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鈦洛科學器材(上海)有限公司

碳當量基本原理用于預測鋼性質

時間:2021-11-16閱讀:138
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修復天然氣或輸油管線時,需要確保新焊縫牢固。在基本層面上,焊縫的完整性依賴于兩段管道*兼容。如果兩段管道的性質不同,或在焊接過程期間變脆,焊接將會失敗,從而帶來潛在的災難性后果。

因此,需要確保使用正確鋼號。但是僅依靠牌號會存在風險,因為即使在同一個牌號內,精確成分也存在足夠差異,從而導致焊接完整性問題。為此,必須單獨測量每個部件的精確成分,才能*理解部件的性質。

這便是碳當量概念的由來。通過碳當量,可獲得詳細的材料成分,并將這些信息轉化為有用信息,以用于評價材料的可焊性。

碳當量對于預測鋼性質至關重要

當不僅僅將碳用作合金元素時,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。

,鐵或鋼中的碳含量會影響其強度和脆度,以及材料的加工和焊接方式。然而,碳不是的合金元素,其他元素對材料性質也有貢獻。

難題在于,需考慮每個元素的影響以及其如何單獨與所有其他元素相互作用。因此,轉而使用碳當量概念,采用一個公式將所有的合金元素“轉換"成碳當量百分比。該想法是將除碳之外的合金元素的百分比轉換成碳當量百分比,因為與其他鐵-合金相相比,鐵-碳相更容易被理解。該單一數值隨后可被用于評價性質,如下表所示的可焊性:

碳當量(CE)

可焊性

達 0.35

0.36–0.40

很好

0.41–0.45

良好

0.46–0.50

一般

超過 0.50

不良

從表中可以看出,CE數值越大,可焊性越差。如此說來,如何得出這個數值?以下便是碳當量方程的由來:

1.  國際焊接學會(IIW)CE:CE = (%C)+((%Mn)/6)+(((%Cr)+(%Mo)+(%V))/5)+(((%Cu)+(%Ni))/15)
2.  日本焊接學會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) 

上文展示了五個方程;實際上,需使用與鋼種非常匹配的方程。

可發現每個方程使用已測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,出現在個方程中的(錳%/6)使用錳百分比,但將其除以6,從而縮小其效應。


為什么有多個方程?

在一定時間段內,創建新方程,以提高不同鋼種的精度,如低碳鋼。此外,還可將此等方程擴展至估算鋼的氫裂易感性。


應該選擇哪個方程?

國際焊接學會所采用的個方程。但是,如果分析低碳鋼,則PCM和CEM表達式更合適。然而,第二個PCM方程被用于管線制造中所使用的現代鋼,其中碳含量通常小于0.11%(重量百分比)。


實際上需要在管道中測量什么?

為了精確確定管線的可焊性,需要測量PCM方程中的元素:

碳、硅、鉻、銅、鎳、鉬、釩和硼。

可能還需要測量磷和硫以進行更全面的分析。如果需要識別雙相鋼,則需要測量氮。


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