Zona-zahvaćena toplinom (HAZ) područje je osnovnog metala u blizini zavara koje je zagrijano na temperature ispod tališta, ali dovoljno visoke da izmijene njegovu mikrostrukturu i svojstva. Za grede A572 H-visoka-čvrstoća, fino{5}}zrnata mikrostruktura postignuta kontroliranim valjanjem može se degradirati u ZUT-u ako zavarivanje nije ispravno kontrolirano. Upravljanje HAZ-om je stoga ključno za osiguranje integriteta zavarenog spoja.
1. Mikrostrukturne promjene u HAZ-u A572:
During welding, the HAZ experiences a rapid thermal cycle: intense heating followed by rapid cooling. The peak temperature and cooling rate vary with distance from the weld fusion line.
Područje ogrubljivanja zrna (najbliže zavarivanju): Zagrijano na temperature iznad približno 1100 stupnjeva (2012 stupnjeva F), gdje zrna austenita rastu velika. Nakon brzog hlađenja, ta se gruba zrna mogu transformirati u krte mikrostrukture poput gornjeg bainita ili čak martenzita ako je sposobnost kaljenja dovoljno visoka (pod utjecajem ugljičnog ekvivalenta).
Područje rafiniranog zrna (dalje van): Zagrijano u područje austenita, ali nedovoljno visoko za prekomjerni rast zrna. Nakon hlađenja, ovo područje može zapravo imati finiju veličinu zrna od osnovnog metala, potencijalno povećavajući čvrstoću, ali moguće smanjujući žilavost.
Kaljeno ili-ostarjelo područje (najudaljenije): Zagrijano ispod niže kritične temperature (Ac1). U A572 to može uzrokovati prekomjerno-starenje taloga za ojačavanje (Cb/V karbidi), njihovo otapanje i smanjenje učinka taložnog stvrdnjavanja, čime se stvara lokalizirana meka zona.
2. Potencijalni problemi HAZ-a u gredama A572 H-:
Tvrdoća i pucanje: krupno{0}}ZUT s martenzitom može biti vrlo tvrd i osjetljiv na hladno-pukotine izazvane vodikom, posebno u ograničenim debelim dijelovima materijala Gr.60.
Gubitak žilavosti: Područje grubog zrna obično ima nižu žilavost zareza (Charpy udarna energija) od osnovnog metala.
Omekšavanje (prekomjerno-starenje): Gubitak taložnog otvrdnjavanja može stvoriti usku traku s granicom tečenja ispod specifikacije osnovnog metala, što potencijalno predstavlja problem za jako opterećene spojeve visoke -čvrstoće.
3. Strategije upravljanja za očuvanje svojstava ZUT-a:
Kontrola unosa topline: korištenje ispravnih parametara zavarivanja (amperaža, napon, brzina kretanja) za postizanje specificiranog unosa topline (u kJ/mm ili kJ/in). Previsok unos topline povećava veličinu grubo{1}}zone i težinu prekomjernog-starenja. Prenizak unos topline povećava stope hlađenja, potičući čvrste, lomljive mikrostrukture.
Predgrijavanje i međuprolazna kontrola temperature: Ovo je najučinkovitiji alat. Prethodno zagrijavanje usporava brzinu hlađenja zavara i ZUT-a. Ovo ima višestruke prednosti:
Omogućuje difuziju vodika iz ZUT-a, smanjujući rizik od pucanja.
Smanjuje tendenciju stvrdnjavanja, potičući stvaranje mekših, duktilnijih mikrostruktura (npr. finog perlita/ferita umjesto martenzita).
Minimizira toplinska naprezanja.
Potrebna temperatura predgrijanja za grede A572 H- određena je stvarnim ekvivalentom ugljika (od MTC-a), debljinom materijala i razinom vodika u potrošnom materijalu, prema tablicama AWS D1.1.
Upotreba potrošnog materijala za zavarivanje s niskim-vodikom: elektrode i žice klasificirane kao "nisko-vodika" (npr. E7018, E81T1-K2) smanjuju uvođenje vodika, primarnog agensa hladnog pucanja.
Toplinska obrada nakon-zavarivanja (PWHT): nije rutinska za A572, ali se može specificirati za vrlo debele, vrlo ograničene spojeve (npr. u teškim okvirima ili nuklearnim objektima). PWHT (žarenje za ublažavanje naprezanja) temperira svaki tvrdi martenzit, smanjuje zaostala naprezanja i može povratiti dio žilavosti. Međutim, može se dodatno taložiti tijekom-starenja, uzrokujući dodatno omekšavanje.
Redoslijed i tehnika zavarivanja: Pravilan redoslijed smanjuje ograničenje i zaostalo naprezanje. Tehnike poput kaljenog zavarivanja mogu se koristiti za pročišćavanje zrnate strukture ZUT prethodnog zavara.
4. Razmatranja dizajna za smještaj ZUT:
Detalji spoja: Lociranje zavara dalje od područja najvećeg naprezanja (npr. rubovi grede na sredini -raspona) kada je to moguće.
Dizajn veze: Korištenje "opraštajućih" vrsta veza koje dopuštaju neke deformacije. Razumijevanje da je ZUT, čak i ako je malo omekšan, očvrsnut-tijekom izrade i ograničen okolnim jačim osnovnim metalom. Za A572, smanjenje čvrstoće obično nije dovoljno značajno da ugrozi konstrukcijsku čvrstoću ako se slijede odgovarajući postupci.
Tablica: Prakse upravljanja ZUT-om za grede A572 H-
| Cilj | Primarna metoda | Ključni parametar/standard |
|---|---|---|
| Spriječite vodikovo pucanje | Predgrijavanje i potrošni-vodik | AWS D1.1 Tablice temeljene na CE i debljini. |
| Kontrola ZUT Mikrostruktura | Optimizirajte unos topline | WPS navodi maksimalni unos topline (npr. 2,5 kJ/mm). |
| Poboljšajte HAZ žilavost | Tehnika temper bead, PWHT (ako je navedeno) | Kvalifikacija posebnog postupka. |
| Smanjite omekšavanje | Koristite manji unos topline, izbjegavajte pretjeranu PWHT | Smjernice-za zavarivanje specifične za materijal. |
Zaključno, ZUT greda A572 H- neizbježna je posljedica zavarivanja, ali njegovi potencijalno štetni učinci dobro su-razumljivi i mogu se kontrolirati. Kroz discipliniranu primjenu odgovarajućeg predgrijavanja, kontroliranog unosa topline i tehnika s niskim -vodikom, proizvođači osiguravaju da ZUT zadrži odgovarajuću čvrstoću i žilavost, čuvajući cjelokupnu izvedbu zavarenog konstrukcijskog okvira.