Boks Kracht Berekenaar & Formule (Online & Gratis)
Heb je je ooit afgevraagd hoe je kunt zorgen voor een succesvol metaalstempelproject? In deze blogpost duiken we in de kritieke factoren die uw stempelproces kunnen maken of breken....
Waarom is koolstofstaal lassen zowel een kunst als een wetenschap? Inzicht in de lasbaarheid van verschillende soorten koolstofstaal - van laag tot hoog koolstofgehalte - is cruciaal voor het maken van sterke, duurzame verbindingen. Dit artikel gaat in op de specifieke uitdagingen en technieken die nodig zijn voor het lassen van verschillende soorten koolstofstalen en geeft belangrijke inzichten in hoe factoren als koolstofgehalte, onzuiverheden en koelsnelheden de laskwaliteit beïnvloeden. Ontdek praktische methoden om de lasbaarheid te verbeteren en optimale resultaten te behalen.
Koolstofstaal, dat voornamelijk bestaat uit ijzer (Fe) met een kleine hoeveelheid koolstof (C) als legeringselement, kan "koolstofstaal" worden genoemd. Koolstofstaal kan op verschillende manieren worden geclassificeerd.
Op basis van het koolstofgehalte kan het worden gecategoriseerd als koolstofstaal met een laag koolstofgehalte, koolstofstaal met een gemiddeld koolstofgehalte en koolstofstaal met een hoog koolstofgehalte. Op basis van kwaliteit kan het worden ingedeeld in gewoon koolstofstaal, hoogwaardig koolstofstaal en hoogwaardig koolstofstaal.
Op basis van de toepassing kan het worden onderverdeeld in constructiestaal en gereedschapsstaal. In overeenstemming met specifieke eisen en toepassingen in bepaalde industrieën zijn er gespecialiseerde staalsoorten beschikbaar, zoals koolstofstaal voor drukvaten, koolstofstaal voor boilers en koolstofstaal voor de scheepsbouw.
De lasbaarheid van koolstofstaal wordt voornamelijk bepaald door het koolstofgehalte. Naarmate het koolstofgehalte toeneemt, neemt de lasbaarheid geleidelijk af. De aanwezigheid van mangaan (Mn) en silicium (Si) in koolstofstaal heeft ook invloed op de lasbaarheid, waarbij een hoger gehalte leidt tot een slechtere lasbaarheid, hoewel niet zo sterk als bij koolstof.
Het equivalente koolstofgehalte, ook wel koolstofequivalent (Ceq) genoemd, wordt berekend door het gehalte aan legeringselementen in het staal om te zetten in een equivalent koolstofgehalte. Het dient als referentie-indicator voor het beoordelen van de lasbaarheid van staal.
Op deze manier kan de invloed van koolstof (C), mangaan (Mn) en silicium (Si) op de lasbaarheid worden gecombineerd in een koolstofequivalentformule (Ceq) die geschikt is voor koolstofstaal.
Naarmate de waarde van Ceq toeneemt, neemt de gevoeligheid voor koudscheuren toe, wat resulteert in slechte lasbaarheid. Als de Ceq-waarde kleiner is dan 0,4%, heeft het staal weinig neiging tot uitharden en vertoont het goede lasbaarheid zonder voorverwarmen. Wanneer de Ceq-waarde tussen 0,4% en 0,6% ligt, heeft het staal een aanzienlijke neiging tot uitharden, wat leidt tot een verhoogde gevoeligheid voor koudscheuren en een matige lasbaarheid.
In dergelijke gevallen zijn extra maatregelen nodig zoals voorverwarmen tijdens het lassen. Wanneer de Ceq waarde hoger is dan 0,6%, wordt de lasbaarheid zeer slecht.
Onzuiverheden (zoals S, P, O, N) en sporenelementen (zoals Cr, Mo, V, Cu) in koolstofstaal hebben een aanzienlijke invloed op de scheurgevoeligheid en de mechanische eigenschappen van gelaste verbindingen. In feite wordt de lasbaarheid niet alleen bepaald door het gehalte aan legeringselementen, maar ook door de afkoelsnelheid van de lasverbinding.
In het bijzonder in het geval van laag- en hoogkoolstofstaal, onder bepaalde laswarmte cycli is de koelsnelheid hoger, wat leidt tot de vorming van martensiet in de las en de warmte-beïnvloede zone.
Des te meer martensiet aanwezig is, hoe hoger de hardheid, wat resulteert in slechtere lasbaarheid en een verhoogde neiging tot barsten. Daarom wordt het beheersen van de koelsnelheid tijdens het lassen cruciaal.
Door voor te verwarmen, de temperatuur tussen de lagen te regelen, na te verwarmen of een hoge laswarmte-inbreng te gebruiken, kan de koelsnelheid van de lasverbinding worden verminderd, waardoor de microstructuur en hardheid worden beheerst en de kans op koudscheuren wordt geminimaliseerd.
Naast de bovengenoemde factoren die de lasbaarheid van koolstofstaal beïnvloeden, heeft de warmtebehandeling van het basismateriaal vóór het lassen ook een grote invloed op de lasbaarheid en deze mag niet over het hoofd worden gezien tijdens het lassen van koolstofstaal.
Laag koolstofstaal heeft een laag koolstofgehalte en een minimale hoeveelheid mangaan (Mn) en silicium (Si). Daarom veroorzaakt het onder normale omstandigheden geen ernstige verhardings- of afschrikstructuren tijdens het lassen.
Dit type staal heeft een uitstekende plasticiteit en slagvastheid en de lasverbindingen hebben ook een goede plasticiteit en slagvastheid.
Over het algemeen is het niet nodig om voor te verwarmen, de temperatuur tussen de lagen te regelen of na te verwarmen tijdens het lassen en is een warmtebehandeling na het lassen niet nodig om de microstructuur te verbeteren.
Er kan worden gezegd dat er geen speciale procesmaatregelen nodig zijn in de hele lasproceswaardoor het zeer lasbaar is.
In zeldzame gevallen kan de lasbaarheid van laag koolstofstaal echter slecht zijn en kunnen er lasproblemen ontstaan. Dit kan gebeuren als de samenstelling van het basismetaal van laag koolstofstaal buiten de specificaties valt, als onzuiverheden zoals S, P, O in te grote hoeveelheden aanwezig zijn of als er verkeerde lasmethoden worden gebruikt.
Samengevat is laag koolstofstaal het gemakkelijkste staal om te lassen, maar af en toe kunnen zich bepaalde problemen voordoen. Veel lasmethoden zijn geschikt voor het lassen van laag koolstofstaal en kunnen goede lasverbindingen opleveren.
Op dit moment zijn de meest gebruikte lasmethoden voor koolstofstaal het booglassen met een schild, gasbooglassen met kooldioxide afscherming, booglassen met gasdraad, booglassen onder poederdek, elektroslaklassen, autogeen lassen en weerstandlassen.
(1) Afgeschermd Metalen boog Lassen
Beschermd metaalbooglassen wordt vaak gebruikt voor het lassen van laag koolstofstaal. Het belangrijkste principe voor het selecteren van laselektroden voor laag koolstofstaal is het principe van gelijke sterkte.
De elektroden uit de E43××-serie worden meestal gebruikt omdat de gemiddelde treksterkte van laag koolstofstaal ongeveer 417,5 MPa is en de treksterkte van het afgezette metaal van de elektroden uit de E43××-serie niet minder dan 420 MPa is, wat overeenkomt met de mechanische eigenschappen van het basismetaal. Deze serie elektroden heeft verschillende modellen en meerdere commerciële merken, die kunnen worden geselecteerd op basis van specifiek basismetaal en belastingsomstandigheden.
Voor belangrijke constructies of constructies met complexe belastingsomstandigheden moet zoveel mogelijk de voorkeur worden gegeven aan elektroden met een laag waterstofgehalte. Tabel 5-1 geeft voorbeelden voor verschillende situaties. Voor de keuze van laselektroden voor andere staalsoorten wordt verwezen naar industrienormen zoals JB/T 4709-2007 of nationale normen.
(2) Gasmetaalbooglassen (GMAW)
In de afgelopen jaren heeft gasmetaalbooglassen met kooldioxide (CO2) schermgas is populair geworden voor het lassen van laag koolstofstaal. De lasdraad voor CO2 gasbooglassen kan worden ingedeeld in massieve draad en gevulde draad.
Het belangrijkste principe voor het selecteren van lasdraad voor laag koolstofstaal is ook het principe van gelijke sterkte, zoals weergegeven in Tabel 5-1.
Voor verdere details, gelieve te verwijzen naar nationale normen zoals GB/T 8110-1995 "Koolstofstaal en Laag Gelegeerd Staallasdraden voor Gasbeschermd lassen. De zuiverheid van CO2-gas dat voor lassen wordt gebruikt, mag niet minder zijn dan 99,5%.
(3) Onderpoederlassen (SAW)
Onder poederdek lassen wordt veel gebruikt voor het lassen van koolstofarm staal, vooral voor middelgrote en dikke platen. Voor het onder poederdek lassen van laag koolstofstaal wordt meestal gekozen voor massieve draden zoals H08A of H08MnA. Ze worden gecombineerd met hoge mangaan, hoge silicium, lage fluoride fluxen zoals HJ430, HJ431, of HJ433, en worden op grote schaal toegepast.
Het gebruik van gesinterde vloeimiddelen wordt ook steeds populairder. Sommige gesinterde fluxen hebben toegevoegd ijzerpoeder, waardoor eenzijdig lassen met dubbelzijdige vorming op het dragermateriaal mogelijk is, wat resulteert in esthetisch mooie lassen en een hoog rendement. Voorbeelden van veelgebruikte lasmaterialen voor booglassen onder poederdek van laag koolstofstaal zijn te vinden in Tabel 5-1.
(4) Handmatig lassen met wolfraam inert gas (TIG)
In belangrijke constructies is het bij het lassen van stomplassen van pijpen van koolstofstaal over het algemeen vereist om een volledig doorboorde lasstructuur te hebben. Veel fabrieken gebruiken handmatige TIG-lassen voor de grondlaag en een combinatie van booglassen en TIG-lassen voor het vullen en afdekken, of vertrouw alleen op handmatig TIG-lassen voor het hele lasproces.
Voor TIG-lassen van koolstofstaal met een laag koolstofgehalte is het raadzaam om speciale lasdraad te gebruiken om variaties in de chemische samenstelling te minimaliseren en bepaalde mechanische eigenschappen van de las te garanderen. Voor staalsoorten zoals 20, 20g, 20R is H08Mn2SiA over het algemeen voldoende. De zuiverheid van het argon (Ar) gas dat gebruikt wordt voor het lassen mag niet minder zijn dan 99,99%.
Er zijn veel andere lasmethoden die gebruikt kunnen worden voor het lassen van laag koolstofstaal, zoals onder poederdek lassen met een smalle opening, autogeen lassen en elektroslaklassen.
Bij de productie van ketels en drukvaten zijn er ook verschillende andere lastechnieken en hun combinaties, die worden geselecteerd op basis van specifieke omstandigheden en procesvereisten.
Tabel 5-1: Voorbeelden van veelgebruikte lasmaterialen voor het lassen van laag koolstofstaal
| Staalsoort. | Het laselektrodemodel (merk) dat wordt gebruikt voor booglassen. | Lasdraad voor CO2 gasbeschermd lassen. | Fluxen voor booglassen onder poederdek /Lasdraad | ||
| Algemene structuur. | Belangrijke of complexe structuur. | Massieve lasdraad. | Gevulde lasdraad. | ||
| Q235A Q235B Q235C | E4303 （J422） | E315 (J427) E4316 (J426) | ER49-1 (H08Mn2SiA) | EF01-5020 | HJ401-H08A (HJ431) /H08MnA |
| 08 10 15 20 | E4303 （J422） | E4315 (J427) E4316 (J426) | ER49-1 (H08Mn2SiA) | EF01-5020 | HJ401-H08A (HJ431) /H08MnA |
| 20g 20R 22g | E4303 （J422） | E4315 (J427) E4316 (J426) | ER50-3 | EF01-5020 | HJ401-H08A (HJ431) /H08MnA of H08MnSi |
(1) Voorbereiding voor het lassen
De voorbereiding voor het lassen omvat de volgende aspecten:
1) Voorbereiding van de groef.
De groef moet worden voorbereid met behulp van koude bewerkingsmethoden, maar er kunnen ook warme bewerkingsmethoden worden gebruikt. De lasgroef moet vlak worden gehouden zonder defecten zoals scheuren, delaminatie of slakinsluitsels.
De afmetingen moeten voldoen aan de tekeningen of de specificaties van het lasproces. Het oppervlak en beide zijden van de groef (10 mm voor booglassen met elektrode, 20 mm voor booglassen onder poederdek) moeten grondig worden gereinigd van water, roest, olie, slakken en andere schadelijke onzuiverheden.
2) Laselektroden en flux moeten worden gedroogd en warm gehouden volgens de voorschriften. Lasdraad moet worden gereinigd van olie, roest en andere onzuiverheden.
3) Voorverwarmen
Over het algemeen zijn lage lassen van koolstofstaal vereist geen speciale procesmaatregelen. In koude winterse omstandigheden kan de lasverbinding koelt snel af, waardoor de neiging tot barsten toeneemt. Dit geldt vooral voor stijve constructies met grote lasdikte.
Om scheurvorming te voorkomen, voorverwarmen voor het lassenEr kunnen maatregelen worden genomen om de temperatuur tussen de lagen te handhaven tijdens het lassen en na het opwarmen. De voorverwarmingstemperatuur kan worden bepaald op basis van testresultaten en relevante normen. De voorverwarmingstemperatuur kan variëren voor verschillende producten, zoals weergegeven in Tabel 5-2 en Tabel 5-3.
Tabel 5-2: Voorverwarmingstemperatuur voor gebruikelijke stijve constructies van laag koolstofstaal
| Staalsoort | Materiaaldikte (mm). | Voorverwarmingstemperatuur (°C). |
| Q235,08,10, 15, 20 | ≈50 | |
| 50~90 | >100 | |
| 25, 20g，22g, 20R | ≈40 | >50 |
| >60 | >100 |
Tabel 5-3: Voorverwarmingstemperatuur voor Koolstofarm Lassen van staal in omgeving met lage temperatuur
| Omgevingstemperatuur (°C) | Dikte van het gelaste onderdeel (mm) | Voorverwarmingstemperatuur (°C). | |
| Balken, kolommen en steigers. | Pijpleidingen en containers. | ||
| Onder -30°C | <30 | <16 | 100~150 |
| Onder -20°C | 17~30 | ||
| Onder -10°C | 35~50 | 31~40 | |
| Onder 0°C | 51~70 | 51~50 | |
4) Positionering lassen
Positioneringslassen verwijst naar het lassen dat wordt uitgevoerd om de posities van verschillende onderdelen op het gelaste onderdeel te monteren en vast te zetten. De resulterende las wordt een positioneringslas genoemd. Hetzelfde lasmateriaal als de lasnaad moet worden gebruikt voor positioneringslassen en hetzelfde lasproces moet worden toegepast.
De positioneringslas moet vrij zijn van scheuren, anders moet hij worden verwijderd en opnieuw worden gelast. De uiteinden van de positioneringslas die overgaan in de permanente las moeten gemakkelijk te een boog maken. Als er poreusheid of slakinsluitsels zijn, moeten deze worden verwijderd.
(2) Lasvereisten
De lasvereisten zijn als volgt:
1) Lassers moeten lassen volgens de vereisten van de tekeningen, procesdocumenten en technische normen.
2) Het slaan van de boog moet gebeuren op de steunplaat of binnen de groef, en het slaan van de boog op plaatsen waar niet gelast wordt is verboden. Bij het doven van de boog moet de krater worden opgevuld.
3) De temperatuur van de tussenlaag moet tijdens het lasproces binnen het gespecificeerde bereik worden gehouden. Wanneer het werkstuk is voorverwarmd, mag de temperatuur van de tussenlaag niet lager zijn dan de voorverwarmingstemperatuur.
4) Elke las moet in één doorlopende bewerking worden voltooid en onderbrekingen moeten zoveel mogelijk worden vermeden.
5) De vorm, afmetingen en uiterlijke vereisten van het lasoppervlak moeten voldoen aan de relevante normen.
6) Het lasoppervlak moet vrij zijn van scheuren, poreusheid, kraters en zichtbare slakinsluitsels. De slak op de las en de spatten aan beide zijden moeten worden verwijderd. De overgang tussen de las en het basismateriaal moet glad zijn. De ondersnijding op het lasoppervlak mag de vereisten van de relevante normen niet overschrijden.
Medium koolstofstaal heeft een koolstofgehalte variërend van 0,30% tot 0,60%. Als het koolstofgehalte (wC) dicht bij 0,30% ligt en het mangaangehalte (wMn) niet hoog is, vertoont het goede lasbaarheid. Naarmate het koolstofgehalte echter toeneemt, verslechtert de lasbaarheid geleidelijk.
Als het koolstofgehalte ongeveer 0,50% is en het lassen wordt uitgevoerd met het gebruikelijke proces voor koolstofarm staal, kan de warmte-beïnvloede zone bros worden. martensitische structuurwat leidt tot gevoeligheid voor barsten.
Zelfs de las zelf kan dit gedrag vertonen als het lasmateriaal en het lasproces niet goed worden beheerst. Tijdens het lassen smelt een aanzienlijke hoeveelheid basismateriaal in de las, waardoor het gehalte aan onzuiverheden toeneemt en de las warmscheurt.
Dit is vooral duidelijk als de controle op onzuiverheid S niet streng is. Dergelijke hete scheuren gevoeliger zijn bij de krater. Bovendien neemt de gevoeligheid voor porositeit toe naarmate het koolstofgehalte toeneemt.
Staal met een gemiddelde koolstofwaarde kan worden gebruikt voor zowel constructiedelen met hoge sterkte als mechanische onderdelen en gereedschappen. Bij gebruik als mechanische onderdelen en gereedschappen wordt vaak de voorkeur gegeven aan hardheid en slijtvastheid boven hoge sterkte. Of het nu gaat om hoge sterkte of slijtvastheid, de gewenste eigenschappen worden vaak bereikt door warmtebehandeling.
Als er wordt gelast aan onderdelen die al een warmtebehandeling hebben ondergaan, moeten er maatregelen worden genomen om scheurvorming te voorkomen. Het is echter belangrijk op te merken dat de warmte-inbreng van het lassen de warmte-beïnvloede zone zachter kan maken. Om de prestaties van de warmte-beïnvloede zone te herstellen, is een warmtebehandeling na het lassen noodzakelijk.
(1) Booglassen met afgeschermd metaal (SMAW)
Middenkoolstofstaal is slecht lasbaar en wordt meestal gebruikt bij de productie van mechanische onderdelen. Daarom is de meest gebruikte lasmethode voor middelzwaar koolstofstaal het booglassen met afgeschermd metaal (SMAW).
Als het lasmetaal dezelfde sterkte moet hebben als het basismetaal, moeten laselektroden van gelijkwaardige kwaliteit worden gekozen. Als sterkte-equivalentie niet vereist is, kunnen elektroden met een lagere sterkte dan het basismetaal worden gekozen.
Elektroden met een laag waterstofgehalte kunnen goed ontzwavelen en vertonen een goede plasticiteit en taaiheid in het afgezette metaal. Ze hebben ook een laag diffusibel waterstofgehalte, waardoor ze zeer goed bestand zijn tegen zowel warmscheuren als waterstofgeïnduceerd koudscheuren. Daarom wordt aanbevolen om waar mogelijk elektroden met een laag waterstofgehalte te gebruiken.
In bepaalde gevallen, titanium ijzertype of titaancalciumtype elektroden kunnen ook worden gebruikt voor het lassen van middelzwaar koolstofstaal. Er moeten echter strikte procesmaatregelen worden genomen, zoals het regelen van de voorverwarmingstemperatuur en het minimaliseren van de smeltdiepte (verlagen van het koolstofgehalte in de las), om bevredigende resultaten te behalen.
In speciale situaties kunnen chroomnikkel austenitische roestvaststaalelektroden ook worden gebruikt voor het lassen van middelzwaar koolstofstaal. In dit geval is voorverwarmen niet nodig en vertoont het lasmetaal een goede plasticiteit, waardoor de spanning op de lasverbinding kan worden verminderd en de vorming van een warmte-beïnvloede zone kan worden voorkomen. koude scheuren. Voorbeelden van middenkoolstofstaalelektroden staan in Tabel 5-4.
Tabel 5-4: Voorbeelden van middenkoolstofstaalelektroden
| Staalsoort | Laselektroden | ||
| Componenten die dezelfde sterkte vereisen. | Onderdelen die niet dezelfde sterkte vereisen | In speciale situaties. | |
| 35，ZG270-500 | 506，J507，J556，J557 | J422, J423, J425，J427 | A102, A302, A307, A402, A07 |
| 45, ZG310-570 | J556，J557, J606, J607 | J422，J423，J426J427,J506，J507 | |
| 55, Z310-610 | J606，J607 | ||
(2) Andere lasmethoden
In sommige gevallen kunnen ook andere lasmethoden worden gebruikt voor het lassen van middelzwaar koolstofstaal. De keuze van de lasmethode hangt af van de ontwerpvereisten en specifieke omstandigheden. Een voorbeeld is het gebruik van CO2 gasbeschermd lassen.
Bij het gebruik van CO2 gasbeschermd lassen worden vaak staaldraden van 30 en 35 gebruikt, zoals H08Mn2SiA, H04Mn2SiTiA en H04MnSiAlTiA. De keuze van de specifieke lasdraad moet gebaseerd zijn op factoren zoals de gewenste laseigenschappen, de lasomstandigheden en de aanbevelingen van lasexperts of fabrikanten.
(1) Voorbereiding voor het lassen
Voor het lassen moeten de volgende voorbereidingen worden getroffen:
1) De laselektroden moeten voor gebruik worden gedroogd en op de aangegeven temperatuur worden gehouden.
2) Defecten op de lasplaats moeten voor het lassen grondig worden verwijderd. Het werkstukoppervlak op de lasplaats moet zorgvuldig worden gereinigd en ontdaan van roest, olie, vocht en andere onzuiverheden. Voor positioneringslassen moet de grootte van de lasnaad mag niet te klein zijn.
3) Voorverwarmen en de temperatuur tussen de lagen regelen. In de meeste gevallen is voorverwarmen vereist voor het lassen van middelzwaar koolstofstaal. Tijdens het lassen moet de temperatuur van de tussenlaag worden geregeld en deze mag over het algemeen niet lager zijn dan de voorverwarmingstemperatuur.
Dit helpt om de afkoelsnelheid van de las en de warmte-beïnvloede zone te verminderen, waardoor de vorming van martensiet wordt voorkomen en de plasticiteit van de lasverbinding wordt verbeterd, terwijl de temperatuur van de las wordt verlaagd. restspanning.
De voorverwarmingstemperatuur hangt af van factoren zoals koolstofequivalent, dikte van het basismetaal, structurele stijfheid, type elektrode en lasproces.
Als algemene regel geldt dat naarmate het koolstofequivalent toeneemt, de dikte van de verbinding toeneemt of het waterstofgehalte in de boog toeneemt, de voorverwarmingstemperatuur hoger moet zijn. Gewoonlijk kan de voorverwarmingstemperatuur voor staal van 35 en 45 variëren van 150 tot 250°C.
Voor verbindingen met een hoger koolstofequivalent, dikkere of stijvere verbindingen kan de voorverwarmingstemperatuur tussen 250 en 400 °C liggen. Als plaatselijk voorverwarmen wordt gebruikt, moet het verwarmingsbereik aan beide zijden van de groef 150 tot 200 mm zijn.
(2) Lasvereisten
Bij het lassen van middelzwaar koolstofstaal is het aan te raden om een smalle lasdraad te gebruiken. lasrups en de kortebooglasmethode. Als het een meerlaagse las is, moeten de eerste paar lagen van de las worden gemaakt met elektroden met een kleine diameter en een lage lasstroom om de smeltdiepte in het basismetaal te verminderen en tegelijkertijd te zorgen voor volledige penetratie.
Voor de tussenlagen kan een hogere dradenergie worden gebruikt. De laatste laag of meerdere lagen moeten volledig worden versmolten op het eerder neergeslagen lasmetaal van de voorgaande laag. Dit heeft een tempereffect op de warmte-beïnvloede zone van de oorspronkelijke las, vooral de warmte-beïnvloede zone in het basismetaal.
Het helpt de hardheid en brosheid in die regio te verminderen en voorkomt scheuren vóór de warmtebehandeling na het lassen.
(3) Warmtebehandeling na het lassen
Het verdient de voorkeur om de spanningsontlastende warmtebehandeling onmiddellijk na het lassen uit te voeren, vooral bij dikke onderdelen, stijve structuren en onder zware bedrijfsomstandigheden (zoals dynamische of schokbelastingen). De temperatuur voor de spanningsontlastende warmtebehandeling ligt meestal tussen 600 en 650°C.
Als onmiddellijke spanningsvermindering niet mogelijk is, moet toch naverwarming worden uitgevoerd om de diffusie van waterstof uit de las te vergemakkelijken. De naverhittingstemperatuur is niet noodzakelijk dezelfde als de voorverhittingstemperatuur en moet worden bepaald op basis van specifieke omstandigheden.
De duur van naverwarming is ongeveer 1 uur voor elke 10 mm dikte.
Staal met hoog koolstofgehalte verwijst naar staal met een koolstofgehalte (wC) van meer dan 0,6%. Het omvat niet alleen constructiestaal met een hoog koolstofgehalte, maar ook gietstaal met een hoog koolstofgehalte en gereedschapsstaal met een hoog koolstofgehalte. Staal met een hoog koolstofgehalte heeft een hoger wC-gehalte dan staal met een gemiddeld koolstofgehalte, waardoor het meer geneigd is om harde en brosse martensiet met een hoog koolstofgehalte te vormen.
Daardoor vertoont het een grotere neiging tot afschrikken en is het gevoeliger voor scheuren, wat resulteert in een slechte lasbaarheid. In de praktijk wordt dit type staal meestal niet gebruikt voor de productie van gelaste constructies, maar eerder voor onderdelen met een hoge hardheid of slijtvastheid, onderdelen, gereedschappen en bepaalde gietstukken.
Het staat algemeen bekend als gereedschapsstaal en gietstaal en het meeste laswerk is voor reparatiedoeleinden. Om een hoge hardheid of slijtvastheid te bereiken, worden onderdelen van koolstofstaal vaak onderworpen aan een warmtebehandeling, meestal afschrikken en ontlaten.
Daarom, gloeien Vóór het lassen kan de neiging tot barsten verminderen en na het lassen wordt een warmtebehandeling uitgevoerd om de gewenste hoge hardheid en slijtvastheid te bereiken.
Vanwege de slechte lasbaarheid van hoog koolstofstaal wordt het voornamelijk gebruikt voor onderdelen, componenten en gereedschappen met een hoge hardheid of slijtvastheid. Daarom is de meest gebruikte lasmethode voor het lassen van hoog koolstofstaal het booglassen met laselektroden.
De keuze van lasmaterialen hangt meestal af van de koolstofgehalte van het staal, het ontwerp van het werkstuk en de werkomstandigheden. Het is moeilijk om dezelfde prestaties te bereiken als het basismateriaal voor de lasverbinding. De treksterkte van dit type staal ligt meestal boven de 675MPa.
De keuze van het lasmateriaal hangt af van de ontwerpvereisten van het product. Wanneer een hoge sterkte vereist is, worden meestal E7015-D2 (J707) of E6015-D2 (J607) elektroden gebruikt.
Als een hoge sterkte niet nodig is, kunnen E5016 (J506) of E5015 (J507) elektroden worden gebruikt, of elektroden met een lage sterkte. gelegeerd staal Er kunnen elektroden of toevoegmaterialen met een gelijkwaardige sterkteklasse worden gekozen. Alle lasmaterialen moeten van het waterstofarme type zijn.
Indien nodig kunnen ook chroomnikkel elektroden van austenitisch roestvast staal worden gebruikt om te lassen. De elektrodesoorten zijn dezelfde als die voor staal met een gemiddelde koolstofwaarde, zoals E308-16 (A102), E308-15 (A107), E309-16 (A302), EE309-15 (A307) enz. In dit geval is voorverwarming niet nodig. Als het materiaal echter een hoge stijfheid heeft, wordt voorverwarmen vóór het lassen aanbevolen.
(1) Voorbereiding voor het lassen:
Voor het lassen van staal met een hoog koolstofgehalte moeten de volgende voorbereidingen worden getroffen:
1) Staal met een hoog koolstofgehalte moet voor het lassen worden gegloeid.
2) Wanneer elektroden voor constructiestaal worden gebruikt om te lassen, is voorverwarming noodzakelijk. De voorverwarmingstemperatuur is over het algemeen hoger dan 250-350℃. De temperatuur van de tussenlaag moet tijdens het lassen gelijk blijven aan de voorverwarmingstemperatuur.
3) Droog de elektroden voor het lassen volgens de voorschriften en bewaar ze in een warmtebehouddoos of -buis om vochtabsorptie te voorkomen.
4) Vóór het lassen moet het oppervlak van het werkstuk worden gereinigd, zodat er geen vocht, olie, roest of andere onzuiverheden aanwezig zijn.
(2) Lasvereisten:
Tijdens het lasproces moeten de volgende maatregelen worden genomen:
1) Neem dezelfde procesmaatregelen als voor middelzwaar koolstofstaal, zoals het minimaliseren van de smeltverhouding, het gebruik van kleine stroom, snel lassen en zorgen voor continu en ononderbroken lassen.
2) Gebruik een pre-piling methode, stort eerst lasmetaal op de groef en ga dan verder met lassen.
3) Voor lassen met een hoge stijfheid en dikte moeten maatregelen worden genomen om inwendige spanningzoals het op een redelijke manier rangschikken van de lasrupsen, het gebruik van gesegmenteerd teruglassen of het na het lassen hameren van de lasrups.
(3) Warmtebehandeling na het lassen:
Na het lassen moet het werkstuk onmiddellijk in een oven worden geplaatst en een warmtebehandeling ondergaan bij een temperatuur van 650℃.
(1) Voorbeeld van lassen van laag koolstofstaal met behulp van booglassen met afgeschermde metalen
In een chemisch productiebedrijf werd een condensor voor de productie van zwaveldioxide gemaakt van koolstofstaal 20R met een plaatdikte van 8 mm. De langslasnaad van het cilindrische lichaam was een stuikverbinding met een V-vormige groef en het gebruikte lasproces was booglassen met afgeschermd metaal. Zie Tabel 5-5 voor de lasprocedure.
Tabel 5-5: Lasproceskaart voor elektrodebooglasverbinding
| Lasproceskaart voor naadlassen | Aantal: | ||
| Materiaal basis: | Materiaal basismateriaal: | 20R | 20R |
| Dikte basismateriaal: | 8 mm | 8 mm | |
| Laspositie: | Vlak lassen | ||
| Lastechniek: | Rechte lasrups | ||
| Voorverwarmingstemperatuur: | Kamertemperatuur | ||
| Interpass-temperatuur | 150℃ | ||
| Lasvolgorde | |||
| 1 | Controleer de groefafmetingen en de oppervlaktekwaliteit. | ||
| 2 | Maak de groef schoon en verwijder olie of vuil in de buurt. | ||
| 3 | Voer vanaf de buitenkant hechtlassen uit met de lastechniek van de eerste laag, met een lengte van 30-50 mm. | ||
| 4 | Las de binnenste lagen, 1e tot 3e. | ||
| 5 | Gebruik een luchtgutsen met koolstofboog om de wortel aan de buitenkant schoon te maken en vervolgens te slijpen met een slijpschijf. | ||
| 6 | Las de buitenste laag. | ||
| 7 | Ruim spatten op na het lassen. | ||
| 8 | Voer een visuele inspectie uit. | ||
| 9 | Niet-destructief onderzoek uitvoeren. | ||
Lasspecificatieparameters
| Aantal passen | Lasmethode | Lasmateriaal kwaliteit | Specificatie lasmateriaal | Stroomsoort en polariteit | Lasstroom/A | Boogspanning/V | Lassnelheid (mm/lengte) | Opmerkingen |
| 1 | SMAW | J427 | 3.2 | DCEP | 90~120 | 22~24 | 90~130 | |
| 2~4 | SMAW | J427 | 4 | DCEP | 140~170 | 22~24 | 140~180 |
(2) Handmatig TIG-lassen voor het sluiten van de bodem en elektrodebooglassen voor het vullen en bekleden van laag koolstofstaal bijvoorbeeld
Met behulp van dezelfde apparatuur als hierboven vermeld, vereist de sluitnaad van het cilinderhuis, met een diameter van slechts ϕ616 mm, een volledig doorboorde verbinding.
De fabriek gebruikte TIG-lassen voor de bodemsluiting en elektrodebooglassen voor het vullen en bedekken, zoals het lasproces in Tabel 5-6 laat zien.
| Gezamenlijke lasproceskaart | Aantal | ||||
| Materiaal basis: | Materiaal basismateriaal: | 20R | 20R | ||
| Dikte basismateriaal: | 8 mm | 8 mm | |||
| Laspositie: | Vlak lassen | ||||
| Lastechniek: | Rechte lasrups | ||||
| Voorverwarmingstemperatuur: | Kamertemperatuur | ||||
| Interpass-temperatuur: | ≤150℃ | ||||
| Mondstukdiameter | 16 mm | Afschermingsgas | Ar | ||
| Wolfraam elektrode diameter | 2,5 mm | VoorkantAchterzijde | Voorkant | 8~10 | |
| Achterkant | |||||
| Lasvolgorde | |
| 1 | Controleer de groefafmetingen en de oppervlaktekwaliteit. |
| 2 | Maak de groef schoon en verwijder olie of vuil in de buurt. |
| 3 | Voer vanaf de buitenkant hechtlassen uit met de lastechniek van de eerste laag, met een lengte van 10-15 mm. |
| 4 | Las de 1e en 2e lasgang met een 20 mm mondstuk en schakel over op een 25 mm mondstuk voor de resterende lasgangen. Om laminaire scheuren bij de zijplaat te voorkomen, mag de draad niet worden heen en weer bewogen tijdens het lassen van de 4e, 6e, 9e en 12e lasgang en moet de draad naar de zijplaat worden gekanteld. De dikte van elke las moet binnen 5 mm worden gehouden. |
| 5 | Ruim spatten op na het lassen. |
| 6 | Voer een visuele inspectie uit. |
| 7 | Niet-destructief onderzoek uitvoeren. |
Lasspecificatieparameters
| Laag kanaal | lasmethode | Lasmateriaal kwaliteit | Specificaties lasmateriaal | Stroomsoort en polariteit | Lasstroom/A | Boogspanning/V | Lassnelheid/[mm/min (stuk)] |
| 1 | GTAW | H10MnSi | Φ2.5 | DCEN | 90~120 | 10-11 | 50-80 |
| 2 | SMAW | J427 | Φ4 | DCEP | 140-170 | 22-24 | 140-180 |
| 3 | SMAW | J427 | Φ5 | DCEP | 170-210 | 22-24 | 150-200 |
(3) Voorbeeld van CO2-gasbeschermd lassen van laag koolstofstaal: Er is een ondersteuningsdeksel voor een waterturbine gemaakt van Q235 staal, met CO2 gasbeschermd lassen. De gebruikte lasdraad is ER49-1 (H08Mn2SiA), met een diameter van 1,6 mm. Het lasproces wordt beschreven in Tabel 5-7.
Tabel 5-7 Lasproceskaart voor met kooldioxide gas afgeschermde lasverbinding
| Gezamenlijke lasproceskaart | Aantal: | |||
 | Basismateriaal materiaal | Q235 | Q235 | |
| Dikte basismateriaal | 30 mm | 50 mm | ||
| Laspositie | Vlak lassen | |||
| Lastechniek | Rechte lasrups | |||
| Voorverwarmingstemperatuur | Kamertemperatuur | |||
| Temperatuur tussen de lagen | ≤ 150 ℃ | |||
| Mondstukdiameter | Φ20mm 25 mm | Beschermend gas | CO2 | |
| Gasstroom L/min | Voor | 20-25 | ||
| Terug | ||||
| Lasvolgorde | |
| 1 | Inspecteer de groefafmetingen en de oppervlaktekwaliteit. |
| 2 | Maak de groef en eventuele vuil- of olievlekken eromheen schoon. |
| 3 | Voer hechtlassen uit vanaf de buitenkant met behulp van het eerste laag lasproces, met een lengte van 10-15 mm. |
| 4 | Gebruik voor de eerste en tweede lasgang een mondstuk van 20 mm en schakel voor de resterende lasgangen over op een kleiner mondstuk van 25 mm. Om laagvormige scheuren in de zijplaat te voorkomen, mag de lasdraad niet worden heen en weer bewogen tijdens het lassen van de 4, 6, 9 en 12 laspassen en moet de draad naar de zijplaat worden gekanteld. De dikte van elke laspas moet binnen 5 mm worden gehouden. |
| 5 | Ruim spatten op na het lassen. |
| 6 | Voer een visuele inspectie uit. |
| 7 | Niet-destructief onderzoek uitvoeren. |
Lasspecificatieparameters
| Laag kanaal | lasmethode | Lasmateriaal kwaliteit | Specificaties lasmateriaal | Lasstroom/A | Boogspanning/V | Gasstroom (L/min) | Zwenkfrequentie/(r/min) | Schommeling/mm |
| 1, 2 | CO2 gasbeschermd lassen | H08Mn2SiA | Φ1.6 | 250-300 | 28-30 | 20 | 50 | 4-6 |
| 4, 6, 9, 12 | Idem | Idem | Φ1.6 | 200-250 | 26-28 | 20 | – | – |
| de rest | Idem | Idem | Φ1.6 | 300-350 | 30-32 | 25 | 50 | 8-12 |
(1) Lasvoorbeeld van staal met een gemiddelde koolstofwaarde met behulp van elektrodebooglassen
Het lassen van de 35# stalen as aan de flens op een bepaalde scheepswerf. Zie het lasproces in Tabel 5-8.
| Gezamenlijke lasproceskaart | Aantal | |||
Schets van de verbinding:  | Materiaal basismateriaal: | 35 | 35 | |
| Dikte basismateriaal: | 50 mm | 50 mm | ||
| Laspositie: | Verticaal lassen | |||
| Lastechniek: | Rechte lasrups | |||
| Voorverwarmingstemperatuur: | 150~200℃ | |||
| Interpass-temperatuur: | 150~200℃ | |||
| Lasvolgorde en belangrijke punten: | |
| 1 | Inspecteer de grootte en de oppervlaktekwaliteit van de groef. |
| 2 | Verwijder olie en ander vuil van de groef en de omgeving. |
| 3 | Voer positielassen uit met een lengte van 50 mm. |
| 4 | Plaats de geassembleerde as in een horizontale positie voor het lassen en las in de verticale laspositie om de slak gemakkelijker te kunnen verwijderen. |
| 5 | Verdeel de las in 6 of 4 secties langs de omtrek en gebruik een overslaande lasmethode om vervorming te voorkomen. |
| 6 | Bij het lassen van de eerste laag moet de rijsnelheid langzaam zijn om te voorkomen dat de las dunner wordt en gemakkelijk breekt. |
| 7 | Vul bij het doven van de vlamboog de vlamboogkuil om scheuren te voorkomen. |
| 8 | Gebruik voor het lassen van de achterkant een hoekige slijpschijf om de laswortel af te slijpen en las na grondige reiniging. |
| 9 | Voer inspectie na het lassen uit volgens de vereisten. |
Lasspecificatieparameters
| Aantal passen | Lasmethode | Lasmateriaal kwaliteit | Specificatie lasmateriaal | Lasstroom/A | Boogspanning/V | Gasstroom/(L/min) | Schommelfrequentie/(r/min) | Opmerkingen |
| 1 | SMAW | J507 | 4.0 | DCEP | 140~170 | 22~24 | 100~140 | |
| Andere | SMAW | J507 | 4.0 | DCEP | 140~170 | 22~24 | 140~180 |
(2) Voorbeeld van koolstofstaal reparatie van mechanische onderdelen met behulp van booglassen met afgeschermd metaal
Er werd een scheur gevonden in de zuigerstang (diameter 280 mm) van een luchthamer in een bepaalde fabriek. Voor de reparatie werd booglassen met afgeschermd metaal gebruikt.
Eerst werd er een U-vormige groef bij de scheur gemaakt en werd de scheur grondig schoongemaakt. De voorverwarmingstemperatuur van het lasgebied werd verhoogd tot 150℃ en voor het lassen werd J507 laselektrode met een diameter van φ3,2mm gebruikt, met een lasstroom van 100-120A.
Om vervorming te voorkomen werd symmetrisch wisselend lassen toegepast. Onmiddellijk na het lassen werd plaatselijk temperen uitgevoerd met behulp van een vlam, waarbij de las en de aangrenzende gebieden werden verhit tot een donkerrode kleur en vervolgens aan de lucht werden afgekoeld. Na een periode van gebruik was het lasresultaat zeer goed.
Laaggelegeerd staal is een staalsoort waarbij verschillende legeringselementen worden toegevoegd aan koolstofstaal, met een totale massafractie van niet meer dan 5%. Deze legeringselementen worden toegevoegd om de sterkte, plasticiteit, taaiheid, corrosiebestendigheid, hittebestendigheid of andere speciale eigenschappen van het staal te verbeteren.
Deze staalsoorten worden op grote schaal gebruikt in schepen, bruggen, boilers, drukvaten, pijpleidingen, conventionele en nucleaire energieapparatuur, diverse voertuigen, zware machines, scheepvaart en bouwindustrie. Ze zijn nu de belangrijkste constructiematerialen geworden in grote gelaste constructies.
Sommige veelgebruikte laaggelegeerde staalsoorten die worden gebruikt bij de productie van laswerk kunnen, na beschouwing van hun prestaties en toepassingen, ruwweg worden onderverdeeld in twee categorieën. De eerste categorie is hoge-sterktestaal, dat voornamelijk wordt gebruikt voor mechanische onderdelen en technische constructies die onder normale omstandigheden statische en dynamische belastingen moeten weerstaan.
De tweede categorie is speciaal staal, dat vooral wordt gebruikt voor mechanische onderdelen en technische constructies die onder speciale omstandigheden werken. Het assortiment hogesterktestalen is uitgebreid en elk staal met een treksterkte σs ≥ 295MPa en een treksterkte σb ≥ 395MPa wordt staal met hoge sterkte genoemd.
Binnen deze categorie kunnen ze, op basis van het vloeigrenzeniveau en de warmtebehandelingsstatus, over het algemeen worden ingedeeld in drie types: warmgewalst en genormaliseerd staal, koolstofarme laaggelegeerde staalsoorten en staalsoorten met een laag koolstofgehalte. gehard en getemperd staalsoorten en staalsoorten met een gemiddeld koolstofgehalte, afgeschrikt en getemperd.
Staal dat wordt geleverd en gebruikt in de warmgewalste of genormaliseerde toestand wordt warmgewalst en genormaliseerd staal genoemd, wat warmgewalst staal en genormaliseerd staal omvat. Dit type staal met een vloeigrens van 295-490MPa omvat voornamelijk Q295-Q460 staal in GB/T 1591-2008 "Laag gelegeerd constructiestaal met hoge sterkte".
Laaggelegeerde staalsoorten met een vloeigrens van 295-390MPa zijn meestal warmgewalste staalsoorten die een hoge sterkte bereiken door het versterkende effect van het legeringselement mangaan in vaste oplossing.
Onder hen is Q345 het meest gebruikte staal met hoge sterkte in China. Q345 kan verder worden onderverdeeld in vijf kwaliteiten, waarbij Q345A overeenkomt met de oude aanduiding 16Mn en Q345C overeenkomt met 16Mng en 16MnR staalsoorten die worden gebruikt voor boilers en drukvaten.
Laaggelegeerd staal met een vloeigrens van meer dan 390MPa wordt meestal gebruikt in genormaliseerde of genormaliseerde en ontlaten toestand, zoals Q420. Na normalisatie slaan koolstof- en nitrideverbindingen in de vorm van fijne deeltjes neer uit de vaste oplossing. Dit verhoogt niet alleen de sterkte van het staal, maar zorgt er ook voor dat het een bepaalde hoeveelheid legeringselementen en sporenelementen bevat.
Het verschil in lasbaarheid tussen warmgewalst en genormaliseerd staal en koolstofstaal ligt vooral in de veranderingen in de microstructuur en de eigenschappen van de warmte-beïnvloede zone, die gevoeliger zijn voor de laswarmte-inbreng. De neiging tot verharding in de warmte-beïnvloede zone neemt toe en ze zijn gevoeliger voor waterstofgeïnduceerd scheuren.
Warmgewalste en genormaliseerde staalsoorten die koolstof en nitridevormende elementen bevatten, lopen ook het risico op herverhitting. Over het algemeen is hun lasbaarheid echter relatief goed. Het is noodzakelijk om de eigenschappen en patronen van lasbaarheid van verschillende soorten warmgewalst en genormaliseerd staal te begrijpen om de juiste lasprocedures te ontwikkelen en te zorgen voor laskwaliteit.
(1) Veranderingen in microstructuur en eigenschappen in de warmte-beïnvloede zone van de las
Gebaseerd op de piektemperatuur die bereikt wordt in de warmte-beïnvloede zone van de las, kan deze verdeeld worden in de smeltzone, grove korrelzone, fijne korrelzone, onvolledige transformatiezone en hardingszone. De microstructuur en eigenschappen in verschillende gebieden van de warmte-beïnvloede zone zijn afhankelijk van de chemische samenstelling van het staal en de opwarm- en afkoelsnelheden tijdens het lassen.
Als de laskoelsnelheid niet goed wordt geregeld, kunnen lokale gebieden in de warmte-beïnvloede zone afschrikken of brosse structuren ontwikkelen, wat leidt tot verminderde scheurvastheid of taaiheid. De grove korrelzone en de onvolledige transformatiezone zijn twee zwakke gebieden in de lasverbinding.
Als bij het lassen van warmgewalst staal de laswarmte-inbreng te hoog is, kan de grove korrelzone ernstige korrelgroei vertonen of de aanwezigheid van Widmanstätten-structuren, wat leidt tot verminderde taaiheid. Omgekeerd, als de laswarmte-inbreng te laag is, kan het aandeel martensiet in de grove korrelzone toenemen, wat leidt tot verminderde taaiheid.
Bij het lassen van genormaliseerd staal wordt de prestatie van de grove korrelzone sterker beïnvloed door de laswarmte-inbreng. Een grote laswarmte-inbreng kan leiden tot de vorming van grof, latvormig bainiet of bovenbainiet in de grove korrelzone, waardoor de taaiheid aanzienlijk afneemt.
De onvolledige transformatiezone in de warmte-beïnvloede zone van de las ondergaat verbrossing tijdens het verhitten van het lassen. Het beheersen van de laskoelsnelheid om de vorming van bros martensiet te voorkomen is een maatregel om verbrossing van de onvolledige transformatiezone te voorkomen.
(2) Thermische rekverbrossing
Thermische rekverbrossing is een vorm van rekveroudering die optreedt tijdens het lassen onder de gecombineerde effecten van warmte en rek. Het wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van opgeloste stikstof en is het meest uitgesproken bij temperaturen tussen 200-400℃. Het komt voornamelijk voor in laag koolstofstaal en laag gelegeerd staal met een lagere sterkte dat opgeloste stikstof bevat.
Een effectieve maatregel om thermische spanningsbrosheid te elimineren is een warmtebehandeling na het lassen. Na spanningsarmgloeien bij ongeveer 600℃ kan de taaiheid van het materiaal worden hersteld tot het oorspronkelijke niveau. Zowel Q345 als Q420 (15MnVN) hebben bijvoorbeeld de neiging tot thermische spanningsbrosheid na het lassen. Maar na een gloeibehandeling bij 600℃ gedurende 1 uur wordt de taaiheid weer op een normaal niveau gebracht.
(3) Lasscheuren
1) Scheuren door waterstof:
Scheuren door waterstof bij het lassen staat algemeen bekend als koudscheuren of vertraagd scheuren. Het is de ernstigste procesfout en vaak de belangrijkste oorzaak van falen en breuk in gelaste constructies. Scheuren door waterstof bij het lassen van warmgewalst en genormaliseerd staal komen voornamelijk voor in de warmte-beïnvloede zone van de las en soms ook in het lasmetaal.
Van de drie factoren die bijdragen tot de vorming van koudscheuren, is de materiaalgerelateerde factor de aanwezigheid van verharde structuren. In warmgewalst en genormaliseerd staal verhoogt de toevoeging van legeringselementen de neiging tot verharding in vergelijking met staal met een laag koolstofgehalte. Bijvoorbeeld, bij het lassen van Q345 en Q390 staal kan snelle afkoeling leiden tot de vorming van verharde martensietstructuren en een verhoogde neiging tot koudscheuren.
Door het relatief lage koolstofequivalent van warmgewalst staal is de neiging tot koudscheuren meestal niet groot. Maar in omgevingen met lage temperaturen of voor dikke staalplaten moeten maatregelen worden genomen om het optreden van koudscheuren te voorkomen. Voor genormaliseerde staalsoorten met een hoger gehalte aan legeringselementen neemt de neiging tot verharding in de warmte-beïnvloede zone van de las toe.
Voor genormaliseerde staalsoorten met lagere sterktes en koolstofequivalenten is de neiging tot koudscheuren niet significant. Naarmate de sterkte en plaatdikte echter toenemen, nemen ook de hardbaarheid en de neiging tot koudscheuren toe. Het is noodzakelijk om de laswarmte-inbreng te controleren, het waterstofgehalte te verlagen, voor te verwarmen en tijdig een warmtebehandeling na het lassen uit te voeren om het optreden van koudscheuren te voorkomen.
2) Heet kraken:
Vergeleken met koolstofstaal hebben warmgewalste en genormaliseerde staalsoorten een lager koolstof- (wC) en zwavelgehalte (wS) en een hoger mangaangehalte (wMn), waardoor ze minder snel warmscheuren. Toch kunnen er soms warmscheuren ontstaan in het lasmetaal, zoals in de aanzet van multi-pass onder poederdek lassen of in hoge verdunningslassen in de buurt van de groefranden, bij de productie van dikwandige drukvaten.
Het gebruik van lasmaterialen met een hoger Mn- en Si gehalte, het verlagen van de laswarmte-inbreng, het verlagen van de smeltverhouding van het basismetaal in de las en het verhogen van de lasvormfactor (d.w.z. de verhouding tussen de lasbreedte en -hoogte) kan warmscheuren in het lasmetaal helpen voorkomen.
Tijdens het lassen van grote dikke plaatconstructies, zoals in de scheepsbouw, kernreactoren en schepen, als het staal wordt onderworpen aan aanzienlijke trekspanning in de dikterichting, kan lamellaire scheurvorming optreden langs de walsrichting van het staal. Dit type scheur komt vaak voor in hoekverbindingen of T-verbindingen die volledige penetratie vereisen.
Om lamellenscheuren te voorkomen, is het belangrijk om staalsoorten te kiezen die bestand zijn tegen lamellenscheuren, het ontwerp van de verbinding te verbeteren om de spanning en rek in de dikterichting van de verbinding te verminderen en de dikte van de verbinding te beperken. staalplaat. Daarnaast kunnen het gebruik van lasmaterialen met een lagere sterkte of het gebruik van lastoevoegmaterialen met een lage sterkte voor randvoorbereiding, en het implementeren van maatregelen voor voorverwarming en waterstofreductie lamellenscheuren helpen voorkomen en er tegelijkertijd voor zorgen dat het product voldoet aan de vereiste specificaties.
Warmgewalst en genormaliseerd staal kan worden gelast met veelgebruikte methoden zoals booglassen met afgeschermd metaal, booglassen met gas, booglassen onder poederdek, inert wolfraamlassen, booglassen onder poederdek, booglassen onder poederdek, booglassen onder poederdek, booglassen onder poederdek, booglassen onder poederdek. autogeen lassenen booglassen met flux.
De specifieke keuze van de lasmethode hangt af van de structuur van het gelaste product, de plaatdikte, de prestatievereisten en de productieomstandigheden. Beschermd metaalbooglassen, onder poederdek lassen, massieve draad en gevulde draad CO2 gasbeschermd lassen zijn veelgebruikte lasmethoden.
Bij het kiezen van lasmaterialen voor warmgewalst en genormaliseerd staal, moet de eerste overweging zijn ervoor te zorgen dat de sterkte, plasticiteit en taaiheid van het lasmetaal voldoen aan de technische eisen van het product.
Daarnaast moet ook rekening worden gehouden met factoren zoals scheurvastheid en efficiëntie van de lasproductie.
1) Lasmaterialen selecteren op basis van de prestatievereisten van de las
Bij het lassen van warmgewalst en genormaliseerd staal wordt over het algemeen aanbevolen om lasmateriaal te kiezen met een sterkte die vergelijkbaar is met die van het basismetaal. De taaiheid, plasticiteit en sterkte van het lasmetaal moeten uitgebreid worden bekeken. Zolang de werkelijke sterkte van de las of de lasverbinding niet lager is dan de productvereisten, is deze acceptabel.
2) Houd rekening met de invloed van procesomstandigheden bij het selecteren van lasmaterialen
Factoren zoals groef- en voegontwerp, verwerkingstechnieken na het lassen en andere procesomstandigheden moeten ook in overweging worden genomen bij het kiezen van lasmaterialen.
(2) Bij het kiezen van lasmaterialen moet ook rekening worden gehouden met de invloed van procescondities zoals groef- en lasontwerp en verwerkingstechnieken na het lassen.
1) Invloed van groef- en voegontwerp
Bij het lassen van hetzelfde staal met hetzelfde lasmateriaal kunnen de lasprestaties variëren afhankelijk van het groefontwerp. Bijvoorbeeld, bij gebruik van HJ431 flux voor onder poederdek lassen van Q345 staal zonder afgeschuinde randen, wordt een grotere hoeveelheid basismetaal in het lasmetaal gesmolten. In dit geval kan het gebruik van een draad met een lager legeringsgehalte H08A met HJ431 flux voldoen aan de mechanische prestatievereisten van de las.
Echter, bij het lassen van dikke platen van Q345 staal met afgeschuinde randen, kan het gebruik van dezelfde H08A-HJ431 combinatie resulteren in een lagere lassterkte vanwege een kleinere smeltverhouding van het basismetaal. In dergelijke gevallen wordt aanbevolen om draden met een hoger legeringsgehalte te gebruiken, zoals H08MnA of H10Mn2, in combinatie met J431 flux.
2) Invloed van verwerkingstechnieken na het lassen
Wanneer de lasverbinding vervolgens een warmwals- of warmtebehandeling ondergaat, is het belangrijk om rekening te houden met de invloed van blootstelling aan hitte bij hoge temperatuur op de eigenschappen van het lasmetaal. Het lasmetaal moet zelfs na de warmtebehandeling nog de vereiste sterkte, plasticiteit en taaiheid bezitten.
In dergelijke gevallen moeten lasmaterialen met een hoger legeringsgehalte worden gekozen. Aan de andere kant, voor lasverbindingen die later koudgewalst of koudgestanst worden, is een hogere plasticiteit vereist van het lasmetaal.
(3) Voor dikke platen, constructies met veel spanning en constructies die gevoelig zijn voor koudscheuren, wordt aanbevolen om materialen met ultralaag waterstofgehalte te gebruiken om de scheurvastheid te verbeteren en de voorverwarmingstemperatuur te verlagen.
In het geval van dikke platen en lasverbindingen met een hoge treksterkte is de eerste laag van de las het meest gevoelig voor scheuren. In dergelijke gevallen kan worden gekozen voor lasmaterialen met een iets lagere sterkte maar een goede plasticiteit en taaiheid, zoals waterstofarme of ultralaagwaterstofsoorten.
(4) Voor kritieke lastoepassingenzoals offshore olieplatforms, drukvaten en schepen, waar veiligheid van het grootste belang is, moeten de lassen een uitstekende slagvastheid bij lage temperatuur en breuktaaiheid hebben. Er moet worden gekozen voor lasmaterialen met een hoge taaiheid, zoals flux met een hoge basiciteit, draden met een hoge taaiheid, elektroden, hoogzuivere beschermgassen en het gebruik van Ar+CO2 gemengde beschermgassen.
(5) Om de productiviteit te verbeteren kunnen hoogrendement ijzerpoederelektroden, zwaartekrachtelektroden, draden met een hoge neersmeltsnelheid en snelle fluxen worden gebruikt. Bij verticaal opgaand lassen kunnen neerwaarts gerichte laselektroden worden gebruikt.
(6) Om de hygiënische omstandigheden te verbeteren, is het aan te raden om bij laswerkzaamheden in slecht geventileerde ruimten (zoals scheepscompartimenten, drukvaten, enz.) laselektroden te gebruiken die weinig stof en weinig giftig zijn.
Tabel 5-9: Voorbeelden van veelgebruikte lassen materiaalselectie voor warmgewalst en genormaliseerd staal
| Staalsoort | Lasdraad type/kwaliteit | Ondergedompeld booglassen | CO2 gasbeschermde lasdraad | |
| Lasdraad | flux | |||
| Q295 | E3XX type J2X | H08.HI0MnA | HJ431 SJ301 | H10MnSi H08Mn2Si |
| Q345 | Type E50XX/J50X | I-type stootvoeg met afschuining: Gebruik elektrode H08A. Plaat van gemiddelde dikte met afgeschuinde voeg Gebruik elektrode H08MnA of H10Mn2. Dikke plaat met diepe afschuining Gebruik een H0Mn2 elektrode. | HJ431 | H08Mn2Si |
| HJ350 | ||||
| Q390 | Type E50XX / J50X Type E50XX-G / J55X | I-type stootvoeg met afschuining Gebruik elektrode H08MnA. Plaat van gemiddelde dikte met afgeschuinde voeg Gebruik een H10Mn2- of H10MnSi-elektrode. Dikke plaat met diepe afschuining Gebruik een H10MnMoA elektrode. | HJ431 | H08Mn2SiA |
| HJ250 HJ350 | ||||
| Staalsoort | Type/kwaliteit lasstaaf | Ondergedompeld booglassen | CO2 gasbeschermde lasdraad | |
| Lasdraad | Flux | |||
| Q420 | Type E60XX / J55X, J60X | H08Mn2MoA H04MnVTiA | HJ431 HJ350 | – |
| 8MnMoNb | Type E70XX / J60X, J707Nb | H08MN2MoA H08Mn2MoVA | HJ431 HJ350 | – |
| X60 | E4311/J425XG | H08Mn2MoVA | HJ431 SJ101 | – |
(1) Voorbereiding voor het lassen
Voorbereiden op het lassen omvat voornamelijk het voorbereiden van afschuiningen, drogen van lasmaterialen, voorverwarmen en interpass temperatuurregeling, en het positioneren van lassen.
1) Voorbereiding van vellingkanten.
Voor warmgewalst en genormaliseerd staal kunnen vellingkanten worden gemaakt door koud bewerken en thermische snijmethoden, zoals knippen, gas snijdenkoolstofbooggutsen, plasmasnijden, enz. Voor hoogsterkte staalsoorten kan zich tijdens het thermisch snijden weliswaar een verharde laag vormen aan de rand, maar deze kan tijdens het daaropvolgende lassen in de lasnaad worden gesmolten zonder de laskwaliteit aan te tasten.
Daarom is voorverwarmen meestal niet nodig voor het snijden en kan er direct na het snijden worden gelast zonder mechanische bewerking.
2) De lasmaterialen moeten volgens de voorschriften worden gedroogd.
3) Voorverwarming en interpasstemperatuur.
Voorverwarmen kan de laskoelsnelheid regelen, de vorming van verhard martensiet in de warmte-beïnvloede zone verminderen of voorkomen, de hardheid van de warmte-beïnvloede zone verlagen en lasspanningen verminderen. Het kan ook helpen om waterstof uit de lasverbinding te verwijderen.
Daarom is voorverwarmen een effectieve maatregel om waterstofgeïnduceerd scheuren bij het lassen te voorkomen. Voorverwarmen verslechtert echter vaak de werkomstandigheden en bemoeilijkt het productieproces. Onjuist of te hoog voorverwarmen en laszone temperaturen kunnen ook de prestaties van de lasverbinding schaden.
Daarom moet zorgvuldig worden overwogen of voorverwarming voor het lassen nodig is en moet een redelijke voorverwarmingstemperatuur worden gekozen of door middel van testen worden vastgesteld.
De belangrijkste factoren die de voorverwarmingstemperatuur beïnvloeden zijn de samenstelling van het staal (koolstofequivalent), plaatdikte, vorm en beperking van de gelaste structuur, de omgevingstemperatuur en het waterstofgehalte van de gebruikte lasmaterialen.
Tabel 5-10 geeft ter referentie aanbevolen voorverwarmingstemperaturen voor warmgewalst en genormaliseerd laaggelegeerd hogesterktestaal van verschillende sterktes. Voor het meerlaags lassen van dikke platen, om het ontsnappen van waterstof uit de laszone te bevorderen en de vorming van waterstofgeïnduceerde scheurvorming tijdens het lasproces te voorkomen, moet de interpasstemperatuur niet lager zijn dan de voorverwarmingstemperatuur en moet de noodzakelijke tussentijdse waterstofverwijderingswarmtebehandeling worden uitgevoerd.
Tabel 5-10: Aanbevolen voorverwarmingstemperaturen en warmtebehandelingsparameters na het lassen voor warmgewalst en genormaliseerd staal
| Staalsoort | Voorverwarmingstemperatuur/°C | Specificaties voor warmtebehandeling na het lassen voor booglassen | |
| Model/Type | Rang | ||
| Q295 | 09Mn2 09MnNb 09MnV | Geen voorverwarming (voor plaatdikte ≤16mm) | Geen warmtebehandeling nodig |
| Q345 | 16Mn 14MnNb | 100~150 (8≥30 mm) | 600~650℃Annealing |
| Q390 | 15MnV 15MnTi 16MnNb | 100~150（≥28mm） | 550℃of 650℃Annealing |
| Q120 | 15MnVN 14MnVTiRE | 100~150 (25 mm) | |
| 14MnMoV 18MnMoNb | ≥200 | 600~650℃Annealing | |
4) Positioneringslassen.
Tijdens het positioneringslassen moet dezelfde lasstaaf worden gebruikt als bij het formele lassen en moeten de lasprocedurespecificaties strikt worden gevolgd. De lengte, de doorsnede en de tussenruimte van de positioneringslassen moeten ook worden gespecificeerd en voorverwarming kan nodig zijn indien nodig.
Na het positioneringslassen moet een zorgvuldige inspectie worden uitgevoerd en eventuele scheuren moeten worden verwijderd en opnieuw worden gelast. Om spanning te verminderen en scheuren in de positioneringslassen te voorkomen, moet geforceerde montage zoveel mogelijk worden vermeden.
(2) Bepaling van de laswarmte-inbreng
De variatie in laswarmte-inbreng zal de laskoelsnelheid veranderen, waardoor de samenstelling van het lasmetaal en de warmte-beïnvloede zone worden beïnvloed en uiteindelijk de mechanische eigenschappen en de scheurvastheid van de lasverbinding.
Daarom moet, om de taaiheid van het lasmetaal te waarborgen, overmatige laswarmte-inbreng worden vermeden. Tijdens het lassen wordt aanbevolen om transversale oscillatie en het overslaan van lassen te minimaliseren en in plaats daarvan gebruik te maken van multi-pass smal lasparellassen.
Warmgewalst staal kan een grotere laswarmte-inbreng verdragen. Voor warmgewalste staalsoorten met een laag koolstofgehalte (zoals 09Mn2, 09MnNb) en 16Mn staal met een laag koolstofgehalte zijn er geen strikte beperkingen voor de laswarmte-inbreng omdat deze staalsoorten minder gevoelig zijn voor verbrossing en koudscheuren in de warmte-beïnvloede zone.
Bij het lassen van 16Mn-staal met een hoog koolstofgehalte moet echter een iets hogere laswarmte-inbreng worden gebruikt om de neiging tot verharding te verminderen en koudscheurvorming te voorkomen. Voor staal dat microlegeringelementen bevat zoals V, Nb en Ti, moet een kleinere laswarmte-inbreng worden gekozen om de verbrossing van de grove korrelzone in de warmte-beïnvloede zone te verminderen en een uitstekende taaiheid bij lage temperatuur te garanderen.
Voor genormaliseerd staal met meer koolstof en legeringselement inhoud en een vloeigrens van 490MPa, zoals 18MnMoNb, moet bij de keuze van de warmte-inbreng rekening worden gehouden met zowel de hardbaarheid van het staal als de neiging tot oververhitting in de grove korrelzone van de warmte-beïnvloede zone.
In het algemeen moet, om de taaiheid van de warmte-beïnvloede zone te garanderen, een kleinere warmte-inbreng worden gekozen. Bovendien moeten lasmethoden met een laag waterstofgehalte worden gebruikt, samen met de juiste voorverwarming of tijdige waterstofverwijdering na het lassen, om de vorming van koudscheuren in de lasverbinding te voorkomen.
(3) Warmtebehandeling na het lassen en waterstofverwijderingsbehandeling
1) Warmtebehandeling na het lassen en waterstofverwijdering.
Warmtebehandeling na het lassen houdt in dat het gelaste onderdeel of het gelaste gebied onmiddellijk wordt verwarmd tot een temperatuur van 150-250°C en gedurende een bepaalde tijd wordt vastgehouden. Een waterstofverwijderende behandeling daarentegen houdt in dat het onderdeel of de gelaste zone gedurende een bepaalde tijd op een temperatuur tussen 300-400°C wordt gehouden.
Het doel van beide behandelingen is om de verspreiding en ontsnapping van waterstof uit de lasverbinding te versnellen, waarbij een waterstofverwijderende behandeling effectiever is dan een warmtebehandeling na het lassen.
Tijdige warmtebehandeling na het lassen en waterstofverwijdering zijn effectieve maatregelen om koudscheuren in lasverbindingen te voorkomen, vooral voor dikke plaatlasverbindingen van staalsoorten zoals 14MnMoV en 18MnMoNb die zeer gevoelig zijn voor waterstofgeïnduceerd scheuren.
Dit proces verlaagt niet alleen de voorverwarmingstemperatuur en verlicht de arbeidsintensiviteit van lassers, maar maakt ook een lagere laswarmte-input mogelijk, wat resulteert in lasverbindingen met uitstekende algemene mechanische eigenschappen.
Voor dikwandige drukvaten en andere kritische constructiedelen met een dikte van meer dan 100 mm wordt aanbevolen om minstens 2-3 tussentijdse waterstofverwijderingsbehandelingen uit te voeren tijdens het meerlaags lasproces om de ophoping van waterstof en mogelijke waterstofgeïnduceerde scheurvorming te voorkomen.
2) Warmtebehandeling na het lassen.
Warmgewalst, gecontroleerd gewalst en genormaliseerd staal heeft over het algemeen geen warmtebehandeling na het lassen nodig. Maar voor lassen en de warmte-beïnvloede zone die geproduceerd worden door ondergedompeld booglassen, die de neiging hebben om grove korrels te hebben, is een nabehandeling nodig om de korrelstructuur te verfijnen.
Voor dikwandige hogedrukvaten, vaten die bestand moeten zijn tegen spanningscorrosie en gelaste constructies die dimensionale stabiliteit vereisen, is een spanningsontlastende behandeling na het lassen nodig om restspanningen te elimineren.
Bovendien is voor hogesterktestalen met een hoge gevoeligheid voor koudscheuren ook een tijdige spanningsontlastende behandeling na het lassen noodzakelijk. De aanbevolen parameters voor warmtebehandeling na het lassen voor verschillende laaggelegeerde hogesterktestalen staan in Tabel 5-10.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
ES 
FR 
RU 
DE 
PT 