Chìa khóa để xác định xem điện cực hàn có tương thích với kim loại cơ bản hay không là kiểm tra thành phần hóa học, tính chất cơ học, khả năng hàn và khả năng tương thích với môi trường sử dụng. Điều này đảm bảo rằng kim loại mối hàn và kim loại cơ bản được phối hợp về độ bền, độ dẻo dai và hệ số giãn nở nhiệt, ngăn ngừa nứt hoặc hư hỏng sớm.
1. Khả năng tương thích thành phần hóa học: Ngăn ngừa sự không tương thích luyện kim
Tương đương cacbon (Ceq): Sự chênh lệch về đương lượng cacbon giữa kim loại cơ bản và kim loại mối hàn phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,05% để tránh hiện tượng giòn ở vùng bị ảnh hưởng nhiệt.
Phối hợp nguyên tố hợp kim:
Thép cacbon/thép hợp kim-thấp → Chọn dòng E50 (ví dụ: E5015);
Thép khuôn H13 → Ưu tiên E309L-16 hoặc ENiCrFe-2, sử dụng lớp đệm austenit để hấp thụ ứng suất;
Thép không gỉ Austenitic (304/316) → Sử dụng E308L-16 để đạt được mức carbon cực thấp;
Hợp kim dựa trên niken{0}}→ Sử dụng ENiCrFe-2, có thành phần tương tự và khả năng chống nứt vượt trội.
2. Kết hợp đặc tính cơ học: Cân bằng độ bền và độ dẻo dai
|
Loại vật liệu cơ bản |
Điện cực được đề xuất |
Cân nhắc về sức mạnh phù hợp |
|
Thép cacbon Q235/Q345 |
E5015 (J507) |
Độ bền kéo của mối hàn Lớn hơn hoặc bằng 490MPa, tương đương với vật liệu cơ bản |
|
20CrMo và các loại thép hợp kim khác |
E5018 (J507Fe) |
Bột sắt cải thiện hiệu quả lắng đọng, phù hợp với độ bền và độ dẻo dai tốt |
|
Thép khuôn H13 (50HRC) |
E309L-16 |
Không cần cường độ bằng nhau, nhấn mạnh vào khả năng đệm ứng suất và khả năng chống nứt |
|
Thép không gỉ 304 |
E308L-16 |
Cường độ năng suất Lớn hơn hoặc bằng 205MPa, đáp ứng-điều kiện làm việc ở nhiệt độ cao |
Nguyên tắc chính: Tránh “cường độ cao với cường độ thấp” dẫn đến căng thẳng kiềm chế quá mức hoặc “cường độ thấp với cường độ cao” gây ra các khớp yếu.
3. Sự phù hợp giữa hệ số giãn nở nhiệt và độ dẫn nhiệt
Sự chênh lệch quá mức có thể dễ dẫn đến nứt ứng suất nhiệt: Để hàn thép cacbon và thép không gỉ → sử dụng E309L{2}}16 làm vật liệu chuyển tiếp vì hệ số giãn nở nhiệt của nó vừa phải; Để hàn thép khuôn và hợp kim gốc niken → sử dụng ERNiCr-3 hoặc ENiCrFe-2, có hệ số giãn nở nhiệt gần hơn.
Ví dụ: Khi kết nối ống dẫn nóng (thép carbon) với vòi phun (H13), sử dụng E309L-16 có thể làm giảm căng thẳng nhiệt một cách hiệu quả.
4. Khả năng thích ứng môi trường dịch vụ
|
Điều kiện môi trường |
Yêu cầu phù hợp |
Điện cực được đề xuất |
|
High Temperature Conditions (>300 độ) |
Chống-oxy hóa, chống-leo |
E309L-16, ENiCrFe-2 |
|
Đi xe đạp nhiệt thường xuyên |
Độ dẻo dai cao, độ co thấp |
ENiCrFe-2, E308L-16 |
|
Môi trường có độ ẩm cao (ví dụ: Mùa mưa Vũ Hán) |
Hydro thấp, chống ẩm tốt |
E5015, E5018 (Sử dụng sau khi sấy khô) |
5. Các bước phán đoán thực tế
Xác nhận cấp vật liệu cơ bản: Xác định thông qua thông số kỹ thuật vật liệu hoặc phân tích quang phổ;
Kiểm tra hướng dẫn về điện cực: Xác minh vật liệu cơ bản được khuyến nghị, tính chất cơ học và các yêu cầu sấy khô;
Đánh giá các điều kiện vận hành: Liệu nó có liên quan đến nhiệt độ cao, áp suất cao hay chu trình nhiệt hay không;
Xác minh tính khả thi của quy trình: Liệu nó có hỗ trợ làm nóng sơ bộ, hàn nhiều-lớp và vận hành-tại chỗ hay không.
Tiêu chuẩn cuối cùng: Sau khi hàn, MT + UT không phát hiện thấy vết nứt nào và độ cứng Nhỏ hơn hoặc bằng 350HV, cho thấy khớp thành công.
