Kā aprēķināt tērauda cauruļu CEV: formulas un metināmība

1. Kas ir tērauda caurules CEV?

OEV kvantitatīvi nosaka oglekļa (C) un citu sakausējumu elementu (Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu uc) kopējo ietekmi uz tērauda cauruļu mikrostruktūru un metināšanas veiktspēju. Būtībā tas atspoguļo tērauda "efektīvo oglekļa saturu"-augstāks CEV norāda uz spēcīgāku cietināmību, lielāku metināšanas plaisu (aukstās plaisas, karstās plaisas) risku un sliktāku metināmību. To plaši izmanto oglekļa tērauda un zema-leģētā tērauda cauruļu projektēšanā, ražošanā un metināšanā, īpaši ievērojot Eiropas standartus (EN), API standartus un citas rūpnieciskās specifikācijas.

2. CEV pamata aprēķināšanas formulas tērauda caurulēm

Dažādi standarti un pielietojuma scenāriji izmanto nedaudz atšķirīgas OEV formulas. Visbiežāk izmantotās formulas tērauda caurulēm ir IIW (International Institute of Welding) formula un atvasinātie varianti, kas ir piemērojami lielākajai daļai oglekļa tērauda un zema{1}}leģētā tērauda cauruļu. Tālāk ir papildinātas arī īpašas formulas konkrētiem tērauda veidiem (piemēram, zema{5}}oglekļa mikroleģētais tērauds, nerūsējošais tērauds).

2.1. Visizplatītākā formula: IIW/CEN CEV formula

Šī formula ir plaši atzīta pasaules tērauda cauruļu rūpniecībā, īpaši attiecībā uz EN standarta tērauda caurulēm (piemēram, EN 10210, EN 10216, EN 10217) un API standarta tērauda caurulēm (piemēram, API 5L). Tā ir galvenā formula metināmības novērtēšanai lielākajā daļā rūpniecisko scenāriju.

OEV=C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15

Kur visi elementi ir izteiktisvara procenti (%), un katra elementa nozīme ir šāda:

• C (ogleklis): vissvarīgākais elements, kas ietekmē metināmību; lielāks C saturs tieši palielina OEV un metināšanas plaisu risku.
• Mn (mangāns): uzlabo tērauda izturību un stingrību, bet palielina rūdāmību; tā ieguldījums OEV ir salīdzinoši mērens.
• Cr (hroms), Mo (molibdēns), V (vanādijs): spēcīgi uzlabo sacietēšanu; pat nelieli papildinājumi ievērojami palielina OEV.
• Ni (niķelis), Cu (varš): uzlabo stingrību un izturību pret koroziju; to ietekme uz OEV ir salīdzinoši vāja, salīdzinot ar Cr, Mo un V.
• Piezīme: Ja tērauda caurulē nav elementa (saturs ir mazāks vai vienāds ar 0,01%), aprēķinos to var ieskaitīt kā 0.

2.2. Īpašas formulas īpašām tērauda caurulēm

2.2.1. Zema-oglekļa mikrosakausējuma tērauda caurules (C < 0,18%)

Mūsdienu zema{0}}oglekļa mikrosakausējuma tērauda caurulēm (piemēram, augstas-stiprības API 5L X70/X80) tālāk norādītā formula ir precīzāka metināšanas aukstās plaisas jutības prognozēšanai, jo tā ietver Si un B ietekmi:

OEV=C + Si/30 + (Mn + Cu + Cr)/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 + 5B

2.2.2. CET (cietināmība{1}}orientētais CEV)

CET (Oglekļa ekvivalents sacietēšanai) ir jutīgāks pret zemas-leģētas augstas stiprības-tērauda caurulēm, koncentrējoties uz karstuma -ietekmētās zonas (HAZ) cietības prognozēšanu metināšanas laikā. To bieži izmanto biezu -sienu tērauda cauruļu metināšanai:

OEV=C + (Mn + Mo)/10 + (Cr + Cu)/20 + Ni/40

3. Soli-pa-Pamācība tērauda cauruļu CEV aprēķināšanai

Lai aprēķinātu OEV, ir nepieciešami precīzi tērauda caurules ķīmiskā sastāva dati (iegūti no dzirnavu pārbaudes sertifikātiem, piemēram, EN 10204 3.1/3.2). Darbības ir šādas:

1. darbība. Savāc datus par ķīmisko sastāvu

No tērauda caurules testa ziņojuma iegūstiet katra formulā iesaistītā elementa (C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu uc) svara procentuālo daudzumu. Piemēram, standarta EN 10210 S355J2H tērauda caurulei ir šāds sastāvs (piemērs):

• C: 0.18%
• Mn: 1,60%
• Kr: 0,05%
• P: 0,02%
• V: 0.01%
• Ni: 0,10%
• Cu: 0,15%

2. darbība: atlasiet atbilstošo formulu

Parastām oglekļa tērauda un zema{0}}leģētā tērauda caurulēm (C lielāka vai vienāda ar 0,18%) izmantojiet IIW formulu. Zema-oglekļa mikroleģētā tērauda caurulēm (C < 0,18%) izmantojiet mikroleģētā tērauda formulu.

3. darbība: aizstājiet vērtības un aprēķiniet

Ņemot S355J2H tērauda caurules piemēru un izmantojot IIW formulu:

$$CEV=0.18 + \\frac{1.60}{6} + \\frac{0.05 + 0.02 + 0.01}{5} + \\frac{0.10 + 0.15}{15}$$

Soli pa solim aprēķiniet katru terminu:

Mn/6=1.60 ÷ 6 ≈ 0,2667

(Cr + Mo + V)/5=(0.05 + 0.02 + 0.01) ÷ 5=0.08 ÷ 5=0.016

(Ni + Cu)/15=(0.10 + 0.15) ÷ 15=0.25 ÷ 15 ≈ 0,0167

Summējiet terminus: OEV ≈ 0.18 + 0.2667 + 0.016 + 0.0167 ≈ 0,4794% (noapaļots līdz 0,48%)

4. darbība: pārbaudiet atbilstību standartiem

Salīdziniet aprēķināto OEV ar maksimālo pieļaujamo vērtību, kas norādīta tērauda cauruļu standartā. Piemēram, EN 10210 S355J2H tērauda caurulēm, kuru biezums ir ＞16 mazāks vai vienāds ar 40 mm, maksimālā OEV ir 0,47% (ir pieļaujamas nelielas novirzes ±0,03% robežās). Ja aprēķinātā OEV pārsniedz standarta robežvērtību, tērauda caurulei var būt nepieciešami īpaši metināšanas pasākumi (piemēram, priekšsildīšana), lai nodrošinātu metināmību.

4. CEV un tērauda cauruļu metināmība: tieša korelācija

CEV ir intuitīvākais tērauda cauruļu metināmības rādītājs. Jo augstāks CEV, jo lielāka ir tērauda rūdāmība, jo lielāks ir metināšanas plaisu risks un sliktāka metināmība. Tālāk ir sniegta vispārīga metināmības klasifikācija, pamatojoties uz OEV vērtībām, kas piemērojama lielākajai daļai oglekļa tērauda un zema{2}}leģētā tērauda cauruļu:

Galvenās piezīmes par OEV un metināmību

CEV ir arelatīvā atsauce, nav absolūts rādītājs. Metināmību ietekmē arī citi faktori: tērauda caurules biezums (biezākām caurulēm nepieciešama lielāka iepriekšēja uzsildīšana), metināšanas metode, ūdeņraža saturs metināšanas materiālos un apkārtējās vides temperatūra.

EN standarta tērauda caurulēm maksimālā CEV mainās atkarībā no tērauda markas un biezuma. Piemēram, S235JRH (EN 10210) maksimālā OEV ir 0,37% biezumam, kas mazāks par vai vienāds ar 16 mm, savukārt S355J2H maksimālais OEV ir 0,53% biezumam ＞65 Mazāks vai vienāds ar 120 mm.

Zema-ūdeņraža metināšana (piemēram, SMAW ar E7018 elektrodiem, MIG ar argona ekranējumu) var efektīvi samazināt augstās OEV ietekmi uz metināmību, jo ūdeņradis ir galvenais auksto plaisu cēlonis.

5. Biežākās kļūdas OEV aprēķinos

Nepareizu elementu vienību izmantošana: OEV aprēķinos ir nepieciešami svara procenti (%), nevis masas daļa vai citas vienības. Pārliecinieties, vai ķīmiskā sastāva dati ir norādīti pareizajās vienībās.

Mikroelementu ignorēšana: elementiem, kuru saturs ir mazāks vai vienāds ar 0,01%, skaitiet tos kā 0; neizlaidiet vai nepareizi aprēķiniet to vērtības.

Nepareizas formulas izvēle: izmantojot IIW formulu zema{0}}oglekļa mikrosakausējuma tērauda caurulēm (C < 0,18%), tiks iegūti neprecīzi CEV rezultāti un nepareizs metināmības novērtējums.

Standarta robežvērtību neievērošana: lai nodrošinātu atbilstību, OEV vērtības ir jāsalīdzina ar maksimālajām pieļaujamajām vērtībām, kas norādītas tērauda caurules standartā.

Secinājums

Tērauda cauruļu CEV aprēķināšana ir vienkāršs, taču būtisks solis metināšanas kvalitātes nodrošināšanā. Izvēloties atbilstošu formulu, aizstājot precīzus ķīmiskā sastāva datus un interpretējot OEV vērtību, pamatojoties uz metināmības vadlīnijām, inženieri un metinātāji var noteikt optimālo metināšanas procesu, samazināt plaisu risku un nodrošināt tērauda cauruļu konstrukciju drošību un uzticamību. Vienmēr skatiet attiecīgos tērauda cauruļu standartus (EN, API utt.) CEV robežvērtībām un attiecīgi pielāgojiet metināšanas parametrus.