Có tương quan giữa sựthay đổi cơtính của kim loại vùng
ảnh hưởng nhiệt với tốc độnguội và thời gian t’+t”.
•Cần xác định khoảng tốc độnguội giới hạn và chọn giá trị
tính toán theo tỷlệphần trăm martenzit trong tổchức kim
loại vùng ảnh hưởng nhiệt bảo đảm cơtính thích hợp của nó
cho mục đích sửdụng
43 trang |
Chia sẻ: tlsuongmuoi | Lượt xem: 1960 | Lượt tải: 3
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Công nghệ hàn điện nóng chảy - Chương 3: Công nghệ hàn thép hợp kim tháp, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
1
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
1
CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ HÀN THÉP HỢP KIM THẤP
3.1 Đặc điểm và tính hàn của thép hợp kim thấp
3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp tôi và ram
3.3 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp chịu nhiệt
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có nồng độ
cacbon trung bình
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
2
N g ô Lê Thông, B/ m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
2
3.1 Đặc điểm và tính hàn của thép hợp ki m thấp
• Phân loạ i:
– AI SI: thép hợp ki m thấp ≤ 8 % nguyên tố hợp ki m.
– L B Nga: thép hợp ki m thấp 4÷5 %; thép hợp kim trung bình 8÷9 %
nguyên tố hợp ki m.
– C húng ta tìm hiểu các loại: thép hợp kim thấp chịu nhiệt; thép độ
bền cực cao nồng độ cacbon trung bình.
• So vớ i các loại thép đã biế t:
– Cần sử dụng các biện pháp công nghệ đặc biệt khi hàn .
– Lý do: nồng độ cacbon và các nguyên tố hợp ki m lớn hơn nhiều,
vùng ảnh hưởng nhiệt rất nhạy cảm vớ i chu trình nhiệt hàn (chế
độ hàn).
– Để giảm tốc độ nguộ i của vùng ảnh hưởng nhiệt, cần sử dụng các
biện pháp công nghệ đặc biệt khi hàn . Ch ỉ thay đổ i chế độ hàn:
không đủ .
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
3
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
3
Động học quá trình phân hủy austenit khi hàn
3.1 Đặc điểm và tính hàn của thép hợp kim thấp
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
4
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
4
3.1 Đặc điểm và tính hàn của thép hợp kim thấp
Từ động học quá trình phân hủy austenit:
• Xuất hiện hai xu hướng đối lập:
– Nếu tốc độ nung khi hàn nhỏ và t’+t” dài: hạt austenit tăng tính ổn
định và kích thước. Đặc trưng cho thép không chứa hoặc chứa
lượng nhỏ các nguyên tố tạo cacbit (Cr, Mo, V, v.v.). Hệ quả: khu
vực tôi không hoàn toàn sẽ dịch chuyển về phía có tốc độ nguội
nhỏ (hạt thô, suy giảm tính dẻo, độ dai va đập vùng ảnh hưởng
nhiệt).
– Ngược lại, nếu tốc độ nung khi hàn lớn và t’+t” ngắn: mức độ
đồng nhất hóa và tính ổn định của austenit giảm. Đặc trưng cho
thép chứa các nguyên tố tạo cacbit. Hệ quả: khu vực tôi không
hoàn toàn sẽ dịch chuyển về phía có tốc độ nguội lớn (vùng ảnh
hưởng nhiệt bị giòn do mactenzit, có thể nứt)
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
5
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
5
3.1 Đặc điểm và tính hàn của thép hợp kim thấp
Có tương quan giữa sự thay đổi cơ tính của kim loại vùng
ảnh hưởng nhiệt với tốc độ nguội và thời gian t’+t”.
• Cần xác định khoảng tốc độ nguội giới hạn và chọn giá trị
tính toán theo tỷ lệ phần trăm martenzit trong tổ chức kim
loại vùng ảnh hưởng nhiệt bảo đảm cơ tính thích hợp của nó
cho mục đích sử dụng:
– Khi hàn thép độ bền cao: 20 – 30% mactenzit.
– Cho tới 50% mactenzit: chỉ cho phép khi hàn các kết cấu có độ
cứng vững nhỏ (có thể co dãn tự do) hoặc nếu sau khi hàn có tiến
hành nhiệt luyện.
• Tỷ lệ martenzit được phép ? Dải tốc độ nguội cần thiết
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
6
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
6
3.1 Đặc điểm và tính hàn của thép hợp kim thấp
Vớ i mỗi loại thép hợp kim thấp, có một dải tốc độ nguộ i tố i
ưu ∆wo pt (từ w1 đến w2), trong đó không xuất hiện nứ t vùng
ảnh hưởng nhiệt và cơ tính được coi là đạt yêu cầu.
• Giá trị ∆wopt thường được áp dụng cho 500÷600 o C (vùng ít
ổn định nhất của austenit).
– K hi w > w2: vùng ảnh hưởng nhiệt bị tôi mạnh, tính dẻo giảm.
– K hi w < w1: xảy ra hiện tượng tăng kích thước hạt vùng ảnh
hưởng nhiệt, tính dẻo và độ dai va đập của nó bị suy giảm.
• Biện pháp thường dùng nhất để bảo đảm ∆wo pt là nung nóng
sơ bộ
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
7
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CN KL,
ĐH B K Hanoi
7
3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp tôi và ram
• Kim loạ i cơ bản: cấu trúc mactenzit. (so với thép HSLA: chủ yếu có
cấu trúc ferit, peclit).
– Giới hạn chảy 350÷1240 M Pa, trạng thái tôi và ram (QT steel), chứa từ
0,10÷0,25% C.
– Mn, Si, Cr, Ni, Mo, V, Ti, B, Cu, Nb (để tạo tổ chức mactenzit và bainit dưới
có độ bền và độ dai va đập tốt).
– Được tôi đặc biệt trong nước từ 815÷870 oC và ram ở 540÷595 oC.
• Các mác thép tiêu biểu:
– AST M A537 cấp Gr. B (thiết bị áp lực).
– AST M A514/517: ví dụ T-1(xe công trình, cầu, tòa nhà, thiết bị xưởng cán,
thiết bị áp lực và đường hầm dẫn nước).
– AST M A543: ví dụ HY-80, H Y-100; H Y-130 (kết cấu ngoài khơi).
• Công nghệ hàn:
– Biện pháp công nghệ đặc biệt nhằm khống chế tốc độ nguội của kim loại vùng
ảnh hưởng nhiệt và của cả kim loại mố i hàn.
– Không cần nhiệt luyện bổ sung sau khi hàn, trừ khi thật cần thiết ram khử ứng
suất dư. Tại sao?
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
8
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
8
3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp tôi và ram
• Thí dụ hàn thép A537 Gr. B:
– Cấu trúc hạt mịn, được tôi và ram để có độ bền và độ dai va đập
cao (20J tại – 60 oC) cho chiều dày đến 100 mm. Cr, Ni, Mo, V
cải thiện tính nhiệt luyện của thép.
– Ứng dụng: bể chứa, bình chứa áp lực và các kết cấu nhiệt độ
thấp.
2222Độ dãn dài tương đối [%]
410345Giới hạn chảy [MPa]
550÷690480÷620Độ bền [MPa]
0,24 C (tiêu biểu max 0,20); 0,70÷1,35 Mn (tiêu
biểu min 1,00); max 0,035 P; max 0,040 S;
0,15÷0,50 Si; Al để tạo hạt m ịn; max 0,35 Cr; max
0,25 Ni; max 0,25 Cu; max 0,08 Mo.
Thành phần hóa học [%]
A537 B (Q &T)A537 A (thường hóa)Tính chất
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
9
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
9
3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp tôi và ram
• Thí dụ hàn thép A537 Gr. B:
– Vậ t liệu hàn chứa ít hydro.
– Nung nóng sơ bộ: theo chiều dày tấm, nhiệt độ bên
ngoài và mức độ cứng vững của liên kết (40÷100 oC).
– Kim loại mố i hàn: cần có độ bền, độ dai va đập ở nhiệt
độ thấp như của kim loại cơ bản.
– Que hàn:
• A W S E8018 C1 (chứa 2% Ni) hoặc E8018 C2 (chứa 3 % Ni):
mọ i tư thế hàn.
• E8018C3 (chứa 1% Ni) chỉ đáp ứng các yêu cầu về độ dai va
đập cho hàn ở tư thế hàn sấp. Tại sao?
– Hàn dưới lớp thuốc:
• Hàn nhiều lớp với tốc độ cao hay hàn ít lớp với tốc độ thấp?
• Dây hàn 2,5Ni-Cu hoặc Ni-M n- Mo (MIL-1005 C1 với %: 0,04
C; 1,6 M n; 0,30 Si; 0,30 Mo; 1,7 Ni và 0,005 S; 0,005 P).
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
10
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
10
3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp tôi và ram
• Thí dụ hàn thép tôi và ram nồng độ cacbon thấp T-1
(thép ASTM A514/A517):
– được hợp kim hóa bằng nhiều nguyên tố và có chứa bo
(B).
– giới hạn chảy tối thiểu là 690 MPa.
– kết cấu xe công trình, các thiết bị di động và cầu, tòa
nhà, bình chứa áp lực, bể chứa, đường hầm dẫn nước,
tàu biển, v.v.
– ở trạng thái tôi và ram có cấu trúc bainit ram và
mactenzit ram (tôi trong nước từ 890 oC và ram ở tối
thiểu 620 oC).
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
11
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CN KL,
ĐH B K Hanoi
11
3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp tôi và ram
• Thí dụ hàn thép tôi và ram nồng độ cacbon thấp T-1 (thép
AST M A514/A517): Các mác thép:
– M n-Si-Cr-Mo-Zr-B (A517 A),
– M n-Cr-M o-V-B (A517 B),
– M n- Mo-B (A517 C),
– Cr-Mo-Cu-Ti-B (A517 D),
– Cr-Mo-Cu-Ti-B (A517 E),
– M n-Ni-Cr-Mo-Cu-V-B (A517 F),
– M n-Si-Cr-Mo-Zr-B (A517 G),
– M n-Ni-Cr-Mo-V-B (A517 H),
– M n- Mo-B (A517 J),
– M n- Mo-B (A517 K),
– Cr-Mo-Cu-Ti-B (A517 L),
– M n-Ni-M o-B (A517 M).
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
12
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CN KL,
ĐH B K Hanoi
12
3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp tôi và ram
• Thí dụ hàn thép tôi và ram nồng độ cacbon thấp T-1 (thép
AST M A514/A517): thép tiêu biểu T-1 (A514 Gr.B và A517
Gr.B).
–0,01÷0,03–Ti
Tối thiểu 0,00050,0005÷0,0050,002÷0,006B
––0,15÷0,50Cu
0,03÷0,080,03÷0,080,03÷0,08V
0,20÷0,300,15÷0,250,40÷0,60Mo
0,40÷0,650,40÷0,650,40÷0,65Cr
0,30÷0,70–0,70÷1,00Ni
0,20÷0,350,20÷0,350,15÷0,35Si
0,95÷1,300,70÷1,000,60÷1,00Mn
0,12÷0,210,12÷0,210,10÷0,20C
T-1 loại BT-1 loại AT-1[%]
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
13
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
13
3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp tôi và ram
• Thí dụ hàn thép tôi và ram nồng độ cacbon thấp T-1 (thép
ASTM A514/A517): thép tiêu biểu T-1 (A514 Gr.B và
A517 Gr.B).
– Trang thái kim loại cơ bản:
• Sau cán nóng: ferit trước cùng tích và mactenzit cacbon cao với giới hạn
chảy tương đối thấp (550 MPa cùng độ dai va đập thấp ở – 46 oC).
• Sau khi tôi: các sản phẩm phân hủy austenit ở nhiệt độ thấp, tức là mactenzit
và bainit. Giới hạn chảy và độ dai va đập cao hơn nhiều.
• Ram ở nhiệt độ trên 593 oC: giới hạn chảy và giới hạn bền giảm đáng kể,
nhưng độ dãn dài tương đối lại tăng gần 2 lần, và độ dai va đập tăng đáng
kể.
– Vật liệu hàn cần bảo đảm độ bền, tính dẻo và độ dai va đập tương
đương với kim loại cơ bản:
• Que hàn theo AWS A5.5 loại E 11018-M hoặc E 11018-G (E 10018-M;
E 10018-G).
• E 11015 hoặc E 11016 cũng được sử dụng.
•
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
14
N gô Lê Thông, B/m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
14
3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp tôi và ra m
• Thí dụ hàn thép tôi và ram nồng độ cacbon thấp T-1 (thép AST M
A 514/A517): thép tiêu biểu T-1 (A514 Gr.B và A517 Gr.B).
27 tại
– 51 o C
Không cần27 tại
– 51 o C
27 tại
– 51 o C
Không cầnĐộ dai va đập
Charpy-V tối
thiểu [J]
2016162015Độ dãn dài tối
thiểu [ %]
607600600672665Giới hạn chảy
[ MPa]
690690690760760Độ bền [ M Pa]
0,10
0,75÷1,70
0,030
0,030
0,60
1,40÷2,10
0,35
0,25÷0,50
0,05
–
1,0 min
–
–
0,80 min
0,50 min
0,30 min
0,20 min
0,10 min
0,15
1,65÷2,0
0,030
0,040
0,80
–
–
0,25÷0,40
–
0,10
1,30÷1,80
0,030
0,030
0,60
1,25÷2,50
0,40
0,25÷0,50
0,05
–
1,0 min
–
–
0,80 min
0,50 min
0,30 min
0,20 min
0,10 min
[ %] C
M n
P
S
Si
Ni
Cr
M o
V
E10018- ME10018-GE11018-D2E11018- ME11018-GTính chất
•
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
15
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
15
3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp tôi và ram
• Thí dụ hàn thép tôi và ram nồng độ cacbon thấp T-1
(thép ASTM A514/A517): thép tiêu biểu T-1 (A514
Gr.B và A517 Gr.B).
– qd nhỏ , Tp tương đối thấp. Que hàn bazơ ít hydro phải
được sấy kỹ với độ ẩm dưới 0,2%.
– Hàn dưới lớp thuốc: dây hàn Mn-Ni-Cr-Mo với thuốc
hàn trung tính hoặc dây hàn thép cacbon thấp kết hợp
với thuốc hàn gốm dùng riêng cho thép T-1.
– Hàn trong môi trường khí bảo vệ Ar+O 2 bằng điện cực
nóng chảy, dây hàn Mn-Ni-Cr-M o.
– Phải cân đối giữa yêu cầu hạn chế qd và lượng hydro hòa
tan trong kim loại mối hàn. Cân đối thế nào?
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
16
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
16
3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp tôi và ram
• Thí dụ hàn thép tôi và ram nồng độ cacbon thấp T-1 (thép
ASTM A514/A517): thép tiêu biểu T-1 (A514 Gr.B và
A517 Gr.B).
– Không ram sau khi hàn vì
• Ram khử ứng suất dư ở 510÷694 oC làm giảm độ dai va đập của kim loại
mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt, đặc biệt khi vật hàn được làm nguội
chậm.
• Có thể tạo nên nứt giữa các tinh thể trong khu vực hạt thô của vùng ảnh
hưởng nhiệt (xảy ra ở ngay giai đoạn đầu khi nung, trước khi khử được ứng
suất dư (hiện tượng nứt do ram).
– Nếu thực sự cần thiết tiến hành nhiệt luyện khử ứng suất dư để ổn
định hóa kích thước trong quá trình gia công cơ tiếp theo hoặc để
chống ăn mòn dưới ứng suất:
• Nhiệt độ ram khử ứng suất dư không đưọc vượt quá nhiệt độ ram trước khi
hàn (620 oC đối với thép T-1), hoặc dưới nhiệt độ đó khoảng
30 oC để tránh giảm độ bền của thép.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
17
N gô Lê Thông, B/ m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
17
3.3 Công nghệ hàn thép hợp ki m thấp ch ịu nhiệt
3.3.1 Kim loại cơ bản
– Vận hành lâu dài ≤ 600 o C. Chế tạo thiết bị các nhà máy
nhiệt điện, nhà m áy sản xuất phân hóa học và nhà m áy hóa
dầu.
– Khả năng chống oxi hóa cao, chống ăn mòn cao trong môi
trường sulphit, có độ bền nhiệt cao
– Thép Cr – Mo (0,5 hoặc 1 % M o tùy % Cr) và thép Cr – M o –
V có cấu trúc peclit.
– Ví dụ: 0,5Cr-0,5 M o; 1Cr-0,5 M o; 1,25Cr-0,5 M o; 2Cr-
0,5 M o; 2,25Cr-1 Mo; 3Cr-1 M o; 5Cr-0,5 M o; 5Cr-0,5 M o Si;
5Cr-o,5M o Ti; 7Cr-0,5 M o; 8Cr-1 M 0; 12 X M; 15 X M ;
12 X1 MΦ ; 15 X 1 M 1Φ ; 12 X2 MΦC P; 12 X1 MΦБ ;
– Trạng thái cung cấp: ủ hoặc thường hóa và ram. Khi hàn: tôi
trong không khí → tính dẻo, độ dai va đập giảm.
– Do đó cần ra m sau khi hàn (ram mactenzit và khử ứng suất
dư).
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
18
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
18
3.3 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp chịu nhiệt
3.3.3 Vật liệu hàn, công nghệ và kỹ thuật hàn
– Quá trình hàn:
• Hàn hồ quang, hàn điện xỉ.
– Yêu cầu với vật liệu hàn:
• Ít hydro. Nung sơ bộ và ram sau khi hàn. Tp tăng theo
chiều dày tấm, giảm khi hydro khuyếch tán giảm.
• Kim loại mối hàn: độ bền và tính dẻo cần thiết (chứa các
nguyên tố tạo cacbit mạnh nhằm ngăn khuyếch tán KLCB
– KLMH).
–Vì vậy yêu cầu thành phần mối hàn gần giống
KLCB:
• max. 0,15% C; và max. 0,5% Si; 1,5% Mn; 1,5% Cr;
2,5% Ni; 0,5% V; 1,0% Mo và 0,5% Nb.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
19
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
19
3.3 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp chịu nhiệt
3.3.3 Vật liệu hàn, công nghệ
và kỹ thuật hàn
– Công nghệ hàn:
• Ram khử ứng suất dư (liên
tục với nung sơ bộ và
hàn).
• Tuy nhiên thép có max
2,25%Cr có thể được làm
nguội đến 25oC rồi ram.
• Nếu không liên tục được,
phải để hydro thoát hết (ở
427oC và 3 min/25mm rối
mới giảm xuống 25oC và
ram sau đó).
680÷7609Cr-1Mo
680÷7607Cr-0,5Mo
680÷7605Cr-0,5MoTi
680÷7605Cr-0,5MoSi
680÷7605Cr-0,5Mo
680÷7603Cr-1Mo
680÷7602,25Cr-1Mo
680÷7602Cr-0,5Mo
590÷7451,25Cr-0,5Mo
590÷7301Cr-0,5Mo
590÷7000,5Cr-0,5Mo
Nhiệt độ
ram khử
ứng suất dư
[oC]
Loại thép
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
20
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
20
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có nồng độ
cacbon trung bình
• Thiết bị áp lực, chịu tải trọng lớn, có độ bền cao (980÷1900
MPa hoặc hơn) và tính dẻo cao sau nhiệt luyện (tài liệu của Nga
gọi là thép hợp kim trung bình có nồng độ cacbon trung bình).
• Max. 0,5% C, 5÷9% hợp kim. Cr, Mo, Ni làm bền hóa pha ferit
và tăng tính thấm tôi của thép. Thành phần tiêu biểu:
33X3HBΦMA, 43X3CHBΦM A, 30XH2MΦA
• Cơ tính cần thiết: sau khi tôi và ram cao hoặc ram thấp.
• Do tính thấm tôi mạnh, khi hàn bằng các chế độ hàn thông
thường, kể cả sử dụng các biện pháp giảm tốc độ nguội, như
nung nóng sơ bộ, tại vùng ảnh hưởng nhiệt bao giờ cũng chứa
một lượng lớn mactenzit, gây giảm cơ tính và nứt.
• Có tính hàn kém, chỉ hàn khi thật cần thiết theo công nghệ đặc
biệt mà không nung nóng sơ bộ.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
21
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
21
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có nồng độ
cacbon trung bình
Xác định chế độ hàn:
– Không nung nóng sơ bộ khi hàn.
– Biện pháp công nghệ:
• Tăng thời gian lưu kim loại vùng ảnh hưởng nhiệt trong
khoảng nhiệt độ Ac3÷TMs
• Để vùng ảnh hưởng nhiệt của lớp hàn “tự ram” bởi nguồn
nhiệt hàn của các lớp tiếp theo.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
22
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
22
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có nồng độ
cacbon trung bình
• Xác định chế độ hàn: 2 điểm 1 và 2 nằm gần chân mối
hàn và bề mặt mối hàn.
nc nc
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
23
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
23
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có nồng độ
cacbon trung bình
• Xác định chiều dài phân đoạn hàn
( )202
2
4 TTvc
qkl
b
c
−= ρδπλ
l: chiều dài phân đoạn hàn bảo đảm vùng ảnh hưởng nhiệt của lớp trước chỉ
nguội đến Tb
kc: hệ số cháy của hồ quang (thời gian có hồ quang/tổng thời gian hàn đoạn đó),
0,6 – 0,8 cho hàn hồ quang tay, 0,8 – 0,9 cho hàn tự động và bán tự động
Tb = TMs + (50 đến 100 oC)λ = 0,09 cal/cm.s.oC; cρ = 1,25 cal/cm 3.oC; δ = [cm] chiều dày tấm
v = [cm/s] tốc độ hàn
•Tự đọc ở nhà.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
24
N gô Lê Thông, B/ m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
24
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có nồng độ
cacbon trung bình
• X ác định chiều dài phân đoạn hàn
( )202
22
37,0
TTv
qkkl
b
c
−= δ
k3: hệ số hiệu chỉnh theo kiểu liên kết hàn; 1,5: hàn giáp mố i;
0,9: hàn chữ T và hàn chồng; 0,8: hàn chữ thập.
•Tự đọc ở nhà.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
25
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
25
• Xác định thời gian tb lưu kim loại vùng ảnh
hưởng nhiệt trên nhiệt độ Tb
1. Tì m công suất tính toán của hồ quang
2. Tính nhiệt độ tương đối
3. Tính khoảng cách tương đối của vùng ảnh hưởng
nhiệt
4. Tính thờ i gian tác động tương đối của nguồn nhiệt
5. Tính thờ i gian nung vùng ảnh hưởng nhiệt lớp thứ
nhất (cao hơn nhiệt độ Tb)
6. Tính thờ i gian nung vùng ảnh hưởng nhiệt lớp trên
cùng (cao hơn nhiệt độ Tb)
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có nồng độ
cacbon trung bình
• Tự đọc ở nhà.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
26
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
26
1. Tì m công suất tính toán của hồ quang
qkkq qct =
qt: công suất tính toán, [cal/s]
kc: hệ số cháy của hồ quang, [-]
kq: hệ số quy đổi công suất nhiệt theo kiểu
liên kế t hàn, (1: cho liên kế t hàn giáp
mố i; 0,60 cho liên kết hàn chữ T và hàn
chồng)
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có
nồng độ cacbon trung bình
1. Tự đọc ở nhà.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
27
N g ô Lê Thông, B/ m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
27
2. Tính nhiệt độ tương đố i
( )0/2 TTq
abl
t
−= λδθ
qt: công suấ t tính toán, [cal/s]
b: = 2α /cρδ, hệ số tính đến sự tản nhiệt bề m ặ t, [1/s]
a: = λ /cρ, hệ số dẫn nhiệt độ , [c m 2/s]
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có
nồng độ cacbon trung bình
• Tự đọc ở nhà.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
28
N g ô Lê T hô n g, B/ m H à n C N K L,
ĐH B K H a n oi
28
3 . T ính kh oảng cách tươn g đố i của v ù n g ản h
hưởn g n hiệ t đến tâ m nguồn nhiệ t hàn
xab /1 =ρ
|x| : k h oảng cách tính toán từ nguồn nhiệ t phẳng đến v ù ng
ảnh hưởn g nhiệ t (= ½ ch iều rộng rãnh hàn tại bề m ặ t trên đố i
vớ i mố i hàn giáp mố i ;
= ½ cạnh mố i hàn góc)
b: = 2 α /cρδ, hệ số tính đến sự tản n hiệ t bề mặ t, [1/s]
a: = λ /cρ, hệ số dẫn nhiệ t độ , [c m 2/s]
3 .4 C ô n g n g hệ hàn thép độ bền cực cao có
nồn g độ cacbo n trun g bìn h
• Tự đọc ở nhà.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
29
N g ô Lê Thông , B/ m Hàn C N K L,
ĐH B K Hanoi
29
4. Tính thờ i gian tác động tương đố i của
nguồn nhiệt (tổng thờ i gian hàn đầy toàn
bộ đoạn hàn, kể cả thờ i gian gián đoạn):
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +−= 11
c
c k
n
v
lbbt
b: = 2 α /cρδ, hệ số tính đến sự tản nhiệt bề m ặ t , [1/s]
kc: hệ số cháy của hồ quang, [-]
n: tổng số lớp hàn
v: tốc độ hàn [c m/s]
l: chiều dài đoạn hàn [c m]
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có
nồng độ cacbon trung bình
• Tự đọc ở nhà.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
30
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHBK Hanoi
30
5. Xác định thời gian nung tương đối btb
bằng tra bảng từ các giá trị r1, q, btc:
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có nồng độ
cacbon trung bình
• Tự đọc ở nhà.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
31
N gô Lê Thông, B/m Hàn C N K L,
ĐH B K Hanoi
31
5. X ác định thời gian nung tương đố i btb bằng tra bảng từ
các giá trị r1, q, btc:
• Tính thờ i gian nung vùng ảnh hưởng nhiệt của lớp thứ nhất lên
nhiệt độ T cao hơn T b:
6. Tính thờ i gian nung vùng ảnh hưởng nhiệ t của lớp trên
cùng lên nhiệt độ T cao hơn T b:
( )
b
btt bb =1
( ) ( ) c
c
bnb tvk
ltt −+= 1 Vớ i tc: thờ i gian hàn toàn bộđoạn khảo sát mối hàn nhiều
lớp, kể cả thời gian gián đoạn
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có
nồng độ cacbon trung bình
• Tự đọc ở nhà.
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
32
N gô Lê Thông, B/ m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
32
• Các thờ i gian (tb)1 và (tb)n đã tính phải lớn hơn thời gian
phân hủy đẳng nhiệt ở nhiệ t độ đó đối vớ i mác thép
đang khảo sát.
• Tuy nhiên, nếu martenzit vẫn xuất hiện (do không thể
đáp ứng hoàn toàn đ iều kiện trên), không được để các
thay đổi thể tích do xuất hiện martenzit tạo ra nứ t vùng
ảnh hưởng nhiệt (trước khi tiến hành ra m ):
– Từ lúc hàn xong đến lúc ram, nhiệt độ vùng ảnh hưởng nhiệt
không được tụt xuống dướ i 120 – 150 oC
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có
nồng độ cacbon trung bình
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
33
N g ô Lê Th ôn g, B/ m H à n C N K L,
ĐH B K H a n oi
3 3
– N hiệ t h à n của các lớp tiếp theo cần bảo đảm “tự
n hiệ t lu yện” (ra m) v ù n g ản h hưởn g nhiệ t đã b ị
tôi của các lớp đã hàn trước :
• N hiệ t độ tạ i đó p hả i đạ t tớ i 600 – 7 0 0 oC
• K ế t quả là sẽ hình thàn h tổ chức troostit h oặc hỗn
hợp troostit và sorbit, có độ cứn g H B 3 6 0 - 41 0
– Để đạ t được đ iều này , có thể sử dụn g chế độ
hàn nh iều lớp trên cơ sở sơ đồ tính toán sau:
3 .4 C ô n g ng hệ hàn thép độ bền cực cao có
nồn g độ cacb o n trun g bình
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
34
N g ô Lê T hô n g, B/ m H à n C N K L,
ĐH B K H a n oi
34
– K hi hàn đườn g 1: hìn h thàn h vùng tôi 4
– K hi hàn đườn g 2: hìn h thàn h vùng tôi 4 và
v ù n g ra m 3 (trùn g mộ t phần vớ i vù n g tôi
4 của đườn g hàn 1)
1: đườn g hàn thứ nhấ t
2: đườn g hàn thứ hai
3: vùng ra m của đườn g
hàn 2
4: vùng tôi của 1 và 2
3.4 C ô n g n g hệ hàn thép độ bền cực cao có
nồn g độ cacbo n trun g bìn h
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
35
N gô Lê Thông , B/ m Hàn C N K L,
ĐH B K Hanoi
35
– Tốc độ hàn đường hàn thứ ba (5) chậm hơn tốc
độ hàn các đường hàn trước đó sẽ đủ tạo ra
vùng ra m (6) khu vực đã bị tôi bởi nhiệt hàn
của các đường (1) và (2).
5: đường hàn thứ ba
6: ra m vùng tôi của
đường hàn thứ nhất và
thứ hai
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có
nồng độ cacbon trung bình
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
36
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
36
– Chế độ hàn đường thứ tư (7)
phải bảo đảm ram toàn bộ các
vùng đã bị tôi bởi các đường
hàn trước đó
7: đường hàn thứ tư
8: vùng ram do đường
hàn thứ ba và thứ tư
tạo ra
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có
nồng độ cacbon trung bình
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
37
N g ô L ê T h ô n g, B/ m H à n C N K L ,
Đ H B K H a n oi
3 7
• C á c h tín h to á n :
– K h o ản g cá c h tớ i t â m n g uồn n hiệ t (cρ = 1,2 5 ) :
– N h iệ t độ tố i đ a k hi h à n giá p m ố i :
– K h o ản g cá c h y sẽ l à:
max
433,0
vT
qr =
yvc
qT
2
484,0
max ρδ=
maxmax
193,0
2
484,0
Tv
q
Tvc
qy δρδ ==
3. 4 C ô n g n g h ệ h à n th é p độ bền cực c a o có
nồn g độ ca c b o n tr un g b ìn h
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
38
Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,
ĐHB K Hanoi
38
• Cần tránh để hydro làm nứt vùng đường chảy:
– Kim loại mối hàn phải có khả năng biến dạng cao hơn và độ
bền thấp hơn kim loại cơ bản.
Kim loại mối hàn:chứa ít cacbon (max. 0,15%) và
nguyên tố hợp kim hơn kim loại cơ bản
Nhiệt độ chuyển biến martenzit:
T = 550 – [360C + 40(Mn + Cr) + 20Ni + 28 Mo]
xảy ra ở nhiệt độ cao hơn so với của kim loại cơ bản
26.10-534.10-90,20,9100
26.10-218.10-30,754,0500
FeritAustenitFeritAustenit
cm3 Hydro/m m2.hcm3 Hydro/100gNhiệt độ
oC
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có
nồng độ cacbon trung bình
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
39
N gô Lê Thông, B/m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
39
• Lựa chọn vật liệu hàn:Vật liệu hàn phải tạo kim
loại mối hàn có khả năng biến dạng cao và giảm
xuống tối thiểu lượng hydro thâm nhập vào mối
hàn.
– Que hàn thép hợp kim thấp loại vỏ bọc hệ bazơ
(chứa ít hydro) hoặc (tốt hơn hết là)
– Vậ t liệu hàn austenit để tạo kim loại mối hàn có cấu
trúc thép austenit Cr-Ni hoặc Cr-Ni-Mn (dây hàn
08X20 H 9Г7T, 08X21 H10Г6, thuốc hàn hệ xỉ bazơ ,
hoặc que hàn austenit ЭA-1Г6).
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có
nồng độ cacbon trung bình
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
40
N g ô L ê T h ô n g, B/ m H à n C N K L ,
Đ H B K H a n oi
4 0
• Đặ c đ iểm cô n g ng hệ và kỹ th uậ t h à n:
– H à n hồ q u a n g tay: q u e hà n
1 0 X 1 6 H 2 5 Ю M 6ЭA - 3 M Φ
1 3 X 2 5 H 1 8ЭA - 2Г6
0 8 X 2 1 H 1 0Г6, 0 8 X 2 0 H 9Г7ЭA - 1Г6
T h à n h phần mố i hàn N h ó m
3 .4 C ô n g n g hệ h à n th é p độ bền cực ca o có
nồn g độ cac b o n trun g bìn h
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
41
N g ô Lê T hô n g, B/ m H à n C N K L,
ĐH B K H a n oi
41
• Đặc đ iểm côn g nghệ và kỹ thuậ t hàn:
– H à n hồ q uang tay:
• K h ô n g n u n g nó n g sơ bộ nhưn g kiểm soát
chặ t thờ i gian từ lúc hàn xon g (T m i n = 12 0
– 200 oC tạ i vù n g ảnh hưởn g nhiệ t) đến lúc
n hiệ t luyện sau khi hàn, kỹ thuậ t hàn bậc
thang (trườn g hợp có thể nhiệ t luyện sau
k hi hàn)
• H à n đắp lớp ló t lên m ép vát bằn g que hàn
austenit hoặc que hợp ki m thấp vỏ bọc
bazơ . C hiều dày lớp ló t phả i bảo đảm đố i
vớ i vùn g ảnh hưởn g nhiệ t T m ax ≤ Tram
(trườn g hợp khô n g thể nhiệ t lu yện sau khi
hàn)
3.4 C ô n g n g hệ hàn thép độ bền cực cao có
nồn g độ cacbo n trun g bìn h
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
42
N gô Lê Thông, B/ m Hàn CN K L,
ĐH B K Hanoi
42
• Đặc đ iểm công nghệ và kỹ thuậ t hàn:
– H àn dướ i lớp thuốc:
• D ây hàn 08 X 21 H 10Г6 và 08 X 20H 9Г7 T, thuốc
hàn hệ x ỉ bazơ loại dùng cho hàn thép hợp ki m
cao austenit
• C hế độ hàn phả i bảo đảm lượng ki m loại cơ
bản tha m gia vào mố i hàn là tối thiểu, bảo đảm
hình dạng và kích thước mố i hàn.
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có
nồng độ cacbon trung bình
Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06
43
N g ô Lê Thông, B/ m H à n C N K L,
ĐH B K H a noi
43
• Đặc đ iểm công nghệ và kỹ thuậ t hàn:
– H à n trong m ôi trường khí bảo vệ :
• K hí trơ (cũng có thể pha khí hoạ t tính)
• D â y hàn thép hợp ki m thấp, cacbon thấp
10 XГC H 2 M T, 03 XГH 3 MД
• D â y austenit
08 X 2 0 H 9Г7 T, 10 X 16 H 2 5
3.4 Công nghệ hàn thép độ bền cực cao có
nồng độ cacbon trung bình
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 03_hanthep_hk_thap_2005_06_student_5982.pdf