Giáo trình Công nghệ hàn điện nóng chảy - Chương 2: Công nghệ Hàn thép Cacbon và thép kết cấu hợp kim thấp

Nội dung text: Giáo trình Công nghệ hàn điện nóng chảy - Chương 2: Công nghệ Hàn thép Cacbon và thép kết cấu hợp kim thấp

1. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON VÀ THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P 2.1 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết cấu hợ p kim thấp 2.2 Công nghệ hàn thép hợp kim vi lượng 2.3 Công nghệ hàn thép cacbon trung bình và thép cacbon cao Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 1 Đ HBK Hanoi 1
2. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P 2.1.1 Thành phầ n và tính chất kim loại cơ bản 2.1.2 Sự hình thành mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt 2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấ p và thép kết cấ u hợ p kim thấp 2.1.4 Công nghệ hàn một số loại thép kết cấu hợ p kim thấ p điể n hình Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 2 Đ HBK Hanoi 2
3. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P 2.1.1 Thành phần và tính chất kim loại cơ bản •Nồng độ cacbon trong thép cacbon: 0,06÷0,9% (chế tạo máy); • Thép cacbon kết cấu thông thường: <0,25% • Thép sôi: max. 0,07%Si. Thép lặng min. 0,12%Si. 1. Thép cacbon kết cấu thông thường (thép thông dụng): 2. Thép cacbon kết cấu chất lượng tốt (thép chất lượng cao): 3. Thép kết cấu hợp kim thấp (thép hợp kim thấp ít cacbon, thép hợp kim thấp độ bền cao): Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 3 Đ HBK Hanoi 3
4. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P 2.1.2 Sự hình thành mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt M ối hàn a) Tổ chức thô đại kim loại cơ bản và kim loại mối hàn b) Một phần tổ chức kim loại mối hàn 1 – Vùng hạt mịn phát triển theo lớp (bề mặt kết tinh phẳng); 2 – Kết tinh dạng hình kim; 3 – Kết tinh dạng hình kim – nhánh cây; 4 – Các hạt kim loại nóng chảy bị quá nhiệt. Cấu trúc kim loại mối hàn khi kết tinh Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 4 Đ HBK Hanoi 4
5. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P 2.1.2 Sự hình thành mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt Vùng ảnh hưởng nhiệt càng hẹp càng tốt. Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 5 Đ HBK Hanoi 5
6. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P 2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết cấu hợp kim thấp: •Tính hàn tốt. •Cơ tính liên kết hàn phụ thuộc vào: –Thành phần hóa học mối hàn Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 6 Đ HBK Hanoi 6
7. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P 2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết cấu hợp kim thấp: • Tính hàn tốt. •Cơ tính liên kết hàn phụ thuộc vào: –Tổ chức kim loại mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt –Chế độ nhiệt khi hàn: Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 7 Đ HBK Hanoi 7
8. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P 2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết cấu hợp kim thấp: • Đặc điể m công nghệ và kỹ thuật hàn –Sử dụng đồ gá hàn hoặc hàn đính để gá lắp hàn. Xem lại phần hàn đính (học kỳ trước). –Làm sạch trước khi hàn. –Sử dụng các loại quá trình hàn nóng chảy: chú ý tỷ lệ tham gia của kim loại cơ bản vào mối hàn khi hàn thép kết cấu hợp kim thấp. Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 8 Đ HBK Hanoi 8
9. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P 2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấ p và thép kế t c ấ u hợ p kim thấ p: • Công nghệ hàn hồ quang tay: –Kết cấ u thông thường từ thép cacbon thấ p: –Vớ i thép kết cấu hợ p kim thấ p: –Vớ i kết cấ u quan trọ ng từ cả 2 loại thép đ ó: Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 9 Đ HBK Hanoi 9
10. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤP VÀ THÉP KẾT CẤU HỢP KIM THẤP 2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết cấu hợp kim thấp: •Công nghệ hàn hồ quang tay: Kim loại cơ bản Mác que hàn -Loại que hàn Thép cacbon thấp OZS-4 GOST E46 (AWS E6013, ISO E433R25, DIN E4330R3) OZS-3 GOST E46 (AWS E7024, ISO E432RR16046, DIN E4320RR11160, EN E38ARR74) OZS-4I GOST E46 (AWS E6012, ISO E433AR24, DIN E4330AR7, EN E38AR12) MR-3M GOST E46 (AWS E6012, ISO E433AR24, DIN E4330AR7, EN E38AR12) OZS-12I GOST E46 (AWS E6012, ISO E433AR24, DIN E4330AR7) OZS-6 GOST E46 (AWS E6020, ISO E430RR12023, DIN E4300RR11120, EN E38ARR32) Thép kết cấu hợp UONI-13/45 GOST E42A (ISO E434B20, DIN E4340B10,EN E35AB22H10) kim thấp OZS-33 GOST E50A (AWS E7016, ISO E514B24, DIN E5140B10, EN E38AB12H10) Thép cacbon thấp MR-3 GOST E46 (AWS E6013, ISO E433R23, EN E38AR12) cho kết cấu quan OZS-12 GOST E46 (AWS E6013, ISO E432R12, DIN E4330R3, EN E38AR12) trọng UONI-13/55K GOST E46A (ISO E433B20H, DIN E4330B10H, EN E38AB22H10) UONI-13/55 GOST E50A (AWS E7015, ISO E514B20, DIN E5140B10, EN E380B22H10) Thép kết cấu hợp UONI-13/55K GOST E46A (ISO E433B20H, DIN E4330B10H, EN E38AB22H10) kim thấp cho kết UONI-13/55 GOST E50A (AWS E7015, ISO E514B20, DIN E5140B10, EN E380B22H10) cấu quan trọng Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 10 ĐHBK Hanoi 10
11. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P 2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấ p và thép kết cấ u hợ p kim thấp: •Công nghệ hàn hồ quang dưới lớp thuốc: – Thép cacbon thấp: –Với thép kết cấu hợ p kim thấp: –Lư u ý chế độ nhiệt hàn đối với các loại thép khác nhau: Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 11 Đ HBK Hanoi 11
12. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P 2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết cấ u hợ p kim thấp: • Hàn trong môi trường khí bả o vệ: – Thành phầ n khí: –Tạ p chất trong CO2 ảnh hưởng đáng kể đến tính chất kim loại m ối hàn. – Khi hàn bán tự động trong CO2 , dây hàn nhỏ (tối đa 1,2 hoặc 1,6 mm). Dây hàn thường là dây thép hợ p kim Cв-08Г C, Cв- 08Г 2C – Khi hàn thép hợ p kim thấp loại 14XГ C, 10XCHД, 15XCHД, cũ ng như thép cacbon thấp Cт 1 và Cт 2 (thép lặng), có thể dùng dây hàn Cв-12Г C. –Khi điện áp hồ quang tăng, các nguyên tố hợ p kim sẽ bị oxy hóa nhiều hơ n, làmNgô gi Lêả mThông, cơ B/m tính Hàn mCNKL,ối hàn. 12 Đ HBK Hanoi 12
13. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P 2.1.3 Công nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kết cấu hợp kim thấp: •Hàn điện xỉ: –Sử dụng rộng rãi cho hàn các kết cấu tấ m dày từ thép cacbon thấp và thép hợp kim thấp. – Độ bền mối hàn: thông qua hợp kim hóa từ dây hàn và kim loại cơ bản. –Nhiệt luyện sau khi hàn: giả m ứng suất dư, cải thiện tổ chức kim loại và tính chất liên kết hàn. – Dây hàn và thuốc hàn: chọn theo thành phần và tính chất kim loại cơNgô b ảLên. Thông, B/m Hàn CNKL, 13 Đ HBK Hanoi 13
14. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.1 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON THẤ P VÀ THÉP KẾ T CẤ U HỢ P KIM THẤ P 2.1.4 Công nghệ hàn thép kết cấu hợ p kim thấp điển hình: •Hàn thép kết cấu bền ăn mòn khí quyển COR-TEN (thép ASTM A374/375), 10XCHД, 15XCHД, SM490A, Fe 355W (TCVN 6521: 1999) – Độ bền tối thiểu 480 MPa, Cr và Cu (Ni): chống ăn mòn cao trong khí quyển. Nhà cao tầng và cầu. Thành phần % tiêu biểu: max. 0,12C; 0,25÷0,75Si; max 0,60Mn; max 0,05S; 0,07÷0,15P; 0,30÷1,25Cr; 0,25÷0,55Cu; max 0,65Ni. –Chọ n vật liệu hàn: • Thép cacbon thấp chịu lạnh, thép chịu lạnh chứa 2,25%;3,5%; 5%; 9% Ni; thép cốt bê tông (TCVN 3104:1979 và TCXD 227:1999). Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 14 Đ HBK Hanoi 14
15. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.2 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP HỢ P KIM VI LƯỢNG 2.2.1 Thành phầ n và tính chất kim loại cơ bả n –AISI: gọi là thép HSLA. –Thự c chất chỉ là thép cacbon thấ p chứ a một lượng nhỏ Nb, Ti, V, Al, Ta, và Zr (dạ ng cacbit, nitrit hoặ c cacbonitrit). TCVN 6259-7 : 1997 gọi là thép cacbon thấ p cường độ cao. –Tổ ng lượng các nguyên tố h ợ p kim vi lượng không vượt quá 0,15% (chúng làm tă ng tính dẻ o và giả m nhiệt độ chuyể n tiế p củ a thép). –Không có quy định chặt chẽ đối với thành phầ n hóa họ c củ a chúng –Tiêu biểu: C tối đ a 0,22%; Mn 1,0÷1,5%; Si khoả ng 0,3%; S, P tối đ a 0,04% từ ng nguyên tố. Loại thép Độ b ề n Giới hạ n chả y Độ dãn dài tương Đặc điể m hợ p kim hóa [MPa] [MPa] đối min., 5d [%] Class 36 540÷638 353 22 Al, hoặ c V, Nb, Zr, Ti Class 40 540÷687 392 20 Al, Nb, V, Ti Class 45 569÷736 441 20 Al, Nb, V, Ti Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 15 Đ HBK Hanoi 15
16. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.2 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP HỢ P KIM VI LƯỢNG 2.2.1 Thành phần và tính chất kim loại cơ bản – Cacbon: tăng tỷ lệ peclit và độ bền; làm giả m độ dai va đập. Max. 0,20%. Mn làm mịn hạt perclit nhưng cũng có giới hạn trên nhất định. –Ferit được bền hóa bằng dung dịch rắn: –Ferit được bên hóa bằng pha phân tán: –Bề n hóa thép thông qua làm mịn hạt (cán có kiể m soát hoặc thường hóa): Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 16 Đ HBK Hanoi 16
17. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.2 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP HỢ P KIM VI L ƯỢNG 2.2.2 Tính hàn củ a thép hợ p kim vi lượng –Khóhàn hơ n so với thép cacbon thấ p: Mn C = C + + 3 .Nb v ới thép hợ p kim vi lượng Nb w 10 Mn V C = C + + + 3 .N v ới thép hợ p kim vi lượng V-N w 10 3 •Cw = 0,35÷0,45, cầ n có qd ≤ 35 kJ/cm khi hàn dưới lớ p thuố c và hàn trong môi trường CO2 . •Khi Cw > 0,45, chỉ nên hàn bằ ng quá trình hàn hồ quang tay b ằ ng các que hàn có độ b ề n và độ dai va đập tương đương với kim loại cơ bả n. Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 17 Đ HBK Hanoi 17
18. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.2 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP HỢ P KIM VI LƯỢNG 2.2.3 Công nghệ hàn thép hợ p kim vi lượng •Không cần nung nóng sơ bộ khi chiều dày nhỏ •Sử dụng mọi loại quá trình hàn hồ quang V ật liệu tấ m ASTM A572, cấp thép Loại que hàn theo AWS Gr. 42, 45 E 7016, E 7018 Gr. 50, 55 E 7016, E 7018 Gr. 60, 65 E 8016-C3, E 8018-C3 SAW: dây hàn nồng độ Mn trung bình. FCAW: dây hàn E 70T-1, E 70T-4 GMAW: dây hàn E 70S-3 và E 70S-1B Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 18 Đ HBK Hanoi 18
19. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.3 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON TRUNG BÌNH VÀ THÉP CACBON CAO 2.3.1 Công nghệ hàn thép cacbon trung bình •Vai trò của cacbon đối với nứt khi hàn: •Các biện pháp vật liệu, công nghệ, kết cấu: Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 19 Đ HBK Hanoi 19
20. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2.3 CÔNG NGHỆ HÀN THÉP CACBON TRUNG BÌNH VÀ THÉP CACBON CAO 2.3.2 Công nghệ hàn thép cacbon cao • Không nên hàn. Tuy nhiên có thể hàn sửa chữa: o 1. Tp và Tip 200÷315 C, nguội chậ m sau khi hàn. 2. Các quá trình hàn ít hydro. 3. Các biện pháp giả m lượng kim loại cơ bản hòa tan vào mối hàn. 4. Thép cacbon cao cần được hàn ở trạng thái ủ, sau đó cần được nhiệt luyện giả m ứng suất dư Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, 20 Đ HBK Hanoi 20