Guia especializado para soldagem Q345 (aço de baixa liga e alta resistência)

I. Composição Química e Propriedades Mecânicas do Aço Q345

1. A composição química do Q345 é mostrada na tabela a seguir (%)

2. As propriedades mecânicas do Q345C são as seguintes (%)

Quando a espessura da parede está entre 16-35 mm, σs≥325Mpa; quando a espessura da parede está entre 35-50 mm, σs≥295Mpa.

II. Características de soldagem do aço Q345

2.1 Cálculo do Carbono Equivalente (Ceq)

Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5

O Ceq calculado é de 0,49%, superior a 0,45%. Isso indica que o desempenho de soldagem do aço Q345 não é muito bom e que medidas rigorosas de processo precisam ser formuladas durante a soldagem.

2.2 Problemas comuns com aço Q345 durante a soldagem

2.2.1 Tendência de Endurecimento da Zona Afetada pelo Calor

Durante o processo de resfriamento de soldagem do aço Q345, a zona afetada pelo calor tende a formar uma estrutura temperada – martensita, que aumenta a dureza da área próxima à costura e reduz sua plasticidade. Como resultado, podem ocorrer rachaduras após a soldagem.

2.2.2 Sensibilidade à Rachadura a Frio

O principal tipo de trinca de soldagem no aço Q345 é a trinca a frio.

III. Processo de construção por soldagem

Preparação do bisel → Soldagem a ponto → Pré-aquecimento → Soldagem interna → Goivagem posterior (com goivagem a arco de carbono) → Soldagem externa → Soldagem interna → Autoinspeção/inspeção especial → Tratamento térmico pós-soldagem → Inspeção não destrutiva (qualidade do cordão de solda grau um passar)

4. Seleção de Parâmetros do Processo de Soldagem

Através da análise de soldabilidade do aço Q345, foram desenvolvidas as seguintes medidas:

1. Seleção de materiais de soldagem

Devido à alta tendência de trincas do aço Q345, materiais de soldagem com baixo teor de hidrogênio devem ser usados. Considerando o princípio de que a junta soldada deve ser tão resistente quanto o material de base, a haste de solda do tipo E5015 (J507) é escolhida.

A composição química e as propriedades mecânicas são as seguintes (em%):

As propriedades mecânicas são mostradas na tabela a seguir:

2. Forma chanfrada:

Conforme desenhos e fornecimento de equipamentos.

3. Método de soldagem:

Será utilizada soldagem manual por arco elétrico (D).

4. Corrente de soldagem:

Para evitar uma estrutura de costura de solda grosseira, que pode resultar em uma diminuição na resistência ao impacto, deve-se adotar soldagem com especificações pequenas. Medidas específicas incluem hastes de soldagem de pequeno diâmetro, caminhos de soldagem estreitos, camadas finas de soldagem e processos de soldagem multicamadas e multipercursos.

A largura do caminho de soldagem não deve exceder três vezes o diâmetro da haste de soldagem e a espessura da camada de soldagem não deve exceder 5 mm.

Para a primeira a terceira camadas, deve-se usar uma vareta de solda Ф3.2 com uma corrente de soldagem de 100-130A; para a quarta a sexta camadas, uma haste de soldagem Ф4.0 deve ser usada com uma corrente de soldagem de 120-180A.

5. Temperatura de pré-aquecimento:

Como o Ceq do aço Q345 é >0,45%, o pré-aquecimento deve ser feito antes da soldagem, com a temperatura de pré-aquecimento T0 = 100-150 ℃ e a temperatura intercalar Ti≤400 ℃.

6. Parâmetros de tratamento térmico pós-solda:

Para reduzir a tensão residual da soldagem, diminuir o teor de hidrogênio na costura de solda e melhorar a estrutura metálica e as propriedades da costura de solda, o tratamento térmico pós-soldagem deve ser realizado na costura de solda.

A temperatura do tratamento térmico é de 600-640°C, com tempo de espera de 2 horas (para uma espessura de placa de 40mm), e a taxa de aquecimento/resfriamento é de 125°C/h.

V. Sequência de soldagem no local

1. Pré-aquecimento de pré-soldagem

Antes de soldar a placa do flange, pré-aqueça-a primeiro e comece a soldar após uma temperatura constante de 30 minutos.

O pré-aquecimento, a temperatura intercalar e o tratamento térmico são controlados automaticamente pelo gabinete de controle de temperatura do tratamento térmico, usando placas de aquecimento do tipo faixa infravermelha distante, com um microcomputador ajustando e registrando automaticamente a curva e um termopar medindo a temperatura.

Durante o pré-aquecimento, o ponto de medição do termopar fica a 15 mm-20 mm da borda do chanfro.

2. Soldagem

2.1 Para evitar a deformação da soldagem, cada junta da coluna é soldada simetricamente por duas pessoas, com a direção da soldagem do meio para os lados.

Ao soldar a boca interna (o chanfro voltado para a placa do ventre), a primeira à terceira camadas deve utilizar uma pequena operação de especificação, pois sua soldagem é a principal causa da deformação da soldagem.

Após a soldagem da primeira à terceira camadas, é realizada a goivagem posterior. Após a conclusão da goivagem com arco de carbono, a costura de solda deve ser polida mecanicamente, a penetração de carbono na superfície da costura de solda limpa e o brilho metálico exposto, para evitar que a carbonização superficial severa cause rachaduras.

A boca externa deve ser soldada de uma só vez e, finalmente, a parte restante da boca interna deve ser soldada.

2.2 Ao soldar a segunda camada, a direção de soldagem deve ser oposta à da primeira camada e assim por diante. Cada camada da junta de soldagem deve ser escalonada em 15-20 mm.

2.3 Os dois soldadores devem manter consistência na corrente de soldagem, velocidade de soldagem e número de camadas soldadas.

2.4 Durante a soldagem, comece na placa de impacto e termine na placa traseira. Após a conclusão da soldagem, corte e faça o polimento.

3. Tratamento térmico pós-soldagem:

Após a conclusão da soldagem, o tratamento térmico deve ser realizado em até 12 horas. Se o tratamento térmico não puder ser realizado a tempo, devem ser tomadas medidas de isolamento e resfriamento lento. Durante o tratamento térmico, a temperatura deve ser medida com dois termopares, soldados por pontos na parte interna e externa da solda.

4. Inspeção de solda

De acordo com os requisitos das “Especificações de Construção e Aceitação de Engenharia de Estruturas de Aço”, as soldas são inspecionadas por meio de detecção ultrassônica de falhas, com taxa de inspeção de 100%.

VI. Gestão Técnica no Local

1. Preparar manuais detalhados de instruções de trabalho de construção de soldagem.

2. O controle total do processo de soldagem é o núcleo para garantir a qualidade.

Durante a soldagem de cada junta da coluna, uma pessoa dedicada deve monitorar o processo de soldagem. Caso o soldador não siga o manual de instruções de trabalho, a soldagem deverá ser imediatamente interrompida.

Durante o processo de soldagem, o pessoal de tratamento térmico deve monitorar a temperatura intercalar durante todo o processo. Se exceder o padrão, o soldador deverá ser imediatamente notificado para parar.

3. Aumentar a consciência da qualidade do pessoal da construção é fundamental para implementar o processo de soldagem.

Antes da construção, deve ser realizada uma reunião informativa completa com a equipe e emitido um cartão do processo de construção. O briefing deve explicar detalhadamente as características do processo de soldagem e a necessidade e pontos de controle para controlar rigorosamente o processo de soldagem no local.

VII. Conclusão

Seguindo esta medida de processo de soldagem, um total de 102 soldas foram feitas no local, com uma taxa de aprovação única de 100% em testes não destrutivos.

Através da verificação prática da construção, esta medida do processo de soldagem pode não apenas orientar a soldagem do aço Q345 no local, mas também garantir a qualidade da soldagem.