Bài giảng Công nghệ hàn thép cacbon và thép kết cấy hợp kim thấp

Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 1 N g ô Lê Thô ng , B/ m H à n C N K L, ĐH B K H a n oi 1 C HƯƠN G 2: C Ô N G N G HỆ H À N T H É P C A C B O N V À T H É P KẾT CẤU HỢP K I M T HẤP 2.1 C ô n g ng hệ hàn thép cacb o n thấp và thép kế t cấu hợp kim thấp 2.2 C ô n g ng hệ hàn thép hợp k i m vi lượn g 2.3 C ô n g ng hệ hàn thép cacb o n tru n g bìn h và thép cacbo n cao Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 2 N g ô L ê T h ô n g, B/ m H à n C N K L , ĐH B K H a n oi 2 2 .1 C Ô N G N G H Ệ H À N T H É P C A C B O N T HẤ P V À T H É P K ẾT CẤU HỢ P KI M T HẤ P 2.1.1 T h à n h phần v à tính chấ t ki m loạ i cơ bản 2.1.2 Sự hìn h thà n h m ố i hà n và vù n g ản h hưởn g n hiệ t 2 .1.3 C ô n g n g hệ h à n thé p cac b o n thấp và thé p kế t cấu hợp kim thấp 2.1.4 C ô n g n g hệ h à n m ộ t số loạ i th é p kế t cấu hợp ki m thấp đ iển hình Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 3 N g ô Lê Thông, B/ m Hàn CN K L, ĐH B K Hanoi 3 2.1 C Ô N G N G HỆ H À N T H É P C A C B O N T HẤP V À T H É P KẾT CẤU HỢP KIM T HẤP 2.1.1 T hành phần và tính chấ t kim loạ i cơ bản • Nồng độ cacbon trong thép cacbon: 0,06÷0,9 % (chế tạo máy); • T hép cacbon kết cấu thông thường: <0,25 % • T hép sôi: max. 0,07 % S i. Thép lặng min . 0,12 % Si. 1. T hép cacbon kết cấu thông thường (thép thông dụng): 2. T hép cacbon kết cấu chấ t lượng tố t (thép chất lượng cao): 3. T hép kế t cấu hợp ki m thấp (thép hợp kim thấp ít cacbon, thép hợp ki m thấp độ bền cao): Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 4 N g ô Lê Thông , B/ m Hàn C N K L, ĐH B K Hanoi 4 2.1 C Ô N G N G HỆ H À N T H É P C A C B O N T HẤP V À T H É P KẾT CẤU HỢP KIM T HẤP 2.1.2 Sự hình thành mố i hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt M ố i hàn a) Tổ chức thô đại ki m loại cơ bản và kim loại mố i hàn b) Mộ t phần tổ chức ki m loại mố i hàn 1 – Vùng hạt m ịn phát triển theo lớp (bề mặ t kế t tinh phẳng); 2 – Kế t tinh dạng hình ki m; 3 – Kế t tinh dạng hình kim – nhánh cây; 4 – Các hạt ki m loại nóng chảy bị quá nhiệt. Cấu trúc kim loại mố i hàn khi kết tinh Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 5 Ngô Lê Thông, B/ m Hàn C N K L, ĐH B K Hanoi 5 2.1 C Ô N G N G HỆ H À N T H É P C A C B O N THẤP V À T H É P KẾT CẤU HỢP KIM T HẤP 2.1.2 Sự hình thành mố i hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt V ù ng ảnh hưởng nhiệt càng hẹp càng tốt. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 6 N g ô Lê Th ôn g , B/ m Hà n C N K L, ĐH B K H a n oi 6 2 .1 C Ô N G N G HỆ H À N T H É P C A C B O N T HẤP V À T H É P KẾT CẤU HỢP KIM T HẤP 2.1.3 C ô n g nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kế t cấu hợp kim thấp: • Tính hàn tố t. • Cơ tính liên kế t hàn phụ thuộc vào: – T hành phần hóa học mố i hàn Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 7 N g ô Lê Thông , B/ m Hàn C N K L, ĐH B K H anoi 7 2.1 C Ô N G N G HỆ H À N T H É P C A C B O N T HẤP V À T H É P KẾT CẤU HỢP KIM T HẤP 2.1.3 C ô ng nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kế t cấu hợp kim thấp: • Tính hàn tốt. • Cơ tính liên kế t hàn phụ thuộc vào: – Tổ chức ki m loại mố i hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt – C hế độ nhiệt kh i hàn: Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 8 N gô Lê Thông, B/ m Hàn C N K L, ĐH B K Hanoi 8 2.1 C Ô N G N G HỆ H À N T H É P C A C B O N THẤP V À T H É P KẾT CẤU HỢP KIM T HẤP 2.1.3 C ông nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kế t cấu hợp kim thấp: • Đặc điểm công nghệ và kỹ thuật hàn – Sử dụng đồ gá hàn hoặc hàn đính để gá lắp hàn. X e m lại phần hàn đính (học kỳ trước). – Là m sạch trước khi hàn. – Sử dụng các loại quá trình hàn nóng chảy: chú ý tỷ lệ tham gia của ki m loại cơ bản vào mố i hàn khi hàn thép kết cấu hợp ki m thấp. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 9 N g ô L ê T h ô n g , B/ m H à n C N K L , Đ H B K H a n o i 9 2 . 1 C Ô N G N G H Ệ H À N T H É P C A C B O N T H Ấ P V À T H É P K Ế T CẤU H Ợ P K I M T H Ấ P 2. 1. 3 C ô n g n g h ệ h à n th é p ca c b o n thấp v à th é p k ế t c ấu hợ p k im t h ấp : • C ô n g n g h ệ h à n hồ q u a n g ta y: – K ế t cấu th ô n g t hư ờ n g từ t hé p ca c b o n t hấp: – V ớ i t h é p kế t cấu hợp k im t hấp: – V ớ i kế t cấu q u a n t rọn g từ cả 2 lo ạ i t hé p đó: Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 10 Ngô Lê Thông, B/m Hàn CNKL, ĐHBK Hanoi 10 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: UONI-13/55K GOST E46A (ISO E433B20H, DIN E4330B10H, EN E38AB22H10) UONI-13/55 GOST E50A (A WS E7015, ISO E514B20, DIN E5140B10, EN E380B22H10) Thép kết cấu hợp kim thấp cho kết cấu quan trọng MR-3 GOST E46 (AWS E6013, ISO E433R23, EN E38AR12) OZS-12 GOST E46 (A WS E6013, ISO E432R12, DIN E4330R3, EN E38AR12) UONI-13/55K GOST E46A (ISO E433B20H, DIN E4330B10H, EN E38AB22H10) UONI-13/55 GOST E50A (A WS E7015, ISO E514B20, DIN E5140B10, EN E380B22H10) Thép cacbon thấp cho kết cấu quan trọng UONI-13/45 GOST E42A (ISO E434B20, DIN E4340B10,EN E35AB22H10) OZS-33 GOST E50A (A W S E7016, ISO E514B24, DIN E5140B10, EN E38AB12H10) Thép kết cấu hợp kim 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 (A WS E6012, ISO E433AR24, DIN E4330AR7, EN E38AR12) MR-3M GOST E46 (A WS E6012, ISO E433AR24, DIN E4330AR7, EN E38AR12) OZS-12I GOST E46 (A WS E6012, ISO E433AR24, DIN E4330AR7) OZS-6 GOST E46 (AWS E6020, ISO E430RR12023, DIN E4300RR11120, EN E38ARR32) Thép cacbon thấp Mác que hàn - Loại que hànKim loại cơ bản Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 11 N g ô L ê T h ô n g, B/ m H à n C N K L , ĐH B K H a n oi 1 1 2 .1 C Ô N G N G H Ệ H À N T H É P C A C B O N T HẤ P V À T H É P K ẾT CẤU HỢ P KI M T HẤ P 2.1.3 C ô n g n g hệ h à n thé p cac b o n thấp và thé p kế t cấu hợp kim thấp: • C ô n g ng hệ hàn hồ qu a n g dướ i lớp thuốc: – T h é p cac b o n thấp: – V ớ i thép kế t cấu hợp kim thấp: – Lưu ý chế độ nhiệ t hàn đố i vớ i các loạ i thép khác nhau: Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 12 N g ô L ê T h ô n g, B/ m H à n C N K L , ĐH B K H a n oi 1 2 2 .1 C Ô N G N G H Ệ H À N T H É P C A C B O N T HẤ P V À T H É P K ẾT CẤU HỢ P KI M T HẤ P 2.1.3 C ô n g n g hệ hà n thép cac b o n thấp và thé p kế t cấu hợp k i m thấp: • H à n tro n g m ôi trườn g k hí bảo vệ : – T h à n h phần k hí: – T ạp chấ t tron g C O 2 ản h hưởn g đá n g kể đến tính chấ t k i m loạ i m ố i hà n . – K hi hà n bán tự độn g tron g C O 2, dây hà n nhỏ (tố i đa 1,2 h oặc 1,6 m m ) . D â y hàn thườn g là dây thép hợp ki m C в - 0 8ГC, Cв - 0 8Г2 C – K hi hà n thép hợp ki m thấp loạ i 1 4 XГC, 10 X C HД , 1 5 X C HД , cũn g n hư thé p cac b o n thấp Cт1 v à Cт2 ( thép lặng), có thể d ù n g dây hà n Cв - 1 2ГC. – K hi đ iện áp hồ q u a n g tăn g , các n g u y ê n tố hợp k i m sẽ b ị o x y h ó a n hiều hơn, là m giảm cơ t ính mố i hà n. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 13 N g ô Lê Thông , B/ m Hàn C N K L, ĐH B K H anoi 13 2.1 C Ô N G N G HỆ H À N T H É P C A C B O N T HẤP V À T H É P KẾT CẤU HỢP KIM T HẤP 2.1.3 C ô ng nghệ hàn thép cacbon thấp và thép kế t cấu hợp kim thấp: • H à n đ iện xỉ: – Sử dụng rộng rãi cho hàn các kết cấu tấm dày từ thép cacbon thấp và thép hợp kim thấp . – Độ bền mố i hàn: thông qua hợp kim hóa từ dây hàn và ki m loại cơ bản. – N hiệ t luyện sau khi hàn: giảm ứng suất dư , cải thiện tổ chức ki m loại và tính chất liên kế t hàn. – D â y hàn và thuốc hàn: chọn theo thành phần và tính chấ t kim loạ i cơ bản. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 14 N g ô L ê T h ô n g , B/ m H à n C N K L, ĐH B K H a n oi 1 4 2 .1 C Ô N G N G HỆ H À N T H É P C A C B O N T HẤ P V À T H É P KẾT CẤU HỢP KIM T HẤP 2.1.4 C ô n g nghệ hàn thép kế t cấu hợp ki m thấp đ iển hình: • H à n thép kế t cấu bền ăn m ò n khí qu yển C O R - T E N (thép A S T M A 3 7 4/37 5), 10X C HД , 1 5 X C HД , S M 4 9 0 A, Fe 355 W (T C V N 6 5 2 1: 19 9 9) … – Độ bền tố i thiểu 480 M P a, Cr và C u ( N i): chốn g ăn m ò n cao trong kh í q u yển. N hà cao tầng và cầu. T h à n h phần % tiêu biểu: ma x . 0,12 C; 0,25 ÷ 0,75Si; ma x 0,6 0 M n; ma x 0,05 S; 0 ,07 ÷ 0,15 P ; 0,30 ÷ 1,25 Cr; 0,25 ÷ 0,55C u; ma x 0,65 Ni. – C họn vậ t liệu hàn: • T h é p cacbo n thấp ch ịu lạnh, thép ch ịu lạnh chứa 2,25% ; 3,5 % ; 5 %; 9 % Ni; thép cố t bê tông (T C V N 310 4:19 7 9 và T C X D 2 2 7:1 9 9 9). Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 15 N g ô L ê T h ô n g , B/ m H à n C N K L , Đ H B K H a n o i 1 5 2 . 2 C Ô N G N G H Ệ H À N T H É P H Ợ P K I M V I LƯỢN G 2. 2. 1 T h à n h p h ầ n v à tín h c h ấ t k i m loạ i cơ bản – A I S I : gọ i l à th é p H S L A . – T h ự c c h ấ t c h ỉ l à th é p c a c b o n t hấp c hứ a mộ t lượ n g n hỏ N b, Ti , V , A l , T a , v à Zr ( dạn g c a c b i t , n i tr i t h o ặ c ca c b o n it r it) . T C V N 6 2 5 9 - 7 : 1 9 9 7 gọ i l à th é p c a c b o n t h ấp cư ờ n g độ ca o. – T ổ n g lượ n g c á c n g u y ê n tố hợp k i m v i lượ n g k h ô n g vư ợ t q u á 0, 1 5 % (c h ú n g là m tăn g tín h d ẻo v à giảm n hiệ t độ c h u y ển t iếp củ a t h é p ) . – K h ô n g c ó q u y đ ịn h c h ặ t c h ẽ đố i v ớ i t h à n h p h ần h ó a họ c củ a c h ú n g – T i ê u b iểu: C tố i đ a 0 , 2 2 % ; M n 1 , 0 ÷ 1 , 5 % ; S i k h o ản g 0 , 3 % ; S , P tố i đ a 0 , 0 4 % từ n g n g u y ê n tố . A l , h o ặ c V , N b , Zr , Ti A l , N b , V , Ti A l , N b , V , Ti 2 2 2 0 2 0 3 5 3 3 9 2 4 4 1 5 4 0 ÷ 6 3 8 5 4 0 ÷ 6 8 7 5 6 9 ÷ 7 3 6 C l a s s 3 6 C l a s s 4 0 C l a s s 4 5 Đ ặ c đ iểm h ợ p k i m h ó aĐ ộ d ã n d à i tươ n g đ ố i mi n . , 5 d [ % ] G i ớ i h ạn c h ảy [ M P a ] Đ ộ b ền [ M P a ] L o ạ i t h é p Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 16 N g ô Lê Thôn g, B/ m H à n C N K L, ĐH B K H a n oi 16 2 .2 C Ô N G N G HỆ H À N T H É P HỢP K I M V I LƯỢN G 2.2.1 Thành phần và tính chấ t ki m loại cơ bản – C acbon: tăng tỷ lệ peclit và độ bền; làm giảm độ dai va đập. M a x. 0,20 %. M n là m m ịn hạ t perclit nhưng cũng có giớ i hạn trên nhấ t định. – Ferit được bền hóa bằng dung d ịch rắn: – Ferit được bên hóa bằng pha phân tán: – B ền hóa thép thông qua là m m ịn hạ t (cán có kiểm soát hoặc thườn g hóa): Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 17 N g ô L ê T h ô n g , B/ m H à n C N K L , Đ H B K H a n o i 1 7 2 . 2 C Ô N G N G H Ệ H À N T H É P HỢ P K I M V I LƯỢ N G 2. 2. 2 T í n h h à n củ a t h é p hợ p k i m v i lượ n g – K h ó h à n hơ n so vớ i th é p c a c b o n th ấ p : NbMnCC w .310 ++= NVMnCC w .3310 +++= v ớ i t h é p hợp k im v i lượ n g N b v ớ i t h é p hợp k im v i lượ n g V - N • C w = 0 ,3 5 ÷ 0 , 4 5 , cần c ó q d ≤ 3 5 k J / c m k h i h à n dư ớ i lớp th u ố c v à h à n t r o n g m ô i t rư ờ n g C O 2 . • K h i C w > 0 , 4 5 , c h ỉ n ê n h à n b ằn g q u á trìn h h à n hồ q u a n g ta y b ằn g c á c q u e h à n c ó độ b ền v à độ d ai v a đ ập tươ n g đươ n g vớ i k i m l o ạ i cơ b ản. Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 18 N g ô L ê T h ô n g , B/ m H à n C N K L, ĐH B K H a n oi 1 8 2 .2 C Ô N G N G HỆ H À N T H É P HỢ P K I M V I LƯỢN G 2.2.3 C ô n g nghệ hàn thép hợp ki m vi lượn g • K h ô n g cần nun g n ó n g sơ bộ khi chiều dày nhỏ • Sử dụn g mọ i loạ i quá trìn h hàn hồ quang E 7 0 1 6, E 7 0 1 8 E 7 0 1 6, E 7 0 1 8 E 8 0 1 6-C 3, E 80 1 8- C 3 G r. 42, 4 5 G r. 50, 5 5 G r. 60, 6 5 L oạ i que hàn theo A W SV ậ t liệu tấm A S T M A 5 7 2, cấp thép S A W : dây hàn nồn g độ M n trung bình. F C A W : dây hàn E 70 T-1 , E 70 T-4 G M A W : dây hàn E 70 S -3 và E 7 0 S-1 B Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 19 N g ô Lê Thông , B/ m Hàn C N K L, ĐH B K H anoi 19 2.3 CÔ N G N G HỆ H À N T H É P C A C B O N T R U N G BÌ N H V À TH É P C A C B O N C A O 2.3.1 C ô ng nghệ hàn thép cacbon trung bình • V ai trò của cacbon đố i vớ i nứ t khi hàn: • C ác biện pháp vật liệu, công nghệ , kết cấu: Công nghệ hàn điện nóng chảy HK9. 2005-06 20 N g ô Lê Thông , B/ m Hàn C N K L, ĐH B K H anoi 20 2.3 CÔ N G N G HỆ H À N T H É P C A C B O N T R U N G BÌ N H V À TH É P C A C B O N C A O 2.3.2 C ô ng nghệ hàn thép cacbon cao • Không nên hàn. Tuy nhiên có thể hàn sửa chữa: 1. T p và Tip 200÷315 o C , nguộ i chậm sau khi hàn. 2. Các quá trình hàn ít hydro. 3. Các biện pháp giảm lượng ki m loại cơ bản hòa tan vào mố i hàn. 4. Thép cacbon cao cần được hàn ở trạng thái ủ , sau đó cần được nhiệ t luyện giảm ứng suất dư