Svařování nových středně legovaných žáropevných ocelí T23, T24 a

Svařování nových středně legovaných žáropevných ocelí
T23, T24 a T911
V ČSN EN 1011-2 jsou uvedeny postupy pro vyhovující výrobu a kontrolu svarů středně legovaných žáropevných ocelí skupin 5 a 6. S využitím doporučení,
uvedených v normě 1011-2, byly úspěšně svařovány
středně legované žáropevné bainitické oceli T23, T24
a rovněž martenzitické oceli T911.
Výslednou teplotu předehřevu (Tp) ocelí T23 a T24
lze určit výpočtem nebo lépe z ARA diagramu.
Výpočtem nebo graficky lze stanovit teplotu předehřevu z parametrů uvažujících vliv ekvivalentu uhlíku
(chemické složení oceli TpCET), tloušťky (Tpd), obsahu difúzního vodíku (TpHD), tepelného příkonu
(TpQ), včetně stavu vnitřních napětí (dvou nebo tří
rozměrného odvodu tepla). Výsledná teplota předehřevu (Tp) je dána rovnicí:
Tp = TpCET + Tpd + TpHD + TpQ (°C). Po dosazení hodnot uvedených v EN 1011-2:2001 lze vypočítat teplotu předehřevu ze vzorce:
Tp = 697 . CET + 160 . tanh(d/35) + 62 . HD0,35 +
+ (53 . CET – 32) .Q – 328 (°C)
Vztah platí pro oceli s hodnotou meze kluzu max.
1000 MPa a CET 0,2 – 0,5 %, d 10 – 90mm, HD
1 – 30 ml/100g, Q 0,5 – 4 kJ/mm.
V EN 1011-2:2000 jsou uvedeny grafy, podle kterých
je možné stanovit pro výše uvedené parametry teplotu
předehřevu (interpassu) při svařování středně legovaných žáropevných ocelí. U ocelí náchylných k trhlinám za studena se doporučuje dohřev po svařování za
teploty předehřevu po dobu 2 hodin (podle SDPKOVO CET vyšší než 0,56).
Je doporučeno použít v návaznosti na CET a svařovanou kombinovanou tloušťku kaskádový způsob
svařování s využitím teploty předehřevu s vyšším tepelným příkonem při svařování.
Znamená to, že u středně legovaných žáropevných
ocelí získáme požadovanou bainitickou strukturu
v kombinaci s dobou ochlazování t8/5 svarového kovu.
Dobu ochlazování lze řídit teplotou předehřevu a tepelným příkonem. U žáropevných středně legovaných
ocelí je bainitická struktura určující pro dosažení požadované hodnoty meze pevnosti při tečení svarových
spojů. Osvědčuje se předepsat do WPS hodnotu t8/5
a dosáhnout tak po ochlazení kombinací teploty předehřevu a tepelného příkonu požadovanou strukturu
v TOO a ve svarovém kovu v návaznosti na přejímací
hodnoty tvrdosti a vrubové houževnatosti po svařování a tepelném zpracování spoje.
Z rozboru diagramů anizotermického rozpadu podchlazeného austenitu středně legovaných žáropevných
ocelí (CrMo, CrMoV, CrMoWV) vyplývá, že struk-
tura TOO může být po svařování v návaznosti na základní parametry (CET, d, HD, Q), martenziticko-bainitická, případně při vyšších teplotách předehřevu bainiticko-feritická. Z toho je zřejmé, že středně
legované žáropevné martenziticko-bainitické oceli
mohou být náchylné na vodíkem indukované trhliny
zákalného charakteru vzniklé mechanismem vzniku
trhlin za studena. Z hlediska možnosti vzniku trhlin za
studena indukovaných vodíkem je nutné zdůraznit
podstatný vliv relativní vlhkosti prostředí, ve kterém
jsou svařovány konstrukce ze žáropevných ocelí. Relativní vlhkost by neměla přesáhnout 50 %, jinak je
nebezpečí zvýšení obsahu difúzního vodíku ve svarovém spoji. Pro svařování je nutné použít přídavné materiály s velmi nízkým obsahem difúzního vodíku
a kontrolovat úplný teplotní režim včetně následného
tepelného zpracování.
Z ARA diagramu žáropevné CrMoWV bainitické
oceli T23 lze odečíst dobu ochlazování t8/5, k dosažení
optimální struktury horního bainitu 300s, s hodnotou
tvrdosti 310 HV, což je méně, než udává předpis (380
HV). Znamená to svařovat za teploty předehřevu 250
až 300 °C s dohřevem po svařování. Po svařování se
doporučuje ohřev na popouštěcí teplotu 540 až 560 °C
a dále na teplotu 740 °C. Popouštěním bainitu za teploty 740 °C se tvoří struktura popuštěného bainitu.
Tvrdost bainitu se snížila o 60 HV, tj. na hodnotu
260 HV (Rm 620MPa).
Obdobně je tomu u žáropevné CrMoV bainitické
oceli T 24, u které lze z ARA diagramu odečíst dobu
ochlazování t8/5 k dosažení struktury horního bainitu
200 s, s hodnotou tvrdosti 310 HV. Svařuje se za teploty předehřevu 200 až 280 °C s dohřevem po svařování. Před tepelným zpracováním se doporučuje me-
ziochlazení na teplotu 150 až 250 °C s následujícím
ohřevem na popouštěcí teplotu 740 °C. Popouštěním
bainitu za teploty 740 °C se tvoří struktura popuštěného bainitu. Tvrdost se snížila o 70 HV, tj na hodnotu 240 HV (Rm 600 MPa)
Znamená to, že u obou ocelí se tvrdost pohybuje v oblasti přípustné tvrdosti (max. povolená tvrdost je v tepelně nezpracovaném stavu před tepelným zpracováním 380 HV). U obou ocelí T23 a T24 nesmí
popouštěcí teplota po svařování překročit teplotu popouštění základních materiálů před svařováním.
U martenzitické oceli T911 dochází podle ARA diagramu při svařování k rozpadu austenitu (na F +C) řádově v hodinách. Znamená to svařovat s předehřevem
200 až 280 °C s dohřevem po svařování a ochlazením
na mezioperační teplotu 100 °C, ze které následuje
ohřev na popouštěcí teplotu 770 °C. Tvrdost se po svařování pohybuje okolo 400 HV. Popouštěním na teplotu 770 °C dojde v rámci čtvrtého stadia rozpadu martenzitu ke vzniku struktury vysoce popuštěného
martenzitu s karbidickými fázemi. Tvrdost se snížila
o 100 HV, tj. na hodnotu 300 HV (Rm 950 MPa).
Postup svařování středně legované žáropevné oceli T23
T
Postup svařování středně legované žáropevné oceli T24
T
T
Postup svařování martenzitické žáropevné oceli T911