Svejsning er den primære metode til at forbinde A572 H-bjælker til en kontinuerlig strukturel ramme. Den fremragende svejsbarhed af både Gr.50 og Gr.60 er en nøglefordel, der stammer fra deres kontrollerede mikrolegerede kemi med lavt-kulstofindhold. En vellykket svejsning kræver dog nøje overholdelse af kvalificerede procedurer, især for den højere-styrke Gr.60 og for tykkere sektioner. Hjørnestenen i denne proces er kulstofækvivalenten (CE), en beregnet værdi, der forudsiger hærdbarheden og modtageligheden over for brint-induceret kold krakning i den varme-påvirkede zone (HAZ).
1. Kulstofækvivalent (CE) og dens betydning:
Den mest almindelige formel (IIW) er: CE=C + (Mn/6) + [(Cr+Mo+V)/5] + [(Ni+Cu)/15], hvor grundstoffer er i vægtprocent. For A572:
Typisk Gr.50 CE: Spænder fra 0,38 til 0,44.
Typisk Gr.60 CE: Spænder fra 0,42 til 0,49 på grund af det højere kulstofindhold.
AWS D1.1 Structural Welding Code uses CE and material thickness to determine preheat and interpass temperature requirements. A CE ≤ 0.45 generally indicates excellent weldability, often not requiring preheat for thinner sections. Gr.60, often having a CE >0,45, vil typisk have obligatoriske krav til forvarmning for materiale over ~3/4 tomme (19 mm) tykt.
2. Anbefalede svejseprocesser for H-bjælker:
Alle almindelige lysbuesvejseprocesser er egnede, men skal bruge lav-brintpraksis.
Afskærmet metalbuesvejsning (SMAW): Brug lav-hydrogenelektroder (E7018 for Gr.50, E8018-C3 for Gr.60 for bedre styrketilpasning).
Flux-Cored Arc Welding (FCAW): Den mest almindelige proces i fabrikationsbutikker. Brug ledninger som E71T-1 (til Gr.50) eller E81T1-K2 (til Gr.60).
Gasmetalbuesvejsning (GMAW): Med massiv tråd (ER70S-6 til Gr.50, ER80S-D2 for Gr.60) og argon/CO₂-beskyttelsesgas.
Submerged Arc Welding (SAW): Til automatiserede,-højkvalitets langsgående sømme i opbyggede-sektioner eller splejsninger.
3. Svejseprocedurespecifikation (WPS):
Hver svejsning skal udføres i henhold til en kvalificeret WPS. Dette dokument, der er kvalificeret ved fysisk test (eller præ-kvalificeret i henhold til AWS D1.1), specificerer alle variabler:
Base & Filler Metal (styrken skal matche eller lidt overmatche basismetallet)
Forvarmning/interpasstemperatur (dikteret af CE, tykkelse og brintkontrol)
Svejsestrøm, spænding, rejsehastighed (varmeindgang)
Fælles Design & Forberedelse
4. Nøgleudfordringer og bedste praksis for H-Beams:
Forvarmning til tykke sektioner: Dette er den mest kritiske praksis for at forhindre HAZ-koldrevner. For eksempel kan en 2-tommer tyk Gr.60 H-bjælkeflange kræve en minimumsforvarmning på 175 grader F (80 grader). WPS giver den nøjagtige temperatur.
Heat Input Control: Overdreven varmetilførsel kan over-temperere HAZ'en, hvilket reducerer sejheden. En maksimal varmetilførsel (f.eks. 60 kJ/tommer) er ofte angivet.
Filler Metal Selection: Til Gr.50 er 70-ksi fyldstof (E70XX) standard. For Gr.60, mens 70-ksi-fyldstof ofte er acceptabelt (som giver en sejt, undertilpasset forbindelse), kan 80-ksi-filler (E80XX) specificeres til fuger med fuld styrke i stærkt fastholdte, kritiske forbindelser.
Fugeforberedelse og renhed: Mølleskal, rust, fugt, maling og olie skal fjernes fra svejsezonen for at forhindre porøsitet og brintindtrængning.
Post-Weld Heat Treatment (PWHT): Generelt ikke påkrævet for A572 H-bjælker. Spændings-aflastningsudglødning kan dog specificeres for usædvanligt tykke, stærkt fastspændte svejsninger (f.eks. i tunge momentforbindelser) for at reducere resterende spændinger.
5. Særlige overvejelser for H-stråleforbindelser:
Flange-til-Websvejsninger i indbyggede-sektioner: Udføres typisk med automatisk SAW eller FCAW. Kontrol af forvrængning er nøglen.
Fuld penetration groove svejsninger i øjebliksforbindelser: Kræv omhyggelig fugeforberedelse, opbakning og sekventering for at sikre, at lydroden passerer og håndtere krympespændinger.
Filletsvejsninger: Den mest almindelige svejsning til forskydningsforbindelser (forskydningsfaner, bjælke-til-søjleforbindelser). Svejsestørrelse og -længde beregnes ud fra forskydningskraften og fyldmetalstyrken (0,6 x Filler Metal Fexx).
Tabel: Oversigt over svejseretningslinjer for A572 H-bjælker
| Aspekt | A572 klasse 50 | A572 klasse 60 | Nøglekodereference |
|---|---|---|---|
| Typisk CE-serie | 0.38 - 0.44 | 0.42 - 0.49 | AWS D1.1, bilag I |
| Almindelig fyldmetal | 70 ksi (E70XX, ER70S-X) | 70 ksi eller 80 ksi (E80XX, ER80S-D2) | AWS D1.1 Tabel 5.1 |
| Forvarm (til 1" tyk mat'l) | Ofte ikke påkrævet, hvis CE<0.45 | Typisk påkrævet (f.eks. 150 grader F min) | AWS D1.1 Tabel 5.2 |
| Kritisk praksis | Lave-hydrogenelektroder, rene overflader | Streng forvarmningskontrol, overvej fyldstof med højere-styrke til kritiske samlinger | - |
Sammenfattende er svejsning af A572 H-bjælker en meget systematiseret operation. Succes afhænger af brugen af den faktiske CE fra Mill Test Certificate til at bestemme forvarmning, strengt efter en kvalificeret WPS, og brug af samvittighedsfuld lav-brintpraksis under hele fremstillingen.