Spawalność stali S355 oraz S235 i S275

Свариваемость стали S355 - сварщик, выполняющий соединение стального профиля

Свариваемость стали S355, S275 и S235 – инженерные рекомендации для профилей WOST

Высокопрочная конструкционная сталь требует тщательно спланированного процесса сварки. Прежде всего, свариваемость стали S355, а также марок S235JR и S275JR зависит от величины углеродного эквивалента CEV. Поэтому для горячекатаных профилей с толщиной стенки до 20 мм эти марки свариваются без предварительного подогрева. Кроме того, правильный выбор погонной энергии дуги защищает зону термического влияния (ЗТВ) от образования хрупких мартенситных структур.

1. Свариваемость стали S355 и углеродный эквивалент (CEV)

Оценка свариваемости стальных профилей основана на анализе их химического состава. В связи с этим ключевым параметром является углеродный эквивалент CEV (Carbon Equivalent Value), рассчитываемый по формуле Международного института сварки (IIW):

CEV = C + (Mn / 6) + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15

По этой причине стандарт EN 10025-2, доступный в реестрах Польского комитета по стандартизации (PKN), точно определяет предельные значения CEV. Для горячекатаных профилей из ассортимента продукции WOST S.A., таких как равнополочные уголки или швеллеры UPN, допустимые пороги составляют:

S235JR: CEV ≤ 0,35% (для толщины стенки t ≤ 20 мм)
S275JR: CEV ≤ 0,40% (для толщины стенки t ≤ 20 мм)
S355J2: CEV ≤ 0,45% (для толщины стенки t ≤ 20 мм)

В результате поддержание CEV ниже 0,45% предотвращает образование твердого мартенсита. Более того, использование чистых и сухих сварочных материалов эффективно защищает шов от диффузии водорода и образования холодных трещин.

2. Контроль погонной энергии и свариваемость стали S355

При дуговой сварке профилей подводимое тепло вызывает изменения в структуре стали. По этой причине зона термического влияния (ЗТВ) делится на три основные области:

Крупнозернистая зона: Нагревается выше 1100°C, что вызывает рост аустенитного зерна. В результате быстрое охлаждение в этой области способствует закалке.
Мелкозернистая зона: Нагревается в диапазоне 900–1000°C. Благодаря этому она обладает очень высокой ударной вязкостью.
Зона частичной рекристаллизации.

Поэтому для сохранения высоких механических характеристик соединения свариваемость стали S355 требует постоянного контроля времени охлаждения t_8/5. Это значение регулируется с помощью погонной энергии дуги E:

E = (k × U × I) / (v × 1000) [кДж/мм]

В приведенной выше формуле U обозначает напряжение дуги в вольтах [В], I — силу тока в амперах [А], v — скорость сварки в [мм/с], а k — КПД процесса (для MAG 135 составляет k = 0,8). В результате рекомендуемая погонная энергия для профилей S355J2 составляет от 1,0 до 2,5 кДж/мм.

3. Выбор присадочных материалов и газов: свариваемость стали S355 при сварке MAG и MMA

Инженер, разрабатывающий технологическую инструкцию по сварке (WPS), должен правильно подобрать сварочные материалы. Прежде всего, присадочный материал должен соответствовать свойствам основного металла. Это относится к таким изделиям, как горячекатаные тавровые профили и специальные профили.

Сварочные материалы и защитные газы:

Для сталей S235 и S275: Используется сплошная проволока G3Si1 (согласно EN ISO 14341-A).
Для стали S355J2: Рекомендуется сплошная проволока G4Si1 или G3Si1 более высокой металлургической чистоты.
Кроме того, при сварке MAG лучше всего себя зарекомендовали газовые смеси класса M21 (Ar + 15–25% CO₂). В результате дуга горит стабильно, а количество брызг минимально.

4. Подготовка кромок и свариваемость профилей S355

Способ разделки кромок зависит в основном от толщины стенки профиля t:

Для t ≤ 4 мм: Сварные швы выполняются без разделки кромок, с зазором в корню шва 1,0–1,5 мм.
В свою очередь, для t > 4 мм: Кромки скашиваются V-образно под углом α = 60°, с притуплением кромок b = 1–2 мм.

Прежде всего, перед монтажом точный вес элементов рекомендуется рассчитать с помощью калькулятора массы стали WOST. В то же время перечень размеров и допусков содержит официальный каталог продукции.

Предварительный подогрев:

Кроме того, профили толщиной до 20 мм не требуют подогрева, если температура окружающей среды превышает +5°C. Однако при более низких температурах зону соединения необходимо подогреть до 100–150°C.

5. Заключение: свариваемость стали S355 на практике WOST

Подводя итог, свариваемость стали S355, а также марок S235JR и S275JR в продукции WOST S.A. находится на очень высоком уровне. Благодаря этому соблюдение инженерных рекомендаций гарантирует получение сварных швов, соответствующих требованиям классов исполнения EXC1–EXC3 согласно стандартам EN 10025-2, EN 1090-2 и EN ISO 15614-1.