Apr 092013
 
duritatea

Standarde europene pentru Otelurile cu granulatie fina

Olurile cu granulatie fina pot fi clasificate in 3 grupe in functie de starea lor de prelucrare:
- Oteluri cu granulatie fina normalizate in conformitate cu standardul DIN EN 10025-3,
- Oteluri cu granulatie fina laminate la cald in conformitate cu DIN EN 10025-4,
- Oteluri cu granulatie calite si revenite in conformitate cu DIN EN 10025-6.
Otelurile sunt declarate in DIN EN 10025-3, -4 si -6 sunt predominant determinate pentru utilizarea in sudare componentelor exercitate la sarcini mari : poduri, porti, rezervoare de stocare, rezervoare de apa, macarale mobile etc; la temperatura ambianta si scazuta.
Toate otelurile cu granulatie fina
- au un continut de carbon relativ scazut, din aceste motive la sudare nu trebuie sa depaseasca 0.2 % C,
- au un plus limitat de elemente de aliere ,
- au un efect mai mare sau mai mic de duritate ,
- si au o granulatie fina care se formeaza prin interactiunea precipitarii nucleatiei si procesului termic .
Precipitatiile se compun din elemente de aliere si micro-aliere cum ar fi vanadiu, niobiu, titan, aluminiu si azot fie prezent sau in special adaugat. Formarea de carbonitrati si carburi sunt posibile dar in cele din urma nu sunt de dorite.
Nitrurile sunt rezistente in intervalul austenita inferioara si nu intra in solutie in timpul procesului termic, cum ar fi normalizarea. Acest lucru inseamna ca, pe de o parte, ele servesc ca formatii ale nucleatiei si pe de alta parte, aceasta poate reduce viteza de crestere a grauntilor de austenita.
Mai mult tipic elementelor de micro-aliere sunt zirconiu si borul care sunt practic adaugate pentru stabilizarea sulfului si pentru a creste duritatea.

Oteluri cu granulatie fina standardizate

Din standardul national DIN 17102 a fost elaborat standardul europene DIN EN 10025-3 in ceea ce priveste produsele pentru constructii din otel. Pentru produsele cu granulatie fina fabricate pentru oteluri de cisterne presurizarea s-a elaborat DIN EN 10028-3.
DIN EN 10025 – Laminate la cald produse din oteluri de constructii – Partea 1 normele si conditiile tehnice generale de livrare; Partea 3 – Conditii tehnice de livrare pentru laminate normalizate / normalizate cu granulatie fina pentru oteluri de constructii si partea 4 – conditiile tehnice de livrare laminate termomecanice cu granulatie fina sudabile – oteluri de constructii. Pentru aceste conditii de livrare definitiile si observatiile se gasesc in partea 2:
Normalizarea prin deformare
Procesul de deformare este efectuata la un interval si o anumita temperatura, fapt ce conduce la un echivalent al starii la valori ale proprietatilor mecanice chiar si dupa normalizarea propriuzisa. Litera pentru aceasta stare de aprovizionare este N.
NOTA
In literatura de specialitate, normalizarea prin deformare si termomecanic a termenul de “rulare controlata” este des folosit.In ceea ce priveste diferitele modalitati de utilizare a produselor, este necsar sa se faca distinctia intre acesti termeni.
DIN EN 10025-3 i se aplica produselor lungi si plate de pana la o grosime de 150 mm, cu rezistente mecanice de 275 to 460 N/mm².Gama cea mai mica grosime a acestor tipuri de otel este precizat in standard. Aceste tipuri de otel sunt livrate in doua variante:
- cu valori minime de rezilienta la impact, la temperaturi de pana la -20 °C, ex. S355N,
- cu valori minime de rezilienta la impact, la temperaturi de pana la -50 °C., ex. S355NL.

In coordonare cu DIN EN 10025 sunt standardele de produse pentru tevi de otel. Acestea sunt:
- DIN EN 10210 Oteluri laminate la cald cu granulatie fina pentru tevi.
- DIN EN 10219 Oteluri laminate la rece nealiate si cu granulatie fina sudate pentru tevi.

Oteluri laminate termodinamic (cu continut de perlita redus, cu perlita minima, fara perlita)

Bazat pe proprietatile comune ale tuturor oteluri cu granulatie fina de constructii , au fost dezvoltate oteluri cu continutul de carbon relativ scazut, numarul limitat de elemente de aliere, granulatie fina si un mod diferit de mare efect de intarire a otelurilor cu rezistenta ridicata cu curgere de 275 pana la 700 N/mm² se disting prin duritatea lor mare, ne succeptibile la rupere fragila si o sudabilitate buna. Spre deosebire de otelurile normalizate cu granulatie fina a caror continut de carbon se poate presupune a fi aprox. 0.2 %, C- a fost redus considerabil, iar tratamentul termic (de normalizare sau echivalent), a fost inlocuit cu tratament termo-mecanic.

rupere fragilaDiagrama din stanga prezinta cresterea temperaturii de tranzitie la un continut de perlita in crestere. In cazul in care continutul de carbon este redus (si, prin urmare continutul de perlita este maxim posibil) de la 0.1 pana la 0.15 % C otelul are perlita in cantitate redusa, de la 0.05 % pana la 0.1 % oteluri cu continut de perlita scazut, si de la 0.01 pana la 0.05 % oteluri cu perlita libera, rezistenta la rupere fragila creste considerabil cu reducerea temperaturii de tranzitie.
In scopul de a compensa scaderea rezistentei cauzata de reducerea continutului de carbon, aceste oteluri sunt elaborate cu o granulatie extrem de fina, obtinute prin micro-elemente de aliere, cum ar fi niobiu, titan si de vanadiu.

Caracteristicile otelurilor rulate termo-mecanic:
1. Temperaturile scazute de rulare, poate cauza formarea austenitei, iar nitruri de carbon inhiba tot mai mult formarea de graunti.
2. Faza de pre-rulare se termina cu mult peste 900 ° C, se produce recristalizarea pentru a forma graunti fini.
3. Eliminarea recristalizarii in faza finala de rulare, se face pentru a obtine castig de rafinare.
4. Eliminarea recristalizarii este ajutata de precipitatiile de niobiu. Prin urmare, otelurilor termo-mecanice contin aproximativ 0.03 % Nb.

oteluri rulate termomecanicOteluri laminate termodinamic (cu continut de perlita redus, cu perlita minima, fara perlita). Oteluri TM-QST
Influenta racirii (IC) a unui otel carbon, cu clasa de rezistenta S355Nu ne putem gandi la tipuri de oteluri de constructi cu sectiuni laminate, fara sa ne gandim la acumulari neomogene de material in sectiunile acestora . Acest aspect duce la scaderea limitei de curgere, atunci cand profilul este in uz.
Prin dezvoltarea a otelurilor TM-QST aceste probleme au fost rezolvate. Tratamentul QST (calire – auto revenire) -numit de racire intensiva. Rezultatul acestei proceduri este o granulatie uniforma in intreaga sectiune transversala a profilului. Comparativ cu oteluri cu granulatie fina, otelurilor TM-QST ofera urmatoarele caracteristici speciale:
Reducerea puternica a CEV, o imbunatatire considerabila a tenacitatii si a sudabilitatii.
Oteluri cu grosimi de pana la 125 mm, cu rezistenta mecanica de pana la 460 N/mm ² sunt tot mai des aplicate.
Pana la o grosime de 125 mm si la o temperatura de peste 5 °C, sudura pot fi efectuata fara preincalzire.

In DIN EN 10025-4 – descrie conditiile de livrare pentru otelurile laminate termo-mecanic – cerintele cu privire la produsele plate avand grosimea nominala £ si produse lungi cu grosimi de 150 mm . £ 150 mm. Printre punctele forte este rezistenta mecanica de la 275 N/mm ² pana la 460 N/mm. Capacitatea de buna deformare la rece a acestor oteluri este mentionata in DIN EN 10149-2. Oteluri cu granulatie fina pentru deformare la rece – laminate termo-mecanic – au puncte cu rezistenta mecanica mare, de 700 N/mm² la grosimi de max. 16 mm.

Un otel termo-mecanic cu rezistenta mecanica de 355 N/mm² este otelul S355M, iar pentru deformare la rece este S355MC in conformitate cu DIN EN 10149. in ambele cazuri, litera M indica la otelurile termo-mecanice de rulare conform cu DIN EN 10027.

Toate otelurilor descrise in paragraful de mai sus cu continut de perlita redus, au o sudabilitate buna. Continutul de carbon foarte scazut reduce cresterea duritatii in zona afectata termic al unei suduri, chiar, in cazul in care viteza de sudare este mare si energia aplicata pe unitatea de lungime este scazut. Prin urmare, riscul de fisurare in legatura cu aceasta problema este, de asemenea, foarte scazut. Datorita faptului ca difuzia de ferita este mult mai favorabila decat in structurile de duritate, hidrogenul nu difuzaza chiar daca se folosesc electrozi celulozici. Sudate in asa fel, aceste oteluri s-au dovedit bune in constructia de conducte de mari dimensiuni.

Figura arata o comparatie a sensibilitatii, creste duritatea si tendinta de fisurare la un otel tip S355J2G3 cu continut de perlita redusa.

Reconsolidarea zonei afectata termic poate fi observata pe zonele marginale. Scaderea in duritate are loc pana la aproximativ 20 HV 1 si devine usor compensata prin sprijinirea zonele adiacente.

SEW 088 – “Oteluri cu granulatie fina adecvate pentru sudare, liniile directoare pentru lucru” este, de asemenea, aplicat pentru sudarea otelurilor de granulatie fina.

duritateaOteluri cu rezistenta mecanica de pana la aprox. 460 N/mm ² si o rezistenta la tractiune de 550 – 720 N/mm ² sunt deobicei oteluri cu granulatie fina normalizate. In expolatare, acestea pot fi tratate termic si au functionat fara probleme.
Este adevarat ca, cu un continut tot mai mare al elementelor de aliere valorile de duritate sunt in continua crestere, influenta comportamentul transformarii lor, are totusi un efect negativ, ducand astfel la o scadere a sudabilitatii. Prin urmare, trebuie luate diferite masuri.
In scopul de a obtine randament crescut si valori mari ale rezistentei la tractiune si o sudabilitate buna, este necesar calirea si revenirea. Multe firme au comandat recent astfel de instalatii de calire si revenire, astfel, s-a extins domeniul de aplicare a otelurilor calite.
In primul rand, clasele americane de otel de inalta rezistenta cu valori de curgere de aproximativ 700 N/mm² si o rezistenta la tractiune de la 800 la 1000 N/mm ² au fost caracteristice pentru calirea in apa, si au fost autorizate pentru a fi topite in Germania. Valorile declarate ale rezistentei si duritatii, de obicei, sunt garantate pana la o grosime de 50 mm. Calirea cu apa si revenirea otelurilor slab aliate, cu un continut redus de carbon nu duce doar la cresterea raportului randament – rezistenta la tractiune, dar, de asemenea, si la duritate crescuta si non-susceptibilitatea la rupere fragila care ambele sunt cauzate calirea dura a structurii.

Calirea si revenirea unui otel ( calire + revenire ulterioara la temperaturi ridicate), este legata de o transformare in etapa de martensita. Temperatura martensitei de formare este mai mare, iar continutul de carbon este mai mic in austenita. Martensita cubica generata la temperatura ridicata are o duritate mare, deoarece aceasta este in cea mai mare parte libera si sub forma de aciculara. La un continut de carbon de < 0.20 % temperatura la formarea martensitei este mai mare de 400 °C. O astfel de martensita cu continut redus de carbon are proprietati relativ bune de tenacitate, si are valori mari de duritate: 400 HV.

In conformitate cu DIN EN 10052, precipitatiile de calire sunt un amestec de fier cu unul sau mai multe solutii solide supersaturate.
La otelurile cu granulatie fina cu continut crescut de Cu de maxim 2%, sunt premise aceste precipitatii la formarea de faze.
In Germania, aceste oteluri cu granulatie fina nu se folosesc frecvent, deoarece cu acestea se lucreaza mai greu decat cu otelurile cu granulatie fina calite si revenite .

Partea 3 din DIN EN 10137, in asociere cu partea 1, se aplica la table din otel , aliat de inalta calitate. Tipurile de otel si nivelurile de calitate sunt furnizate in conformitate cu cerintele din tabelul 1 (compozitia chimica), precum si din tabelele 2 la 4 (proprietati mecanice), in starea solidificare a precipitatiilor.

Otelurile sunt utilizate pentru placi laminate la cald cu grosimi de la 3 la 70 mm si au valori minime ale limitei de curgere intre 500 and 690 N/mm².

Toate tipurile de otel in conformitate cu partea 3 a acestui standard european pot fi livrate in urmatoarele nivele de calitate in conformitate cu indicatiile date in comanda:

A:    Cu valorile definite minime ale rezilientei la temperaturi pana la -20 °C.
AL:    Cu valorile definite minime ale rezilientei la temperaturi pana la -40°C.

Notare
Tipurile de otel in conformitate cu acest standard European se noteaza astfel:
Simbolizare scurta, in conformitate cu EN 10027-1 si ECISS conform IC 10
Simbolizarea in conformitate cu EN 10027-2.
Notarea se face dupa cum urmeaza:
Numarul acestui standard european (EN 10137-3)
Codul de litera S
Valoare definita minima a limitei de curgere de £ 50 mm in N/mm²
Simbolul nivelului de calitate (A sau AL)

EN 10137-3 - S500AL

 

 

 

 

 

 

 

*Toate articolele de la sectiunea Ingineria Sudarii sunt utile in promovarea examenului IWE/IWI            ISIM Timisoara

 Leave a Reply

(required)

(required)

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>