Bài giảng Công nghệ hàn điện nóng chảy - P3

Nội dung: -1: Khái niệm vè hàn thép -2: Hàn thép C và thép kết cấu HK thấp -3: Hàn thép HK thấp -4: Hàn thép HK cao -5: Hàn gang -6: Hàn KH màu -7: Hàn KL nặng -8: Hàn KL nhẹ -9: Hàn KL hợp tính -10: Đồ g

Trang 1

Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9 2005-06

CHUONG 3: CONG NGHE HAN THEP HOP KIM THAP

3.1 Dac diém va tinh han của thép hợp kim thấp

3.2 Công nghé han thép hop kim thap 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 nông độ

cacbon trung bình

Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 1

ĐHBK Hanoi

Trang 2

3.1 Đặc điểm và tính hàn của thép hợp kim thấp

° Phân loại:

— AISI: thép hop kim thấp < 8% nguyên tô hợp kim

— LB Nga: thép hợp kim thấp 4+5%; thép hợp kim trung bình §+9% nguyên tô hợp kim

— Chúng ta tìm hiểu các loại: thép hợp kim thấp chịu nhiệt; thép độ bền cực cao nồng độ cacbon trung bình

°Ò So với các loại thép đã biết:

— Cân sử dụng các biện pháp công nghệ đặc biệt khi hàn

- Lý do: nông độ cacbon và các nguyên tố hợp kim lớn hơn nhiều, vùng ảnh hưởng nhiệt rât nhạy cảm với chu trình nhiệt hàn (chê

độ hàn)

— Để giảm tốc độ nguội của vùng ảnh hưởng nhiệt, cần sử dụng các biện pháp công nghệ đặc biệt khi hàn Chỉ thay đối chế độ hàn: không đủ

DHBK Hanoi

Trang 3

3.1 Dac điểm và tính hàn của thép hợp kim thấp

=

Troostit „

Động học quá trình phần hủy austenit khi hàn

Ngô Lê Thong, B/m Han CNKL,

Trang 4

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 ausfenit tăng tính ồn

định và kích thước Đặc trưng cho thép không chứa hoặc chứa lượng nhỏ các nguyên tô tạo cacbit (Cr, Mo, V, v.v ) Hé qua: 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 tfˆ+t” ngắn: mức độ

đông nhât hóa và tính ôn định của austenit giảm Đặc trưng cho

thép chứa các nguyên tô tạo cacbit Hệ quả: khu vực tôi không hoàn toàn sẽ dịch chuyên vê phía có tôc độ nguội lớn (vùng ảnh

hưởng nhiệt bị giòn do mactenzit, có thê nứt)

ĐHBK Hanoi

Trang 5

3.1 Dac điểm và tính hàn của thép hợp kim thấp

Có tương quan giữa sự thay đối cơ tính của kim loại vùng ảnh hưởng nhiệt với tốc độ nguội và thời gian t’+t”

‹ Cân xác định khoảng tốc độ nguội giới hạn và chọn giá trị

tính toán theo tý lệ phan tram martenzit trong tô chức kim

loại vùng ảnh hưởng nhiệt bảo đảm cơ tính thích hợp của nó cho mục đích sử dụng:

— Khi hàn thép độ bên cao: 20 — 30% mactenzit

— Cho tới 50% mactenzit: chi cho phép khi han các kết câu có độ cứng vững nhỏ (có thê co dãn tự do) hoặc nêu sau khi hàn có tiên

hành nhiệt luyện

° Tỷ lệ martenzit được phép > Dáải tốc độ nguội cần thiết

DHBK Hanoi

Trang 6

Với mỗi loại thép hợp kim thấp, có một dải tốc độ nguội tôi

uu Aw,,, (tu w, đến w;), trong đó không xuất hiện nứt vùng

ảnh hưởng nhiệt và cơ tính được coi là đạt yêu câu

° Gia tri dw, p: thuong duoc ap dung cho 500+600 °C (vung it 6n dinh nhat cua austenit)

— Khi w > w;: vùng anh huong nhiét bi toi manh, tinh déo giam

— Khi w < w,: 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 4w

Trang 7

3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thấp tôi và ram

°Ò Kim loại cơ bản: cấu trúc mactenzit (so với thép HSLA: chủ yếu có câu trúc ferit, peclit)

— Giới hạn chảy 350z1240 MPa, trạng thái tôi và ram (QT steel), chứa từ 0,10+0,25% C

— Mn, Si, Cr, Ni, Mo, V, Ti, B, Cu, Nb (dé tạo tô chức maetenzit và bainit dưới

có độ bền và độ đai va đập tốt)

— Được tôi đặc biệt trong nước từ 815+z8§70 °€ và ram ở 540595 °C

° Các mắc thép tiêu biéu:

— ASTM A537 cấp Gr B (thiết bị áp lực)

— ASTM A514/517: ví dụ T-l(xe công trình, cầu, tòa nhà, thiết bị xưởng cán, thiết bị áp lực và đường hầm dẫn nước)

— ASTM A543: ví dụ HY-80, HY-100; HY-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 môi hàn

— Không cần nhiệt luyện bổ sung sau khi hàn, trừ khi thật cần thiết ram khử ứng

suât dư Tại sao?

Trang 8

¢ Thi du han thép A537 Gr B:

— Cấu trúc hạt mịn, được tôi và ram để có độ bền và độ dai va đập cao (20J tai — 60 °C) cho chiéu day dén 100 mm Cr, Ni, Mo, V cai thién tinh nhiét luyén cua thép

— Ưng dụng: bê chứa, bình chứa áp lực và các kêt câu nhiệt độ

thâp

Thành phần hóa học [%] 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 dé tao hat min: max 0,35 Cr; max

0,25 Ni; max 0,25 Cu; max 0,08 Mo

Giới han chảy [MPa| 345 410

DHBK Hanoi

Trang 9

¢ Thi du han thép A537 Gr B:

— Vật liệu han chia it hydro

— Nung nóng so bộ: theo chiều dày tâm, nhiệt độ bên ngoài và mức độ cứng vững của liên kết (40+ 100 °C)

- Kim loại mỗi hàn: cần có độ bên, độ dai va đập ở nhiệt

độ thấp như của kim loại cơ bản

— Que hàn:

“AWS E8018 CI (chứa 2% Ni) hoặc E8018 C2 (chứa 3% NI):

mọi tư thê hàn

° E8018C3 (chứa 1% Ni) chi dap ứng các yêu cầu về độ dai va đập cho hàn ở tư thế hàn sắp Tại sao?

- Hàn dưới lớp thuốc:

° Hàn nhiêu lớp với tôc độ cao hay hàn ít lớp voi toc độ thâp?

¢ Day han 2,5Ni-Cu hoac Ni-Mn-Mo (MIL-1005 Cl voi %: 0,04 C; 1,6 Mn; 0,30 Si; 0,30 Mo; 1,7 Ni va 0,005 S; 0,005 P)

Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL,

ĐHBK Hanoi

Trang 10

‹ Thí dụ hàn thép tôi và ram nông độ cacbon thấp T-I1 (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 câu xe công trình, các thiết bị di động và cầu, tòa

nhà, bình chứa áp lực, bê chứa, đường hầm dẫn nước, tàu biển, V.V,

— ở trạng thái tôi và ram co cau truc bainit ram và mactenzIt ram (tôi trong nước từ 890 °C va ram 6 tối thiéu 620 °C)

ĐHBK Hanoi

10

Trang 11

° Thí dụ hàn thép tôi và ram nông độ cacbon thập T-I (thép ASTM A514/A517): Các mác thép:

— Mn-Si-Cr-Mo-Zr-B (A517 A),

Trang 12

3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thâp tôi và ram

- Thí dụ hàn thép tôi và ram nông độ cacbon thấp T-1 (thép

ASTM A514/A517): thép tiêu biêu T-1 (A514 Gr.B va A517

Trang 13

Công nghệ hàn điện nóng chảy

° Thí dụ hàn thép tôi và ram nông độ cacbon thấp T-1 (thép ASTM A514/AS517): thép tiêu biêu T-1 (A514 Gr.B va A517 Gr.B)

— Trang thai kim loai co ban:

*° Sau cán nóng: ferit trước cùng tích và mactenzIt cacbon cao với giới han

chảy tương đối thấp (550 MPa cùng độ dai va dap thap 6 — 46 °C)

¢ Sau khi tôi: các sản phâm phân hủy austenit ở nhiệt độ thấp, tức là mactenzit

và bainit Giới hạn chảy và độ dai va đập cao hơn nhiêu

Ram ở nhiệt độ trên 593 °C: giới hạn chảy và giới hạn bền giảm đáng kể,

nhưng độ dãn đài tương đôi lại tăng gân 2 lân, và độ dai va đập tang dang

kê

— Vật liệu hàn cần bảo đảm độ bên, tính dẻo và độ dai va đập tương

đương với kim loại cơ bản:

¢ Que han theo AWS AS5.5 loai E 11018-M hoac E 11018-G (E 10018-M;

E 10018-G)

°Ồ E II015 hoặc E I1016 cũng được sử dụng

HK9 2005-06

13

Trang 14

3.2 Công nghệ hàn thép hợp kim thâp tôi và ram

°Ổ Thí dụ hàn thép tôi và ram nồng độ cacbon thập T-1 (thép ASTM

A514/A517): thép tiéu biéu T-1 (A514 Gr.B va A517 Gr.B)

Tinh chat E11018-G E11018-D2 E10018-G E10018-M

Trang 15

‹ Thí dụ hàn thép tôi và ram nông độ cacbon thấp T-I

(thép ASTM A514/A517): thép tiéu biéu T-1 (A514

Gr.B va A517 Gr.B)

— qạ nhỏ, Tp tương doi thap Que han bazo it hydro phai

duoc say kỹ với độ âm dưới 0,2%

- Hàn dưới lớp thuốc: dây hàn Mn-Ni-Cr-Mo với thuốc

hàn trung tính hoặc dây hàn thép cacbon thap két hop

với thuôc hàn gôm dùng riêng cho thép T-1

— Hàn trong môi trường khí bảo vé Art+O, băng điện cực

nóng chảy, dây hàn Mn-NI-Cr-Mo

— Phải cân đôi giữa yêu câu hạn chế dq va luong hydro hoa

tan trong kim loại mối hàn Cân đối thé nao?

DHBK Hanoi

15

Trang 16

- Thí dụ hàn thép tôi và ram nông độ cacbon thấp T-I (thép

ASTM A514/A5I7): thép tiêu biểu T-I (A514 Gr.B và

A517 Gr.B)

— Không ram sau khi hàn vì

° Ram khử ứng suất dư ở 510+694 °C lam giảm độ dai va đập của kim loại môi hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt, đặc biệt khi vật hàn được làm nguội chậm

‹ồ Có thể tạo nên nứt giữa các tỉnh thể trong khu vực hạt thô của vùng ảnh hưởng nhiệt (xảy ra ở ngay giai đoạn đâu khi nung, trước khi khử được ứng suât dư (hiện tượng nứt do ram)

— Nếu thực sự cân thiết tiễn hành nhiệt luyện khử ứng suất dư đề ốn

định hóa kích thước trong quá trình gia công cơ tiếp theo hoặc để

chỗng ăn mòn dưới ứng suất:

° Nhiệt độ ram khử ứng suất dự không được vượt quá nhiệt độ ram trước khi

hàn (620 °C doi vol thép T-1), hodc dưới nhiệt độ đó khoảng

30 °C đê tránh giảm độ bên của thé

Trang 17

3.3.1 Kim loại cơ bản

— Vận hành lâu dài < 600 °C Chê tạo thiệt bị các nhà máy

nhiệt điện, nhà máy sản xuât phân hóa học và nhà máy hóa

— Vi du: 0,5Cr-0,5Mo; 1Cr-0,5Mo; 1,25Cr-0,5Mo; 2Cr-

0.5SMo; 2,25Cr-IMo; 3Cr-IMo; 5Cr-0,5Mo; 5Cr-0,5MoSi1;

5SCr-o,S5SMoTi; 7Cr-0,5Mo; 8Cr-1 M0; 12XM; 1S5XM;

1I2X1M®; 1SXIMI1®; 12X2M@CP; 12X1M®OB;

— Trang thai cung cap: ủ hoặc thường hóa và ram Khi hàn: tôi trong không khí — tính dẻo, độ dai va đập giảm

— Do đó cần ram sau khi hàn (ram mactenzit và khử ứng suất

Trang 18

Công nghệ hàn điện nóng chảy

3.3.3 Vật liệu hàn, công nghệ và kỹ thuật hàn

— Quá trình hàn:

- Hàn hồ quang, hàn điện xi

— Yêu câu với vật liệu hàn:

¢ It hydro Nung so b6 va ram sau khi han T, tăng theo chiêu dày tâm, giảm khi hydro khuyếch tán giảm

- Kim loại mối hàn: độ bên và tính dẻo cần thiết (chứa các nguyên tổ tạo cacbit mạnh nhằm ngăn khuyếch tán KLCB

Trang 19

— Cong nghe¢ han: 0,5Cr-0,5Mo 590+700

° Ram khử ứng suât dur (lien LCr-0.5Mo 590+730

ục với nung sơ bộ và

°‹ Tuy nhiên thép có max 2Cr-0,5Mo 680-760

2,25%Cr co thé được làm 2,25Cr-IMo 680+760

phai dé hydro thoat hét (6 2 C10, 9M 0 6807760 427°C va 3 min/25mm roi 5Cr-0,5MoSi 680760

mới giảm xuong 25°C va 5Cr-0,5MoTi 680+760

ram sau đó) 7Cr-0,5Mo 680+760

Trang 20

3.4 Công nghệ hàn thép độ bên cực cao có nông độ

cacbon trung bình

° Thiết bị áp lực, chịu tải trọng lớn, có độ bên cao (9801900

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% hop kim Cr, Mo, Ni lam bén hoa pha ferit

và tăng tính thâm tôi của thép Thanh phan tiêu biéu: 33X3HBOMA, 43X3CHBOMA, 30XH2MOA

° Cơ tính cần thiết: sau khi tôi và ram cao hoặc ram thấp

° Do tính thâm tôi mạnh, khi hàn bằng các chế độ hàn thông

thường, kế 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

ĐHBK Hanoi

20

Trang 21

° Đề vùng ảnh hưởng nhiệt của lớp hàn “tự ram” bởi nguồn

nhiệt hàn của các lớp tiếp theo

DHBK Hanoi

21

Trang 22

e Xác định chê độ hàn: 2 diém 1 va 2 nam gân chân môi

Trang 23

k,: hệ số cháy của hồ quang (thời gian có hỗ quang/tông 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

Trang 24

Trang 25

cacbon trung bình

° Xác định thời gian ty lưu kim loại vùng ảnh

hưởng nhiệt trên nhiệt độ Tỳ

I Tìm công suất tính toán của hồ quang

Tính nhiệt độ tương đối

3 Tính khoảng cách tương đối của vùng ảnh hưởng nhiệt

Tính thời gian tác động tương đỗi của nguồn nhiệt

5 Tính thời gian nung vùng ảnh hưởng nhiệt lớp thứ nhat (cao hon nhiệt do T,)

6 Tinh thoi gian nung vung anh huong nhiét lớp trên cùng (cao hon nhiét do T,)

Tiêu đề	Công Nghệ Hàn Điện Nóng Chảy
Tác giả	Ngô Lê Thông
Người hướng dẫn	B/m Hàn CNKL
Trường học	Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Công Nghệ Hàn
Thể loại	Bài Giảng
Năm xuất bản	2005-06
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	43
Dung lượng	636,7 KB