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碳當(dāng)量基本原理用于預(yù)測(cè)鋼性質(zhì)

時(shí)間:2020-11-18 閱讀:327
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 修復(fù)天然氣或輸油管線時(shí),,需要確保新焊縫牢固,。在基本層面上,,焊縫的完整性依賴(lài)于兩段管道*兼容。如果兩段管道的性質(zhì)不同,,或在焊接過(guò)程期間變脆,,焊接將會(huì)失敗,從而帶來(lái)潛在的災(zāi)難性后果,。

因此,,需要確保使用正確鋼號(hào)。但是僅依靠牌號(hào)會(huì)存在風(fēng)險(xiǎn),,因?yàn)榧词乖谕粋€(gè)牌號(hào)內(nèi),,精確成分也存在足夠差異,從而導(dǎo)致焊接完整性問(wèn)題,。為此,,必須單獨(dú)測(cè)量每個(gè)部件的精確成分,才能*理解部件的性質(zhì),。

這便是碳當(dāng)量概念的由來(lái),。通過(guò)碳當(dāng)量,,可獲得詳細(xì)的材料成分,,并將這些信息轉(zhuǎn)化為有用信息,以用于評(píng)價(jià)材料的可焊性,。

Carbon Equivalent fundamentals for predicting steel properties

 

碳當(dāng)量對(duì)于預(yù)測(cè)鋼性質(zhì)至關(guān)重要

當(dāng)不僅僅將碳用作合金元素時(shí),,等效碳含量的概念可用于含鐵材料,通常為鋼和鑄鐵,,以確定合金的各種性質(zhì),。

*,鐵或鋼中的碳含量會(huì)影響其強(qiáng)度和脆度,,以及材料的加工和焊接方式,。然而,碳不是的合金元素,,其他元素對(duì)材料性質(zhì)也有貢獻(xiàn),。

難題在于,需考慮每個(gè)元素的影響以及其如何單獨(dú)與所有其他元素相互作用,。因此,,轉(zhuǎn)而使用碳當(dāng)量概念,采用一個(gè)公式將所有的合金元素“轉(zhuǎn)換”成碳當(dāng)量百分比,。該想法是將除碳之外的合金元素的百分比轉(zhuǎn)換成碳當(dāng)量百分比,,因?yàn)榕c其他鐵-合金相相比,鐵-碳相更容易被理解,。該單一數(shù)值隨后可被用于評(píng)價(jià)性質(zhì),,如下表所示的可焊性:

碳當(dāng)量(CE) 可焊性

高達(dá) 0.35

*

0.36–0.40

很好

0.41–0.45

良好

0.46–0.50

一般

超過(guò) 0.50

不良

 

從表中可以看出,CE數(shù)值越大,可焊性越差,。如此說(shuō)來(lái),,如何得出這個(gè)數(shù)值?以下便是碳當(dāng)量方程的由來(lái):

  1. 焊接學(xué)會(huì)(IIW)CE:
    CE = (%C)+((%Mn)/6)+(((%Cr)+(%Mo)+(%V))/5)+(((%Cu)+(%Ni))/15)
     
  2. 日本焊接學(xué)會(huì)PCM:
    PCM = (%C)+((%Si)/30)+(((%Cr)+(%Cu)+(%Cr))/20)+((%Ni)/60)+((%Mo)/15)+((%V)/10)+((%B)*5)
     
  3. Düren CEM:
    CEM = (%C)+((%Si)/25)+(((%Mn)+(%Cu))/20)+(((%Cr)+(%V))/10)+((%Mo)/15) +((%Ni)/40)
     
  4. Thyssen CET:
    CET = (%C)+(((%Mn)+(%Mo))/10)+(((%Cr)+(%Cu))/20)+((%Ni)/40)
     
  5. EN 10025-1 CEV:
    CEV = (%C)+((%Mn)/6)+(((%Cu)+(%Ni))/15)+(((%Cr)+(%Mo)+(%V))/5)

上文展示了五個(gè)方程,;實(shí)際上,,需使用與鋼種非常匹配的方程。

可發(fā)現(xiàn)每個(gè)方程使用已測(cè)量的碳百分比的情況,,隨后加上其他元素的修正百分比,。例如,出現(xiàn)在第一個(gè)方程中的(錳%/6)使用錳百分比,,但將其除以6,,從而縮小其效應(yīng)。

為什么有多個(gè)方程,?

在一定時(shí)間段內(nèi),,創(chuàng)建新方程,以提高不同鋼種的精度,,如低碳鋼,。此外,還可將此等方程擴(kuò)展至估算鋼的氫裂易感性,。

應(yīng)該選擇哪個(gè)方程,?

焊接學(xué)會(huì)所采用的第一個(gè)方程更常用。但是,,如果分析低碳鋼,,則PCM和CEM表達(dá)式更合適。然而,,第二個(gè)PCM方程被用于管線制造中所使用的現(xiàn)代鋼,,其中碳含量通常小于0.11%(重量百分比)。

實(shí)際上需要在管道中測(cè)量什么,?

為了確定管線的可焊性,,需要測(cè)量PCM方程中的元素:

碳、硅,、鉻,、銅、鎳,、鉬,、釩和硼。

可能還需要測(cè)量磷和硫以進(jìn)行更全面的分析,。如果需要識(shí)別雙相鋼,,則需要測(cè)量氮,。

使CE計(jì)算變得容易

為實(shí)現(xiàn)CE計(jì)算結(jié)果,日立的火花OES儀器系列能測(cè)量相關(guān)必要元素,,進(jìn)行仔細(xì)計(jì)算,,并提供CE編號(hào)。

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