कार्बन सामग्री Q345 स्टील की वेल्डेबिलिटी को कितना प्रभावित करती है?

कार्बन सामग्री Q345 स्टील की वेल्डेबिलिटी को कितना प्रभावित करती है?
कार्बन (सी) Q345 स्टील की वेल्डेबिलिटी को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख संवेदनशील तत्व है। इसकी सामग्री सीधे वेल्डिंग के दौरान दरार के जोखिम, संयुक्त कठोरता और प्रक्रिया की जटिलता को निर्धारित करती है, अन्य तत्वों (जैसे एमएन, पी और एस) की तुलना में कहीं अधिक प्रभाव के साथ। विशेष रूप से, Q345 स्टील की वेल्डेबिलिटी पर कार्बन सामग्री का प्रभाव मुख्य रूप से निम्नलिखित तीन प्रमुख पहलुओं में प्रकट होता है, जो एक महत्वपूर्ण "खुराक प्रभाव" प्रदर्शित करता है (कार्बन सामग्री जितनी अधिक होगी, नकारात्मक प्रभाव उतना ही अधिक स्पष्ट होगा):
1. वेल्ड कोल्ड क्रैकिंग के जोखिम के साथ कार्बन सामग्री सकारात्मक रूप से सहसंबद्ध है
कोल्ड क्रैकिंग (वेल्डिंग के बाद शीतलन प्रक्रिया के दौरान होने वाली दरारें, अक्सर गर्मी प्रभावित क्षेत्र या वेल्ड रूट में होती हैं) Q345 वेल्डिंग से बचने के लिए सबसे महत्वपूर्ण मुद्दा है, और कार्बन कोल्ड क्रैकिंग का प्राथमिक कारण है:
सख्त करने की प्रवृत्ति: कार्बन की मात्रा जितनी अधिक होगी, स्टील की कठोरता उतनी ही अधिक होगी। वेल्डिंग के दौरान, ऊष्मा प्रभावित क्षेत्र (HAZ) उच्च तापमान ऑस्टेनिटाइजेशन से गुजरता है जिसके बाद तेजी से ठंडा होता है, जो आसानी से एक कठोर और भंगुर मार्टेंसाइट संरचना (350 एचवी से अधिक कठोरता के साथ) बना सकता है। इससे इस क्षेत्र में कठोरता में भारी कमी आती है, और अवशिष्ट वेल्ड तनाव के कारण सीधे तौर पर दरार पड़ सकती है।
उदाहरण के लिए, यदि Q345 की कार्बन सामग्री 0.16% से बढ़कर 0.20% (मानक ऊपरी सीमा के करीब) हो जाती है, तो HAZ में मार्टेंसाइट सामग्री 30% से अधिक बढ़ सकती है, जिससे कोल्ड क्रैकिंग का खतरा 2-3 गुना बढ़ जाता है।
Hydrogen-induced cracking: Carbon combines with diffusible hydrogen in the weld to form gases such as CH₄, which accumulate at the grain boundaries between the weld metal and the HAZ. When the hydrogen concentration exceeds a critical value (typically >5 एमएल/100 ग्राम), यह अवशिष्ट तनाव के साथ प्रतिक्रिया करके दरारें पैदा करता है। कार्बन सामग्री जितनी अधिक होगी, हाइड्रोजन "फ़ँसाने का प्रभाव" उतना ही मजबूत होगा और दरार की संवेदनशीलता उतनी ही अधिक होगी। इसलिए, GB/T 1591-2018 सख्ती से निर्धारित करता है कि Q345 की कार्बन सामग्री 0.20% से कम या उसके बराबर होनी चाहिए (मोटाई 60 मिमी से कम या उसके बराबर)। अनिवार्य रूप से, इसका उद्देश्य कार्बन को नियंत्रित करके कोल्ड क्रैकिंग के जोखिम को स्वीकार्य सीमा के भीतर रखना है। यदि कार्बन सामग्री 0.20% से अधिक है, तो प्रीहीटिंग (150-250 डिग्री) और पोस्ट-हीटिंग (2 घंटे के लिए 250 डिग्री) के साथ भी, क्रैकिंग से पूरी तरह से बचना मुश्किल है।

द्वितीय. बढ़ी हुई कार्बन सामग्री वेल्डेड जोड़ों की कठोरता को काफी कम कर देती है।

Q345 वेल्डिंग के लिए मुख्य आवश्यकता "आधार धातु के साथ संयुक्त गुणों का मिलान" (विशेष रूप से कम तापमान कठोरता) है, और कार्बन सामग्री इस संतुलन को बाधित करने के लिए महत्वपूर्ण है:

Weld metal toughness: During welding, carbon in the wire/electrode transfers to the molten pool. If the base metal carbon content is too high (e.g., >0.18%), वेल्ड धातु कार्बन समकक्ष (सीईक्यू) मानक से अधिक हो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप वेल्ड माइक्रोस्ट्रक्चर में नेटवर्क कार्बाइड का निर्माण होगा और प्रभाव ऊर्जा अवशोषण (एकेवी) कम हो जाएगा। मापे गए डेटा से पता चलता है कि जब Q345 बेस मेटल की कार्बन सामग्री 0.14% से 0.20% तक बढ़ जाती है, तो -20 डिग्री पर वेल्ड का Akv मान 50J से 30J से नीचे (34J की मानक आवश्यकता से नीचे) तक गिर सकता है, जो सीधे संरचनात्मक सुरक्षा को प्रभावित करता है।

ऊष्मा - प्रभावित क्षेत्र (HAZ) कठोरता: उच्च कार्बन सामग्री HAZ अनाज के मोटेपन को बढ़ाती है (कार्बन उच्च तापमान पर ऑस्टेनाइट अनाज के विकास को बढ़ावा देता है) और मार्टेंसाइट और बैनाइट जैसी कठोर और भंगुर संरचनाओं के अनुपात को बढ़ाता है, जिसके परिणामस्वरूप इस क्षेत्र में कठोरता बेस मेटल की तुलना में 30% - 50% कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, 0.20% कार्बन सामग्री के साथ Q345 को वेल्डिंग करने के बाद, -40 डिग्री पर HAZ का Akv मान 20J से कम हो सकता है, जो ई-ग्रेड स्टील की आवश्यकताओं को पूरा करने में विफल रहता है।
3. कार्बन सामग्री वेल्डिंग प्रक्रिया की जटिलता निर्धारित करती है
कार्बन सामग्री जितनी अधिक होगी, Q345 वेल्डिंग के लिए आवश्यक प्रक्रिया नियंत्रण उतना ही सख्त होगा, जो सीधे प्रक्रिया की कठिनाई और लागत को बढ़ाता है:
प्रीहीटिंग तापमान: 0.14% -0.16% (पतली प्लेट, 16 मिमी से कम या उसके बराबर) की कार्बन सामग्री के साथ Q345 को कमरे के तापमान पर वेल्ड किया जा सकता है (पहले से गरम करने की आवश्यकता नहीं है)। यदि कार्बन सामग्री 0.18%-0.20% तक बढ़ जाती है, तो दरार से बचने के लिए 12 मिमी मोटी प्लेटों को भी 80-120 डिग्री (कम तापमान वाले वातावरण में 150 डिग्री से ऊपर पहले से गरम करना) तक पहले से गरम किया जाना चाहिए।
Heat Input Control: When welding high-carbon Q345 (>0.18%), ताप इनपुट (वेल्डिंग करंट × वोल्टेज/स्पीड) सख्ती से 15{4}}30 केजे/सेमी तक सीमित होना चाहिए। अत्यधिक ताप इनपुट के परिणामस्वरूप मोटे HAZ दाने बनेंगे, जबकि बहुत कम ताप इनपुट के परिणामस्वरूप तेजी से शीतलन होगा, जिससे आसानी से मार्टेंसाइट का निर्माण हो सकता है। निम्न-कार्बन Q345 के लिए (<0.16%), the heat input range can be expanded to 10-40 kJ/cm, offering greater process adaptability.
पोस्ट {{0}वेल्ड उपचार: उच्च -कार्बन Q345 को वेल्डिंग के बाद तनाव राहत एनीलिंग (600{6}}650 डिग्री पर पकड़कर) से गुजरना होगा। अन्यथा, अवशिष्ट तनाव और कठोर संरचना मिलकर विलंबित दरार का कारण बन सकती है। हालाँकि, कम-कार्बन Q345 (उदाहरण के लिए, 0.14%) के लिए, पतली प्लेटों को वेल्डिंग करते समय इस चरण को छोड़ा जा सकता है, जिससे समय की बचत होती है। सारांश: Q345 वेल्डेबिलिटी पर कार्बन सामग्री का प्रभाव

Q345 वेल्डेबिलिटी में कार्बन सामग्री प्राथमिक नियंत्रण कारक है, और इसके प्रभाव को "महत्वपूर्ण सीमा" का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है:

सुरक्षित रेंज (सी 0.16% से कम या उसके बराबर): उत्कृष्ट वेल्डेबिलिटी, कोल्ड क्रैकिंग का कम जोखिम, पारंपरिक प्रक्रियाएं (कोई सख्त प्रीहीटिंग की आवश्यकता नहीं), और संयुक्त क्रूरता अनुपालन> 90%;

जोखिम सीमा (0.16% <सी 0.20% से कम या उसके बराबर): मध्यम वेल्डेबिलिटी, प्रीहीटिंग तापमान, ताप इनपुट और हाइड्रोजन सामग्री के सख्त नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जिसमें संयुक्त क्रूरता अनुपालन 70% -80% तक गिर जाता है;

Danger Range (C > 0.20%): Extremely poor weldability, with significant cold cracking and insufficient toughness. Even with specialized processes, joint reliability is difficult to guarantee, and the weld does not meet Q345 standard requirements. Therefore, in actual welding, Q345 with a lower carbon content (such as C=0.14%-0.16% marked in the material list) should be given priority. Especially for low-temperature environments (below -20°C) or thick plate (>20 मिमी) संरचनाओं में, कार्बन सामग्री में एक छोटा सा अंतर (जैसे 0.02%) सीधे वेल्डिंग की सफलता या विफलता को निर्धारित कर सकता है।