توجه به سطوح مقاومت آنها انجام می شود. امتیاز انتخاب به شرح زیر است:
① سطح مربوط به مواد جوشکاری را که با خواص مکانیکی فلز پایه مطابقت دارد انتخاب کنید.
② تأثیر نسبت همجوشی و سرعت خنک کننده را همزمان در نظر بگیرید.
③ اثر عملیات حرارتی پس از جوش بر روی خواص مکانیکی جوش را در نظر بگیرید.
9. اصل تعیین درجه حرارت پس از جوشکاری:
① از دمای حرارت اولیه فلز پایه تجاوز نکنید تا بر عملکرد خود فلز پایه تأثیری نگذارد.
②درمورد مواد سکوریت شده، از محدوده دمایی که در آن شکنندگی مزاج رخ می دهد اجتناب کنید.
10. فولاد کوئنچ شده و سکوریت شده: کوئنچ + تمپر شده (درجه حرارت بالا).
11. استفاده از "تطابق کم استحکام" برای جوشکاری فولاد با استحکام بالا می تواند مقاومت در برابر ترک ناحیه جوش را بهبود بخشد.
12. هنگام جوشکاری فولاد کم کربن کوئنچ شده و سکوریت شده باید به دو موضوع اساسی توجه کرد:
① سرعت سرد شدن در طول تبدیل مارتنزیت نباید خیلی سریع باشد، به طوری که مارتنزیت دارای یک اثر خود تلطیف برای جلوگیری از ایجاد ترک های سرد است.
② لازم است در نرخ خنک کننده بین 800 درجه و 500 درجه بیشتر از نرخ بحرانی برای تولید یک ساختار مخلوط شکننده است.
مشکلاتی که در جوشکاری فولاد کم کربن کوئنچ شده و تمپر شده باید حل شود:
① جلوگیری از ترک. ② چقرمگی فلز جوش و منطقه تحت تأثیر حرارت را بهبود می بخشد و در عین حال اطمینان می دهد که الزامات استحکام بالا برآورده می شود.
13. برای فولادهای کم آلیاژ با محتوای کربن کم، افزایش سرعت خنک کننده برای تشکیل مارتنزیت کم کربن برای اطمینان از چقرمگی مفید است.
14. افزودن عناصر آلیاژی در فولاد کم کربن و متوسط کربن عمدتاً نقش تضمین سختی و بهبود مقاومت در برابر حرارت را ایفا می کند و عملکرد واقعی استحکام عمدتاً به محتوای کربن بستگی دارد. ویژگی های اصلی: استحکام ویژه بالا و سختی بالا.
15. سه راه برای بهبود استحکام حرارتی فولاد مقاوم در برابر حرارت پرلیت وجود دارد:
① ماتریس با محلول جامد تقویت شده است و عناصر آلیاژی برای تقویت ماتریس فریت اضافه می شوند. عناصر متداول Cr، Mo، W و Nb می توانند به طور قابل توجهی استحکام حرارتی را بهبود بخشند. ② نه. تقویت بارش دو فازی: در فولاد مقاوم در برابر حرارت با فریت به عنوان ماتریس، فاز تقویت عمدتاً کاربید آلیاژی است. ③ تقویت مرز دانه: افزودن عناصر کمیاب می تواند در مرز دانه جذب شود، انتشار عناصر آلیاژی را در امتداد مرز دانه به تأخیر می اندازد، در نتیجه مرزهای دانه را تقویت می کند.
16. مشکلات اصلی موجود در جوشکاری فولاد مقاوم در برابر حرارت پرلیتی، ترک های سرد، سخت شدن و نرم شدن ناحیه متاثر از حرارت و حذف ترک تنش در عملیات حرارتی پس از جوش یا استفاده طولانی مدت در دماهای بالا می باشد.
17. محدوده دما از -10 تا -196 درجه را "دمای پایین" و زمانی که کمتر از -196 درجه باشد، "دما بسیار پایین" نامیده می شود.
دو. قابلیت جوشکاری چدن
1. سه ویژگی اصلی چدن: میرایی ارتعاش، جذب روغن و مقاومت در برابر سایش.
2. عملکرد چدن عمدتاً به شکل، اندازه، کمیت و توزیع گرافیت بستگی دارد و ساختار ماتریس نیز تأثیر خاصی دارد.
3. چدن داکتیل: ماتریس F + گرافیت کروی. چدن خاکستری: ماتریس F + گرافیت پولکی. آهن گرافیت vermicular: ماتریکس + گرافیت vermicular; آهن چکش خوار: ماتریس F + گرافیت فلوکولنت.
4. آیا الکترود فولاد کم کربن می تواند چدن را جوش دهد: خیر. در حین جوشکاری، حتی اگر جریان کم باشد، نسبت فلز پایه در اولین جوش 25%-30% است. اگر بر اساس C{3}}% در چدن محاسبه شود، میزان کربن در جوش اول 0.75% است. %-0.9% متعلق به فولاد پر کربن است، مارتنزیت با کربن بالا بلافاصله پس از سرد شدن جوش ظاهر می شود و HAZ جوش داده شده دارای ساختار دهانه سفید خواهد بود که ماشینکاری را دشوار می کند.
5. جوشکاری حرارتی قوس الکتریکی: ریخته‌گری‌های مذاب تا 600-700 درجه از قبل گرم می‌شوند و سپس در حالت پلاستیکی جوش داده می‌شوند. دمای جوش کمتر از 400 درجه نیست. به منظور جلوگیری از ترک خوردن در طول فرآیند جوشکاری، عملیات تنش زدایی و خنک سازی آهسته بلافاصله پس از جوشکاری انجام می شود. به این فرآیند تعمیر جوشکاری چدن، جوشکاری قوس الکتریکی گفته می شود.
6. جوشکاری نیمه حرارتی: زمانی که دمای پیش گرمایش 300-400 درجه باشد به آن جوشکاری نیمه حرارتی می گویند.
سه. قابلیت جوشکاری فولاد ضد زنگ
1. فولاد زنگ نزن: فولاد ضد زنگ به اصطلاح کلی فولادهای آلیاژی با پایداری شیمیایی بالا که در برابر خوردگی توسط هوا، آب، اسیدها، قلیاها، نمک ها و محلول های آنها و سایر محیط های خورنده مقاوم هستند، اطلاق می شود.
2. اشکال اصلی خوردگی فولاد ضد زنگ عبارتند از خوردگی یکنواخت، خوردگی حفره ای، خوردگی شکاف و خوردگی تنشی. خوردگی یکنواخت به پدیده ای گفته می شود که تمام سطوح فلزی در تماس با محیط خورنده خورده می شوند. خوردگی حفره ای به خوردگی موضعی اطلاق می شود که در اکثر قسمت های فلز بدون خوردگی یا خوردگی جزئی، اما به صورت پراکنده رخ می دهد. خوردگی شکاف، در الکترولیت، مانند اکسیژن در محیط یونی، هنگامی که بین فولاد ضد زنگ یا بین سطوح در تماس با اجسام خارجی فاصله وجود دارد، جریان محلول در شکاف کند خواهد بود، به طوری که کلر محلی محلول یک باتری غلظت تشکیل می دهد که باعث می شود فیلم غیرفعال سازی فولاد ضد زنگ در شکاف کلر را جذب کند و توسط فیلم غیرفعال جذب شود. پدیده شکست محلی؛ خوردگی بین دانه ای، یک پدیده خوردگی انتخابی است که در نزدیکی مرزهای دانه رخ می دهد. خوردگی تنشی به پدیده ترک خوردگی شکننده فولاد زنگ نزن تحت تأثیر محیط خورنده خاص و تنش کششی اطلاق می شود که کمتر از مقاومت است.
3. اقدامات برای جلوگیری از خوردگی حفره ای:
1) محتوای یون های کلرید و یون های اکسیژن را کاهش دهید.
2) عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل، مولیبدن، سیلیکون و مس را به فولاد ضد زنگ اضافه کنید.
3) سعی کنید سرد کار نکنید تا خروجی های نابجایی کاهش یابد. احتمال خوردگی حفره ای در محل.
4) کاهش محتوای کربن در فولاد.
4. High-temperature properties of stainless steel and heat-resistant steel: brittleness at 475°C, mainly in ferrite with Cr>13% گرمایش طولانی مدت و خنک کننده آهسته بین 430-480 درجه، که منجر به افزایش استحکام در دمای اتاق یا دمای منفی می شود. بالا و چقرمگی کاهش یافته است. شکنندگی فاز σ، که معمولی 45٪ از کسر جرمی کروم، ترکیبات بین فلزی FeCr، غیر مغناطیسی، سخت و شکننده است.
5. مقاومت در برابر خوردگی اتصالات جوش داده شده از فولاد ضد زنگ آستنیتی:
1) خوردگی بین دانه ای؛
2) خوردگی بین دانه ای در منطقه حساس منطقه تحت تأثیر حرارت.
3) خوردگی چاقو مانند.
6. اقدامات برای جلوگیری از خوردگی بین دانه ای در جوش:
1) از طریق مواد جوشکاری، فلز جوش می تواند به کربن بسیار کم تبدیل شود یا دارای عنصر تثبیت کننده کافی Nb باشد.
2) ترکیب جوش را برای به دست آوردن یک فاز دلتا تنظیم کنید.
7. خوردگی بین دانه ای در ناحیه حساس ناحیه متاثر از حرارت: به خوردگی بین دانه ای اطلاق می شود که در موقعیتی که دمای پیک گرمایش در محدوده گرمایش حساس شده در ناحیه متاثر از حرارت جوشکاری قرار دارد رخ می دهد.
8. خوردگی چاقویی شکل: خوردگی بین دانه ای ایجاد شده در ناحیه همجوشی مانند برش چاقویی است، بنابراین به آن خوردگی چاقویی می گویند.
9. اقدامات برای جلوگیری از خوردگی چاقو مانند:
① فلز پایه و مواد جوشکاری کم کربن را انتخاب کنید.
② از فولاد ضد زنگ با ساختار فاز استفاده کنید.
③ استفاده از جوشکاری جریان کوچک برای کاهش درجه حرارت بیش از حد و عرض ناحیه درشت دانه جوشکاری.
④ جوش های در تماس با محیط خورنده در نهایت جوش داده می شوند.
⑤جوشکاری متقاطع؛ ⑥محتوای Ti و Tb را در فولاد افزایش دهید تا در مرز دانه های ناحیه درشت دانه جوش داده شده، Ti، Tb و کربن کافی وجود داشته باشد.
10. چرا از جوش کم جریان برای فولاد ضد زنگ استفاده می شود؟ به منظور کاهش دمای ناحیه متاثر از حرارت جوشکاری، جلوگیری از وقوع خوردگی بین دانه ای جوش، جلوگیری از گرم شدن بیش از حد الکترود و سیم، تغییر شکل جوش، تنش جوشکاری، کاهش حرارت ورودی و غیره.
11. سه حالتی که باعث ترک خوردگی تنشی می شود: محیط، محیط خورنده انتخابی و تنش کششی.
12. اقدامات برای جلوگیری از ترک خوردگی ناشی از استرس:
1) تنظیم ترکیب شیمیایی، کربن فوق العاده کم برای بهبود توانایی مقاومت در برابر خوردگی استرس، و مشکل تطبیق ترکیب و محیط مفید است.
2) از بین بردن تنش پسماند جوشکاری؛
3) خوردگی الکتروشیمیایی، بازرسی منظم و وصله به موقع و غیره.
13. برای بهبود مقاومت حفره ای:
1) از یک طرف، تفکیک کروم و مو باید کاهش یابد.
2) از یک طرف، مواد جوشکاری موسوم به "سوپرآلیاژی" با محتوای کروم و مو بیشتر از فلز پایه استفاده می شود.
14. ترک های داغ، ترک های خوردگی تنشی، تغییر شکل جوش و خوردگی بین دانه ای زمانی که فولاد زنگ نزن آستنیتی جوش داده می شود رخ می دهد.
15. علل ایجاد ترک های داغ در جوشکاری فولاد آستنیتی:
1) هدایت حرارتی فولاد آستنیتی کوچک است، ضریب انبساط خطی بزرگ است و تنش کششی بزرگ است.
2) فولاد آستنیتی به راحتی متبلور می شود تا یک ساختار جوش با کریستال های ستونی جهت دار قوی ایجاد شود که منجر به جداسازی ناخالصی های مضر می شود.
3) ترکیب آلیاژی فولاد آستنیتی یوتکتیک پیچیده تر و محلول تر است.
16. اقدامات برای جلوگیری از ترک های داغ: ① محتوای P و S را در فلز پایه و مواد جوش به شدت محدود کنید. ② سعی کنید جوش را یک ساختار دو فازی بسازید. ③ ترکیب شیمیایی جوش را کنترل کنید. ④ جوشکاری جریان کوچک.
17. باید به انتخاب مواد فولاد زنگ نزن آستنیتی توجه شود: ① به "اصل کاربردی" پایبند باشید. ②با توجه به ترکیب خاص هر ماده جوشکاری انتخاب شده، مناسب بودن یا نبودن آن را تعیین کنید. ③ روش جوشکاری و پارامترهای فرآیند کاربرد خاص را در نظر بگیرید اندازه نسبت همجوشی که ممکن است ایجاد شود. ④ درجه آلیاژسازی را با توجه به الزامات جوش پذیری کلی مشخص شده در شرایط فنی تعیین کنید.
18. تجزیه و تحلیل جوش پذیری فولاد ضد زنگ فریتی:
1) خوردگی بین دانه ای اتصالات جوش داده شده.
2) تردی اتصالات جوشی، شکنندگی در دمای بالا، شکنندگی فاز σ و شکنندگی 475 درجه.
