Yüksek mukavemetli düşük alaşımlı (HSLA) çeliklerin geliştirilmesi ve kullanımı, maliyetleri düşürme ihtiyacı, daha ince ve daha hafif yapıların inşa edilmesini sağlayan geleneksel bir karbon-manganez çeliğine kıyasla daha yüksek mukavemet tarafından yönlendirilmiştir. Bu çeliklerin çoğu yapısal uygulamalarda bulunur; açık deniz yapıları, sarı eşyalar, binalar, gemi yapımı vb. 690MPa'ya kadar gerilme mukavemetleri, iyi kaynaklanabilirliği ve yüksek çentik tokluğunu korurken, genellikle -60 °C'de 50J'den daha iyi bir şekilde elde edilebilir.
Hem yüksek gerilme mukavemeti hem de tokluğun elde edildiği iki yöntem vardır - mikro alaşımlama, küçük miktarlarda güçlü karbür ve nitrür oluşturucular ekleyerek ve haddeleme sıcaklığının çok dikkatli kontrolü ile - kontrollü haddeleme veya termo-mekanik olarak kontrol edilen işleme (TMCP çelikleri)
En yüksek güçler, iki yöntemin bir kombinasyonu ile elde edilir. Her iki yöntemin de amacı, olabildiğince küçük bir tane boyutu üretmektir, ince tanecik en iyi çentik tokluğunu verir ve tane çapının her yarıya indirilmesi gerilme mukavemetinde %50 artış sağlar.
İyileştirilmiş kaynak yapılabilirlik ek bir hedeftir ve bu, çeliğin sertleştirilebilirliğini azaltarak, bazı çeliklerin karbon içeriğinin% 0,05 C'den düşük olması ve kükürt ve fosfor gibi istenmeyen elementleri olabildiğince düşük bir seviyeye düşürerek elde edilir.
Önerilen Makale: Çelik profil malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için
uac çelik profil nedir sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
Karbon kaybını telafi etmek ve gerilme mukavemetini artırmak için niyobyum (<% 0,10), titanyum (<% 0,030) ve vanadyum (<% 0,15) gibi alaşım elementlerinin küçük ilaveleri, belki de az miktarda molibden ile yapılır, krom, bakır ve nitrojen. Bu elementler güçlü karbür ve nitrür oluşturuculardır, sıcak haddeleme sırasında tane büyümesini engelleyen ve soğutma sırasında ince taneli ferritin çekirdeklenmesine yardımcı olan ince bir kararlı çökelti dispersiyonu üretirler.
Bu elemanlar ayrıca çökelme sertleşmesi ile mukavemette bir miktar artış sağlar. TMCP sıcak haddeleme yöntemiyle kontrollü haddeleme, ek tane inceltme ve dolayısıyla gerilme mukavemeti ve toklukta bir artış sağlamak için de kullanılabilir. TMCP, çeliğin yeniden kristalleşme sıcaklığının yaklaşık veya hemen altındaki bir sıcaklıkta, yani yaklaşık 900 ° C'nin altında, uzun östenit kristalleri ile sonuçlanan bir sıcaklıkta gerçekleştirilir. Haddeleme sıcaklığından kaynaklanan hızlandırılmış soğutma, ostenit tane sınırları üzerinde çok ince taneli ferritin oluşmasına neden olur.
Bu çeliklerin iyileştirilmiş kaynaklanabilirliğine rağmen bazı imalat sorunları vardır. İlk olarak, hidrojen soğuk çatlamaya neden oldu.
Düşük karbon içeriği - ve dolayısıyla düşük karbon eşdeğeri, bazen 0,30 CEv'den daha az - bu çeliklerin hidrojen soğuk çatlamasına karşı düşük bir duyarlılığa sahip olduğu anlamına gelir, ancak standart IIW karbon eşdeğeri formülünün bunların tümü için geçerli olmadığını unutmayın. Çelikler ve ön ısıtma sıcaklıkları hesaplanırken her zaman güvenilemez.
HSLA çelikleri, bu nedenle, daha yüksek mukavemetlerine rağmen, geleneksel karbon-manganlı çelikler için izin verilenden daha düşük ön ısıtmalarla kaynaklanabilir. Bu tür çeliklerde en yüksek soğuk çatlama riski HAZ yerine kaynak metalindedir. Bunun birkaç nedeni var;
a) Ana metalin yüksek mukavemeti, kaynak sırasında daha yüksek artık gerilmeler anlamına gelir. b) Ana çeliğin gerilme mukavemeti ve tokluğuna uyması için, dolgu metallerinin daha yüksek alaşımlı olması gerekir ve bu nedenle daha yüksek, belki de daha yüksek CEv'ye sahip olacaktır. 700MPa akma çeliğinin gerilme mukavemeti bir E11018-G elektrotu ile eşleşiyorsa 0.6 CEv (IIW) olarak. c) Kaynak metali, ana çelikten daha düşük bir sıcaklıkta östenitten ferrite dönüşür (geleneksel bir karbon-manganez çeliğinde genellikle tam tersidir), bu, HAZ'daki herhangi bir hidrojenin, hala östenitik kaynak metaline reddedildiği anlamına gelir. Hidrojen için yüksek çözünürlüğe sahiptir. Bu nedenle kaynak metal bileşimini esas alan bir ön ısıtma tavsiye edilir ve düşük hidrojen teknikleri kullanılmalıdır. Bu kuralın istisnaları, selülozik elektrotlarla kaynaklanmak üzere özel olarak tasarlanmış HSLA boru hattı çelikleridir. Belirli çelikler için ön ısıtma sıcaklığı ile ilgili tavsiye, çelik üreticisinden alınmalıdır.
İkinci olarak, çelikler genellikle çok düşük kükürt seviyelerine sahip olsalar bile, %0.05'den daha az C içeren çelikler, özellikle kök boncuğu yüksek bir kaynak hızında biriktirilirse, alın bağlantılarının kök geçişinde katılaşma çatlamasından muzdarip olabilir. Bunun nedeni, dolgu metalinin yüksek oranda seyreltilmesinin düşük karbonlu bir kaynak metali üretmesidir. Bu düşük karbon içeriği, kaynak sırasında östenitin aşırı tane büyümesine neden olur ve bu büyük taneler, kök boncuğunda merkez hat katılaşması çatlama riskini artırır. Bu problem, muhtemelen hızlı, yukarıdan aşağıya kaynak tekniğinin kullanılmasının mümkün olmasından dolayı selülozik elektrotlar kullanılarak kaynak yapılan boru alın bağlantılarında yaygın görünmektedir.
Üçüncüsü, HAZ'daki sertlik ve güç bir sorun olabilir. Çelik üreticisi, istenen özellikleri sağlamak için haddeleme sıcaklıklarını ve soğutma oranlarını kontrol etmeye büyük özen gösterir. Bileşen daha sonra kontrolsüz bir ısıl işlem döngüsü yaşayan ısıdan etkilenen bir bölge oluşturarak kaynaklanır. HAZ'daki mikro yapı, çeliğin bileşimi ve kaynak işlemi ısı girdisine göre değişiklik gösterecektir. Yüksek bir ısı girdisi, tane büyümesini teşvik edecek ve bunun hem güç hem de tokluk üzerinde olumsuz bir etkisi olacaktır. Genel bir kural olarak, ısı girdisi maksimum 2,5 kJ / mm ile sınırlandırılmalı ve pasolar arası sıcaklık maksimum 250 ° C'de tutulmalıdır, ancak titanyum ve bor içeren bazı çelikler 4,5 kJ / mm'ye kadar yüksek ısı girdilerini tolere edebilir. aşırı güç kaybı. Isı girdisi kontrolü hakkında kesin bir açıklama için çelik üreticisinin tavsiyesi alınmalıdır.
Bu çelikler hiçbir koşulda normalize edilmemeli veya temperlenmemelidir, ancak kaynak sonrası ısıl işlem (PWHT) genellikle bileşen kalınlığı 35 ila 40 mm'den büyük olduğunda bir gerekliliktir. PWHT, ıslatma sıcaklığının 600 ° C'yi geçmeyecek şekilde uygulanması halinde dikkatli olunmalıdır; genellikle 550 °C ila 600 °C sıcaklık aralığı belirtilir. Bunun nedeni, TMCP çeliklerinin çoğunun hızlandırılarak yaklaşık 620 ° C'lik bir sıcaklığa soğutulmasıdır; Bu sıcaklıkta veya buna yakın ısıl işlem, aşırı tavlama nedeniyle gerilme mukavemetinde önemli bir düşüşe neden olacaktır. Aynı kısıtlama herhangi bir sıcak çalışma faaliyeti için de geçerlidir - plaka sıcak haddelenmemelidir ve distorsiyonun düzeltilmesi için yerel ısıtma sıcaklığının 600 °C'yi aşmasına izin verilmemelidir.
