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1、焊管·第27卷第2期·2004年3月·71·管线钢焊接常用的几种碳当量公式王晓香(华北石油钢管厂) 摘 要 碳当量法是研究钢材焊接性能最简便、最常用的方法,用以评估钢材焊接的冷裂纹倾向。介绍了几种管线钢焊接常用的碳当量公式以及API5L第42版对碳当量计算公式的新规定,并指出科学地选择低碳含量管线钢的碳当量计算公式的重要性。关键词 管线钢 焊接 碳当量 计算 公式 选择 评估1 几种常用的碳当量公式它元素对冷裂纹敏感性的影响与碳比较,按一定系数折合,与碳含量一起叠加后,可以得出该钢材在研究钢的焊接性
2、能时,碳当量法是最简便、的碳当量CE或Ceq值,用以评估该钢材焊接的最常用的方法。在钢的各种组成元素中,碳是对冷裂纹倾向。钢材冷裂纹敏感性影响最显著的元素。将钢中其几种常用的碳当量公式见表1。表1 几种常用的碳当量公式序号名 称公 式备 注国际焊接学会CE=C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+适用于中、高强度非调质低合金高1(IIW)公式Mo+V)/5强度钢美国焊接学会Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+适用于C≤0.6%Mn≤1.6%⋯,详2(AWS)公式Mo/
3、4+Cu/13+P/2见注1。日本工业标准Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+适用于低合金调质钢,C≤0.2%3(JIS)公式Cr/5+Mo/4+V/14Mn≤1.5%⋯,详见注2。日本依藤Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+适用于C=0.07%～0.22%⋯,详4(ITO)公式Ni/60+Mo/15+V/10+5B见注3。日本(YURIOKA)CEN=C+A(C)×[Mn/6+Si/24+Cu/15+加拿大Allince管线和苏丹管线标5公式Ni/20+(Cr+M
4、o+Nb+V)/5+5B准采用,详见注4。 注(1)美国焊接学会(AWS)Ceq公式的适用范围:%w(C)w(Mn)w(Ni)w(Cr)w(Mo)w(Cu)w(P)备 注≤0.6≤1.6≤3.3≤1.0≤0.60.5～1.00.05～0.15w(Cu)≤0.5或w(P)≤0.05时可不计(2)日本工业标准(JIS)Ceq公式的适用范围:%w(C)w(Si)w(Mn)w(Cu)w(Ni)w(Cr)w(Mo)w(V)w(B)≤0.2≤0.55≤1.5≤0.5≤2.5≤1.25≤0.7≤0.1≤0.00
5、6(3)日本依藤(ITO)Pcm公式的适用范围:%w(C)w(Si)w(Mn)w(Cu)w(Ni)w(Mo)w(V)w(Nb)w(Ti)w(B)0.07～0.220～0.60.4～1.40～0.50～1.20～0.70～0.120～0.040～0.50～0.005(4)日本YURIOKACEN公式中碳的适应系数A(C)与碳含量的关系公式为:A(C)=0.75+0.25tanh[20(C-0.12)],tanh为双曲正切函数。A(C)在w(C)≤0.07%时为0.5,在0.07%≤w(C)≤0.17%时
6、可查表得出与碳含量相对应的A(C)值。·72·焊 管 2004年3月 2API5L第42版前对碳当量公式的规定的碳当量公式。当w(C)≤0.12%时,应采用CE(Pcm)公式,当w(C)>0.12%时,应采用CE(IIW)表1中AWS和JIS的碳当量公式在管线钢焊公式;接中应用较少,常用的是其他3个公式。(3)规定了最大碳当量值。规定CE(Pcm)≤表1中第1项—国际焊接学会碳当量公式是0.25%,或CE(IIW)≤0.43%,取两者之中适用最常用的碳当量公式:者。
7、但对X80级钢管、规定壁厚大于20.3mm的CE(IIW)=C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+所有钢级的无缝钢管,以及购方指定为高碳当量(Cr+Mo+V)/5的钢管应由购方和制造厂协商。在API5L第42版之前,对于钢管母材的化学成分仅有较粗略的规定,正文中没有规定碳当4 分 析量的计算公式,只在关于补焊的附录C中采用了IIW的碳当量公式,用于确定在母材化学成分改从以上API5L第42版碳当量的计算公式规变时是否需要重新进行补焊焊接工艺评定。定可以看出:但是,在世界各大输油公司制定的各自的长(1)A
8、PI5L第42版将CE(Pcm)和CE(IIW)均输管线标准中,往往都同时规定了CE和Pcm的称为碳当量,而不是将前者称为冷裂纹敏感系数,值。一般把CE称为碳当量,采用IIW公式计算,将后者称为碳当量,没有采用冷裂纹敏感系数这而把Pcm称为冷裂纹敏感系数,采用ITO公式计一术语;算,并且同时规定了CE和Pcm的上限。我国从(2)生产PSL2级钢管时,应根据碳含量的区西部油气管道如陕京、库鄯管线建设开始,也都采间选择碳当量计算公式。由于对同一钢种,碳含用了
