Nghiên cứu vùng ảnh hưởng nhiệt khi hàn thép cường độ cao hợp kim thấp
Việc sản xuất thép cường độ cao hợp kim thấp Thép ASTMA572GR.65 (sau đây gọi là thép GR.65) cho tháp UHV không chỉ có thể tăng cường độ tổng thể của tháp, giảm sử dụng thép mà còn giảm tổng chi phí của dự án ngày càng được sử dụng nhiều hơn. Tuy nhiên, thép có xu hướng cứng lại lớn hơn, độ cứng cao hơn và xu hướng nứt (đặc biệt là nứt nguội) sau khi hàn lớn hơn, ảnh hưởng đến chất lượng của tháp.
Đối với nghiên cứu về vùng ảnh hưởng nhiệt hàn, nhiều tài liệu tạo ra các mẫu vùng ảnh hưởng nhiệt hàn bằng cách mô phỏng vùng ảnh hưởng nhiệt hàn dựa trên các thông số quá trình hàn thực tế. Mặc dù phương pháp này có thể mở rộng vùng ảnh hưởng nhiệt hàn để thuận tiện cho việc nghiên cứu, nhưng một số tài liệu cũng chỉ ra rằng có sai số giữa các thông số mẫu thu được bằng mô phỏng vùng ảnh hưởng nhiệt hàn và những thông số thu được trong hàn thực tế. Xuất phát từ những cân nhắc trên, các thí nghiệm hàn được tiến hành để nghiên cứu vùng ảnh hưởng nhiệt hàn của thép GR.65. Ảnh hưởng của nhiệt đầu vào hàn (E) đến vi cấu trúc và tính chất cơ học của vùng ảnh hưởng nhiệt hàn đã được nghiên cứu ở các nhiệt độ gia nhiệt trước (TP) khác nhau, cung cấp tài liệu tham khảo lý thuyết và thực nghiệm để kiểm soát vết nứt của thép GR.65 trong hàn tháp hàn UHV.
Vật liệu thí nghiệm là thép GR.65 cán nóng có kích thước 300mm×200mm×10mm và thành phần hóa học của nó (phần khối lượng, %) như sau: 0.203C, 0.043Si, 1,26Mn, 0,006P, 0,001S, 0,046 Nb, 0,019Ni, 0,012Cr, 0,29Al, 0,008Cu. Góc xiên hình chữ L 45 độ với cạnh cùn 2mm. Vật liệu hàn là dây hàn Φ1,2 mm ER{30}}G. Phương pháp hàn là hàn được che chắn bằng khí CO2, kiểu thiết bị hàn là YM-500KR và áp dụng phương pháp hàn đối đầu một lượt. Sau khi hàn, nó được làm mát bằng không khí ở nhiệt độ phòng và sau đó được kiểm tra độ va đập và độ cứng.
Khi năng lượng đường hàn của thép GR.65 là 10kJ/cm thì chiều rộng vùng ảnh hưởng nhiệt hàn khoảng 4mm và sẽ đạt khoảng 9mm khi đạt 40kJ/cm. Kích thước hạt của vùng thô hơn rất khác nhau dưới các đầu vào năng lượng dây khác nhau. Kích thước hạt trung bình của vùng thô hơn khi năng lượng dây là 40kJ/cm gần gấp đôi so với 10kJ/cm. Điều này cho thấy thép GR.65 có tác dụng ức chế hạn chế lên hạt austenite ở năng lượng tuyến tính cao, trong khi ở năng lượng tuyến tính thấp, do tác dụng đóng đinh của Nb(C,N), sự phát triển của hạt austenite sẽ bị cản trở. Ở mức năng lượng hàn thấp (10kJ/cm), việc gia nhiệt trước khi hàn có thể tinh luyện các vi cấu trúc đã cứng như khối martensite và khối MA so với việc không gia nhiệt trước, điều này có tác động thuận lợi đến độ bền của vùng hạt thô. Tuy nhiên, dưới năng lượng dòng cao (40kJ / cm), việc gia nhiệt trước khi hàn sẽ không chỉ làm cho vùng hạt thô có cấu trúc hạt thô hơn mà còn dễ dàng tạo ra cấu trúc vi mô có tính chất cơ học tương đối kém như bainit trên, làm giảm nghiêm trọng độ dẻo dai của vùng hạt thô cần chú ý khi hàn.
