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Apr 05, 2023

Angolo dei materiali di consumo: risoluzione dei problemi relativi alle crepe di saldatura con il cromo 4150

Q: We currently manufacture a product that comprises a 4150 steel pipe that is

D: Attualmente produciamo un prodotto che comprende un tubo in acciaio 4150 di 30 pollici di diametro e 2 pollici di spessore, saldato a una piastra di acciaio 1018 di 3 pollici di spessore. Il tubo ha un diametro di 3/8 pollici. smussato e lo uniamo mediante una saldatura a triplo passaggio. Recentemente siamo passati da un metallo d'apporto ER80 contenente l'1% di nichel a un metallo d'apporto ER70S-6. Ora stiamo riscontrando crepe nella saldatura che corrono adiacenti alle estremità della saldatura sul lato 4150 e talvolta nel metallo saldato. Usiamo un preriscaldamento di 400 gradi F. Hai qualche suggerimento su come possiamo eliminare le screpolature?

R: Questo problema non è affatto raro quando si salda su cromo-molibdeno (CrMo) o acciai ad alta resistenza e bassolegati. Per prima cosa devi comprendere le proprietà del materiale.

L'acciaio AISI/SAE 1018 rientra nella qualità a basso contenuto di carbonio (da 0,05 a 0,3% di carbonio) e ha un intervallo di carbonio compreso tra 0,14 e 0,2%. Ha un carico di snervamento minimo (YS) di 53.700 PSI e un carico di rottura a trazione (UTS) di 63.800 PSI. Poiché il contenuto di carbonio è relativamente basso e non sono presenti altri elementi leganti significativi che potrebbero aumentare drasticamente l'equivalenza del carbonio, non c'è molto altro da considerare durante la saldatura. Tuttavia, a causa dello spessore dell'applicazione, consigliamo un po' di preriscaldamento della saldatura.

AISI/SAE 4150 è considerato un acciaio legato al CrMo della serie 41XX. Vari gradi hanno composizioni di lega leggermente diverse e sono identificati dagli ultimi due numeri del designatore SAE, che rappresenta il contenuto di carbonio. È anche considerato un acciaio a medio contenuto di carbonio (dallo 0,3 allo 0,8% di carbonio) con lo 0,48-0,53% di carbonio, da cui il "50" nel nome. Le proprietà meccaniche sono maggiori rispetto all'acciaio 1018. L'acciaio 4150 ha un YS minimo di 55.100 PSI e un UTS di 106.000 PSI allo stato ricotto. A causa dell'elevato contenuto di carbonio con l'aggiunta di leghe e di un'equivalenza di carbonio calcolata di circa 0,88, è necessario il preriscaldamento prima di qualsiasi saldatura insieme a considerazioni dopo la saldatura.

Per quanto riguarda la tua candidatura, tre cose la rendono più impegnativa. Innanzitutto, il notevole spessore del materiale equivale a velocità di raffreddamento elevate. In secondo luogo, un acciaio legato ad alta resistenza ha tipicamente una microstruttura suscettibile alla formazione di martensite e alla fessurazione potenzialmente indotta dall’idrogeno. In terzo luogo, una struttura di saldatura tubo-piastra è considerata una configurazione di giunto saldato altamente vincolato.

Hai affermato che in precedenza utilizzavi un prodotto ER80 che conteneva l'1% di nichel e che non hai mai subito crepe. A seconda dei parametri di saldatura, dell’apporto termico e delle dimensioni della saldatura, il contenuto di nichel può essere responsabile della resistenza alla fessurazione postsaldatura. Il passaggio all'elettrodo ER70S-6 non dovrebbe aver causato problemi poiché la piastra 1018 è il materiale determinante per le considerazioni sull'abbinamento del metallo d'apporto. Ricorda, la regola generale è abbinare il materiale a resistenza inferiore.

Mancano alcune variabili che potrebbero aiutarci ad analizzare il problema, come la condizione del materiale di base (ovvero, ricotto o normalizzato), il tipo di gas di protezione, il tipo o il processo dell'elettrodo di saldatura, la dimensione del cordone di saldatura, la tecnica e tutti i parametri di saldatura correlati. Inoltre, quale procedura postsaldatura hai seguito?

Data l'elevata equivalenza di carbonio del materiale 4150 e lo spessore di 2 pollici, si consiglia di applicare un preriscaldamento minimo di 600 gradi F prima di qualsiasi attività di saldatura, inclusa la puntatura. Spesso le persone saltano il preriscaldamento prima della puntatura e dell'installazione. La saldatura a punti è ancora considerata saldatura e, con la temperatura estrema dell'arco di saldatura e il materiale di base freddo, la saldatura a punti si raffredda incredibilmente velocemente insieme alla zona alterata dal calore (HAZ), provocando piccole crepe nel materiale sensibile. Una volta che si è formata una crepa, non c'è nulla che impedisca che si propaghi e causi un guasto.

Prima del montaggio, applicare un preriscaldamento di ammollo uniforme e accurato. Saldare i componenti in posizione mantenendo il preriscaldamento minimo. Saldare completamente il giunto prima che sia consentito il raffreddamento, utilizzando cordoni di saldatura equivalenti a ¼ - 5/16 pollici. filetto. Assicurarsi che le saldature siano continue attorno al tubo, se possibile, oppure saldare sezioni opposte per bilanciare le sollecitazioni da ritiro della saldatura.