Karbon eşdeğeri (Ceq), Q390B'nin kaynaklanabilirliğini ve soğukta çatlama riskini değerlendirmek için en önemli parametredir.
1. Q390B için Karbon Eşdeğeri (Ceq) Aralığı
Q390B için Ceq, sabit tek bir değer değil, standart tarafından belirlenen, izin verilen maksimum sınırdır. Ticari olarak üretilen çelikteki tipik/gerçek aralığı, GB/T 1591-2018'deki kimyasal bileşim limitlerinden türetilmiştir.
Bazı üreticiler kaynaklanabilirliği artırmak için alt sınırı (~%0,44-0,46) hedefleyebilirken, diğerleri daha az maliyetli alaşımlamayla mukavemet hedeflerinin karşılanmasını sağlamak için sınırı zorluyor.
Anahtar Nokta:Q390B temin edilirken Mill Test Sertifikasında gerçek Ceq değerinin belirtilmesi gerekmektedir. Tipik aralığa güvenmeyin; Kaynak prosedürü hesaplamalarınız için verilen değeri kullanın.
2. Ceq Soğukta Çatlamaya Duyarlılığı Nasıl Etkiler?
Soğuk çatlama (hidrojen-kaynaklı çatlama veya gecikmeli çatlama olarak da bilinir), Q390B gibi yüksek-mukavemetli, düşük-alaşımlı çeliklerin kaynağında büyük bir risktir. Ceq, aşağıdaki mekanizma aracılığıyla bu riskin doğrudan bir tahmincisidir:
Bağlantı: Ceq → Sertleşebilirlik → Mikroyapı → Duyarlılık
Yüksek Ceq → Yüksek Sertleşebilirlik:
Ceq formülü, çeliğin hızlı soğuma sonrasında sert fazlar oluşturma yeteneğini yaklaşık olarak gösterir. Formüldeki her öğe, Zaman-Sıcaklık-Dönüşüm (TTT) diyagramının sağa kaydırılmasına katkıda bulunur; bu, martensitin daha yavaş soğuma hızlarında bile oluştuğu anlamına gelir.
Hızlı Soğutma → Sert Martenzit Oluşumu:
Kaynak sırasında, Isıdan-Etkilenen Bölge (HAZ) yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılır ve ardından çevredeki soğuk ana metal tarafından hızla soğutulur. Ceq yüksekse HAZ, daha yumuşak ferrit/perlit yerine sert, kırılgan martenzite dönüşecektir.
Martenzit + Hidrojen + Gerilim=Soğuk Çatlama:
Bu, soğuk çatlama için klasik "üç-faktör" modelidir:
Duyarlı Mikroyapı (Martenzit):Yüksek Ceq tarafından sağlanır. Martenzitin tokluğu düşüktür ve çatlamaya oldukça yatkındır.
Hidrojen (H):Kaynak akısındaki nemden, koruyucu gazdan veya plaka yüzeyi kirleticilerinden kaynaklanır.
Çekme Gerilme:Termal büzülme ve bağlantı kısıtlaması kaçınılmazdır.
Hidrojen atomları gerilimli martensitik HAZ'da yayılır ve birikir. Kritik bir kombinasyona ulaşıldığında, kaynaktan saatler veya günler sonra gevrek bir çatlak yayılır ("gecikmeli" çatlama).
Kaynak Q390B için Pratik Uygulamalar
Q390B'nin Ceq'si (%0,44-0,49%) yumuşak çeliğinkinden önemli ölçüde yüksek olduğundan (örneğin, Q235 için ~%0,35) ve Q355B'den orta derecede yüksek olduğundan, katı kaynak prosedürleri tartışılamaz.
| Ceq (IIW) Aralığı | Q390B için Kaynak Prosedürü Uygulaması |
|---|---|
| ~0.44 - 0.46% | Moderate Risk. Preheating is mandatory for most thicknesses (>10-15mm). Hidrojen kaynaklarının sıkı kontrolü gerekli. |
| ~0.47 - 0.49% | Yüksek Risk. Daha yüksek ön ısıtma/pasolar arası sıcaklıklar gereklidir. Ultra-düşük hidrojen elektrotlarının kullanımını gerektirebilir (<5ml/100g deposited metal). Post-weld heat treatment (PWHT) may be necessary for thick, highly restrained joints. |
Gerekli Etki Azaltma Önlemleri:
Ön Isıtma ve Geçişler Arası Sıcaklık Kontrolü:Bu birincil kontroldür. Ön ısıtma soğutma hızını yavaşlatır ve HAZ'ın martensit yerine daha yumuşak, daha esnek mikro yapılara (örneğin beynit) dönüşmesine olanak tanır. Gerekli ön ısıtma sıcaklığı (örneğin, 80 derece - 150 derece) doğrudan şu şekilde belirlenir:gerçek Ceq ve plaka kalınlığı.
Ultra-Düşük Hidrojen Uygulaması:
Düşük-hidrojen (H4) veya çok düşük-hidrojen (H5, H10) olarak sınıflandırılmış kaynak sarf malzemelerini kullanın.
Elektrotları kesinlikle üretici spesifikasyonlarına göre pişirin.
İş parçalarını tamamen kuru tutun (nem, buz, pas olmadan).
Optimum Isı Girişi:Isı girişini nitelikli bir aralıkta tutun. Çok düşük olması hızlı soğumayı ve martenziti teşvik eder. Çok yüksek, HAZ tanelerini aşırı derecede kabalaştırabilir ve tokluğu azaltabilir.
Kaynak Sonrası{0}Isıl İşlem (PWHT): For thick sections (often >30-40 mm) veya yüksek oranda sınırlandırılmış bağlantılarda, martensitin temperlenmesi, hidrojenin dağıtılması ve gerilimlerin hafifletilmesi için gerilim giderme fırını (örn. 550-600 derece) kullanılır.
Kaynak Prosedürü Kalifikasyonu (WPQR):Bir prosedür yeterlilik testi, güvenli sınırları (tipik olarak 350 HV10) aşmadığını ve herhangi bir çatlak bulunmadığını doğrulamak için HAZ boyunca sertlik geçişlerini içermelidir.
Özet
Q390B'nin Karbon Eşdeğeri (Ceq), tipik olarak %0,44-0,49, kaynak HAZ'ında sert, çatlamaya-hassas martensit oluşturma eğiliminin doğrudan niceliksel bir ölçüsüdür. Daha düşük-mukavemetli kalitelerle karşılaştırıldığında bu yüksek Ceq, soğuk çatlamaya karşı hassasiyetini temel olarak artırır. Sonuç olarak, Q390B kaynağı, belirli Ceq değerine ve kalınlığa göre uyarlanmış parametrelerle, zorunlu ön ısıtmaya sahip, sıkı bir şekilde kontrol edilen, düşük-hidrojen prosedürünü gerektirir. Bu ilişkinin göz ardı edilmesi, yüksek mukavemetli çelik yapılarda ciddi kaynak arızalarının en yaygın nedenidir.