En utvärdering av metoder för att bestämma den förhöjda arbetstemperaturen vid svetsning av S355J2

Sammanfattning: En vanlig orsak till brott i svetsade kolstålskonstruktioner kan härledas till små sprickbildningar som uppstår i svetsgodset eller det område av grundmaterialet som har påverkats strukturellt av energin från svetsprocessen, även kallad HAZ. Dessa sprickor uppstår ofta timmar eller dagar efter avslutad svetsning och beror på en kombination av väte, en hård och spröd mikrostruktur och närvaro av spänningar. För att undvika dessa sprickor kan man förvärma materialet innan svetsning. Den förhöjda arbetstemperaturen ger en långsammare svalning vilken minskar risken för martensitbildning och låter väte diffundera ut från svetsförbandets kritiska delar. Det finns olika beräkningsmodeller för att räkna ut den förvärmningstemperatur som krävs för att motverka dessa sprickor. De flesta av dem är grafiska men försök har gjorts att översätta dessa till matematiska algoritmer. Beräkningsmodellerna kan ge väldigt varierande temperaturer och olika modeller kan anses vara bäst tillämpade till olika stål. I denna rapport har det undersökts vilken beräkningsmodell som är bäst lämpad för konstruktionsstålet S355J2. Modellerna som har använts är den matematiska CET, de grafiska CEIIW och CEN samt matematiska tolkningar av de två sistnämnda. Utvärderingen har gjorts genom att svetsa upp prover på plåtar med en godstjocklek på 30 mm med en stegvis ökande förhöjd arbetstemperatur. Dessa prover har sedan genomgått både oförstörande och förstörande provning för att undersöka hur sprickbenägna de är. En analys av svetsförbandets mikrostruktur har också genomförts för att identifiera de mest kritiska zonerna. Det visade sig att de matematiska tolkningarna av de grafiska metoderna skiljde sig såpass mycket från sina grafiska motsvarigheter att de inte kan rekommenderas för användning. Det visade sig även att det inte fanns en beräkningsmodell av ursprungsmodellerna som var bäst lämpad för S355J2 utan valet berodde helt och hållet på vilken sträckenergi som användes då modellerna tar olika mycket hänsyn till denna. För en sträckenergi på över 1,6 kJ/mm rekommenderas CET-metoden som beräknade en temperatur som gav goda materialparametrar. För sträckenergier under 0,9 kJ/mm beräknar ingen metod en tillräckligt hög temperatur, men CEIIW är den som beräknar den högsta förhöjda arbetstemperaturen och rekommenderas därför för användning. Man bör dock ha i åtanke att den inte var tillräckligt hög och bör därför ses som en lågt räknad rekommendation. Mellan 0,9 kJ/mm och 1,6 kJ/mm har inga prover svetsats men rekommendationen är att använda sig av CET-metoden då den är enkel och beräknar högst temperatur. Vad det gäller svetsförbandets kritiska zoner så visade det sig att korntillväxtzonen var området där vätesprickor har störst förutsättningar för att uppstå.