STALE W
GLOWE
I W
GLOWO-MANGANOWE
EWE III
2 godz.
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 1
Układ równowagi fazowej
żelazo-węgiel
Najczęściej stosowane stale na
konstrukcje spawane:
-stale niskowęglowe o zawartości do
0,20%C,
-stale węglowe, o zawartości
0,2-06%C,
-stale C-Mn
Stal o zawartości C<0,25%-
dobrze spawalna
Stal niestopowa:
<1,65%Mn, 0,5%Si, 0,4%Cu,
0,3%Cr, Ni, 0,1%Al, Bi, Co, Se,
V, W, 0,05%La, Ti, Zr,
0,0008%B
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 2
X  stal nieuspokojona, Y  półuspokojona , S  uspokojona, Spawalna
W- nie starzejąca się uspokojna dodatkowo Al
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 3
Nb, V  mikrododatki w
stalach mikrospopowych
Stale o podwyższonej
wytrzymałości i odpowiedniej
odmiany plastyczności, np.:
15G2ANb/E355C
C  odmiana plastyczności
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 4
Stale drobnoziarniste na różne konstrukcje
wg norm EN 10028, 10013, 10137,
10149:
Oznaczenie jak w EN10025, np. P460NL
P- stal pracująca pod ciśnieniem, (EN10028)
L-stal na rury przewodowe,(EN10013)
E-stal maszynowa,(EN10137)
B-stal na zbrojenia betonu(EN10149)
460  Re w MPa
N normalizowana lub walcowana normalizująco,
M-stal walcowana termomechanicznie,
Q-stal ulepszona cieplnie,
L-stal do stosowania w niskich temperaturach,
H- stal do stosowania w podwyższonych temperaturach,
C-stal do formowania na zimno.
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 5
ZJAWISKA WYST
PUJ
CE W SWC to:
- krótki czas przebywania metalu w podwyższonych temperaturach,
- duża szybkość nagrzewania,
- duża szybkość chłodzenia,
- wysokie i zróżnicowane temperatury maksymalne nagrzewania,
- nakładanie się dwóch lub więcej cykli na siebie przy spawaniu wielościegowym.
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 6
Jak wynikało z poprzednich wywodów w złączu
spawanym następuje chłodzenie z dużą
szybkością. Przy odpowiedniej zawartości węgla
w stali może dojść do zahartowania. Zdolność
stali do zahartowania nazywa się hartownością.
Na wzrost hartowności wpływają w różnym
stopniu również inne pierwiastki znajdujące się
w stali. Wpływ pierwiastków stopowych na
hartowność wyraża równoważnik węgla Ce.
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 7
Najczęściej używane
wyrażenia określające
równoważniki węgla
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 8
Wpływ składników stopowych na twardość i udarność metalu spoiny (temperatura przejściowa dla energii 20J)
A  Spawanie automatyczne łukiem krytym, B - MAG
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 9
Wpływ różnych warunków technologicznych spawania na zjawiska cieplne
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 10
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 11
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 12
Koncepcja czasu chłodzenia pomiędzy temperaturą 800 i 500oC  uogólnienie
zjawisk cieplnych w SWC
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 13
Wykres CTPcs
Nagrzewanie i chłodzenie
spawalniczym cyklem cieplnym z
austenityzacją o temp. ok. 1200oC.
Metody wyznaczania wykres CTPcs:
-bezpośrenia (w czasie spawania),
-Symulacyjna.
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 14
 Zawartość pierwiastków, % stal St3S
C Mn Si P S Almet Cr Ni Mo V Nb
0,23 0,44 0,10 0,034 0,051      
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 15
Przykład wykresu
CTPcs stal 18G2A
Sterowanie
ciągliwością:
dokonywane jest
poprzez regulację
parametrów
spawania
zmieniających t8/5.
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 16
Określanie czasu t 8/5 dla złącza spawanego- metoda 1 (wg EN1011-2)
Zależności Uwera i Dentendolbe:
V  prędkość spawania,
K2  wsp. uwzględnienia sprawności nagrzewania dla
procesu spawania
F  wsp. kształtu złącza
t  grubość materiału
Wartości wsp. K2 dla różnych metod spawania:
Metoda: K2
SAW 1,0
MMA 0,85
MIG/MAG 0,85
TIG 0,6
PAW 0,6
E=1000*U*I*K2/v kJ/mm
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 17
Określanie czasu T800-500
Metoda 2 (Inagaki)
K �" En
t800-500 =
Ą# 2 g - g0 ń#
ś#
� (T -To ) �"
ś# ź#Ą#
ó#1+ �" arctg�#
Ą ą
�# #
Ł# Ś#
I �"U J To- temperatura początkowa [�C] T = 600OC
Ą# ń#
E =
ó#cmĄ#
v
Ł# Ś#
g  grubość [mm]
�
Metoda
K n g0 ą
spawania
czołowa pachwinowa
MMA 1,35 1,5 14,6 6 1 2
MAG 1/2,9 1,7 13 3,5 1 1,7
9,5
g<32 2,5-0,059 12 3 1 -
5-0 , 22 g
10
SAW
ge"32 950 0,95 12 3 1 -
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 18
Metoda 3 - Nomogramy do określania czasu t8/5 (z metody 2)
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 19
Inne metody:
-Rikalina,
-Metoda Elementów Skończonych,
-Metoda Różnic Skończonych,
-Eksperyment.
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 20
Określenie temperatury podgrzewania
z użyciem wymagań normowych  EN 1011
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 21
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 22
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 23
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 24
Metoda B
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 25
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 26
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 27
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 28
Symulacja cykli cieplnych spawania
Symulacja polega na podgrzewaniu i chłodzeniu metalu zgodnie z cyklem
spawalniczym odpowiadającym danemu obszarowi SWC.
Cel symulacji -pełne odwzorowanie metalu określonego obszaru SWC w
większej niż to występuje w rzeczywistym złączu objętości.
Większa objętość metalu niezbędna jest do:
-określenia dokładnych skutków metalurgicznych w materiale po działaniu na
metal określonego cyklu cieplnego na zgładach określa się:
- składniki strukturalne,
- wielkość ziarna,
- morfologię wydzieleń,
- morfologię zanieczyszczeń.
- określenia własności mechaniczne metalu na większych próbkach (Re, Rm, A5,
KV i in.) bez wpływu sąsiednich obszarów SWC.
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 29
Zasada symulacji
Wymiary próbek: najczęściej o przekroju 10x10mm i długości rzędu 150mm.
W bardziej skomplikowanych urządzeniach istnieje możliwość symulowania również cyklu
odkształceniowego
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 30
Wpływ utwierdzenia na możliwość pękania
W wyniku oddziaływania pola cieplnego na
złącze spawane
Będzie ono obiektem generowania w nim
odkształceń i naprężeń wewnętrznych
(spawalniczych). Poziom naprężeń
wewnętrznych w złączy zależny będzie
między innymi od stopnia jego utwierdzenia
(zdolności do swobodnego odkształcania się
(sztywności).
Dla przykładu:
Złącze doczołowe spawane z płaskich płyt w
pozycji A1 (podolnej) w przypadku:
- zapewnienia swobodnego ruchu elementów
i całego złącza w trakcie spawania,
- ograniczenia ruchu elementów i całego
złącza w czasie spawania  np. Dla złącza,
którego krawędzie płyt wcześniej zostały
przyspawane do innych elementów.
W tym drugim przypadku wartości naprężeń
wewnętrznych będą większe, gdyż
otaczający złącze materiał będzie
przeciwstawiał się skurczom.
KTMM i Spawalnictwa P.G Materiały i ich zastosowanie przy spawaniu dr inż. Tomasz Kozak EWE III 2_8 31