¿Cómo se puede evaluar la calidad de la soldadura de acero Q275 en función de la temperatura entre pasadas durante la soldadura?

La temperatura entre pasadas es un parámetro de proceso crítico en la soldadura de múltiples-pasadas y múltiples-pasadas de acero Q275 (en referencia a la temperatura residual de la pasada de soldadura anterior antes de la siguiente). Su valor afecta directamente la microestructura, el estado de tensión y la propensión a defectos de la soldadura y la zona afectada por el calor (HAZ). Al monitorear la desviación de la temperatura entre pasadas del rango apropiado, se puede realizar una evaluación preliminar con respecto a los riesgos de calidad de la soldadura. La lógica y el fundamento del juicio específico son los siguientes:
1. Definición del rango de temperatura entre pasadas apropiado para acero Q275
El Q275 es un acero calmado con bajo-carbono (contenido de carbono de aproximadamente 0,18%-0,28%) con una resistencia ligeramente mayor que el Q235 y una tendencia moderada al endurecimiento. La temperatura entre pasadas debe ajustarse según el espesor de la placa, el método de soldadura y la temperatura ambiente. El objetivo clave es evitar el agrietamiento causado por un enfriamiento rápido y evitar el engrosamiento del grano causado por el sobrecalentamiento. Para placas delgadas (grosor inferior o igual a 10 mm): se recomienda controlar la temperatura entre pasadas entre 150 y 250 grados.
Para placas gruesas (espesor > 10 mm) o estructuras muy rígidas: se recomienda controlar la temperatura entre pasadas entre 200 y 300 grados (se requiere precalentamiento para evitar un enfriamiento excesivo en una sola pasada).
Al soldar en un ambiente de baja-temperatura (<0°C): the interpass temperature should be increased to 250-350°C (to compensate for excessive heat dissipation from the environment).
II. Evaluación de calidad cuando la temperatura entre pasadas es demasiado baja (por debajo del límite inferior del rango razonable)
Las temperaturas entre pasadas excesivamente bajas indican que la pasada de soldadura anterior se enfrió demasiado rápido, lo que resultó en un "templado" insuficiente de la zona afectada por el calor-y del metal de soldadura. Esto puede conducir fácilmente a los siguientes problemas de calidad, que pueden identificarse combinando registros de temperatura con características de defectos:
1. Mayor riesgo de grietas por frío
Principio: a bajas temperaturas, la zona afectada por el calor-de la pasada de soldadura anterior tiende a formar una estructura endurecida (como martensita). Además, es difícil difundir el hidrógeno presente en la soldadura (procedente del revestimiento del electrodo o del aceite del metal base), lo que provoca grietas inducidas por hidrógeno-en los puntos de concentración de tensión. Base del juicio:
Los registros de temperatura muestran que la temperatura entre pasadas está constantemente por debajo de 150 grados (para placas delgadas) o 200 grados (para placas gruesas);
Pueden aparecer finas grietas transversales o longitudinales en la superficie de la soldadura o cerca de ella (principalmente grietas en frío, que pueden desarrollarse pocas horas después de la soldadura);
Las pruebas no destructivas (como UT y MT) pueden revelar defectos lineales cerca de la zona afectada por el calor-.
2. Disminución de la dureza de la soldadura y el calor-Zona afectada
Principio: El enfriamiento rápido da como resultado un refinamiento insuficiente de la microestructura en el metal de soldadura y la zona afectada por el calor-, lo que hace que las laminillas de perlita se vuelvan más gruesas y la tenacidad al impacto (por ejemplo, AKV) puede caer por debajo del requisito de diseño (generalmente mayor o igual a 27J para soldaduras Q275).
Base del juicio:
La temperatura entre pasadas está constantemente por debajo del rango aceptable y no se realiza el templado posterior a la soldadura;
Las pruebas de propiedades mecánicas muestran una disminución significativa en la energía de impacto (p. ej.,<20J), indicating brittle fracture. III. Quality Assessment When the Interpass Temperature is Excessively High (Exceeding the Upper Limit of the Reasonable Range)
Las temperaturas entre pasadas excesivamente altas pueden hacer que el área de soldadura permanezca a temperaturas elevadas durante períodos prolongados, lo que provoca un sobrecalentamiento. Los defectos de calidad se pueden identificar por las siguientes características:
1. Mayor riesgo de craqueo térmico (craqueo por cristalización)
Principio: a altas temperaturas, los granos del metal de soldadura crecen excesivamente y las impurezas de bajo-punto de fusión-(como azufre y fósforo) se segregan en los límites de los granos, formando una "película líquida". Bajo la acción de la tensión de soldadura, se desarrollan grietas a lo largo de los límites de los granos (las grietas térmicas a menudo ocurren en el centro de soldadura o cerca de la línea de fusión).
Base del juicio:
Los registros de temperatura indican que la temperatura entre pasadas excede los 300 grados (para placas gruesas) o 350 grados (para entornos de baja-temperatura);
Pueden aparecer grietas longitudinales a lo largo de la superficie de soldadura (las grietas térmicas a menudo son visibles en la superficie y aparecen inmediatamente después de la soldadura);
La inspección macroscópica revela signos de metal de soldadura "sobrequemado" (como oxidación superficial severa y un color azulado). 2. Deterioro de la resistencia y tenacidad de la soldadura y zona afectada por el calor-
Principio: El sobrecalentamiento provoca el engrosamiento de los granos de austenita en el metal de soldadura y la zona afectada por el calor-(el tamaño del grano puede caer del grado 8 a menos del grado 4). Al enfriarse, se forman perlita y ferrita gruesas, lo que da como resultado una disminución del 5 % al 10 % en la resistencia (como la resistencia a la tracción) y una reducción significativa de la tenacidad.
Base del juicio:
Sustained excessive interpass temperature (e.g., >300 grados) y alto aporte de calor de soldadura (alta corriente, baja velocidad);
Las pruebas de propiedades mecánicas muestran una resistencia a la tracción por debajo del estándar del material original (resistencia a la tracción estándar Q275 410-540 MPa), y la energía de impacto puede caer por debajo de 20 J;
Metallographic analysis reveals coarse grains in the weld (>50 μm) y la presencia de una "zona de grano-grueso" en la zona afectada por el calor-.
3. Mayor distorsión de la soldadura.
Principio: Las altas temperaturas aumentan la plasticidad del material. Las temperaturas entre pasadas excesivamente altas conducen a una expansión térmica excesiva en el área de soldadura, lo que resulta en una contracción desigual después del enfriamiento, lo que lleva a una mayor deformación angular o de flexión. Base del juicio:
La temperatura entre pasadas excede el rango aceptable y la rigidez estructural es baja (por ejemplo, empalme de placas delgadas);
La desviación dimensional geométrica posterior-a la soldadura excede el estándar (p. ej., distorsión angular > 3 grados/m), lo que requiere corrección para cumplir con el estándar.
IV. Juicio de calidad cuando la temperatura entre pasadas está dentro del rango aceptable
Si la temperatura entre pasadas se controla de manera estable dentro del rango recomendado (150-350 grados, ajustado según el espesor de la placa y las condiciones ambientales), esto generalmente indica que durante la soldadura:
La velocidad de enfriamiento es moderada, el endurecimiento de la zona afectada por el calor-(HAZ) es bajo (principalmente perlita + ferrita, sin martensita significativa) y el riesgo de agrietamiento en frío es bajo;
Los granos del metal de soldadura no crecen excesivamente, la segregación de impurezas no es significativa y el riesgo de agrietamiento en caliente es bajo;
La difusión de hidrógeno es suficiente (cuando la temperatura entre pasadas es mayor o igual a 150 grados, el coeficiente de difusión de hidrógeno aumenta significativamente) y la probabilidad de craqueo retardado es baja.
En este punto, se puede juzgar preliminarmente que la calidad de la soldadura es aceptable, pero la verificación final aún requiere una inspección visual combinada (sin porosidad o falta de fusión) y pruebas no destructivas.