Stale spawalne o podwyższonej wytrzymałości

 

Spawalność stali to jedna z cech, która decyduje o jej przydatności konstrukcyjnej i produkcyjnej. Taki materiał wykorzystywany jest do budowy mostów, rurociągów, zbiorników i statków oraz innych konstrukcji przemysłowych, których montaż wymaga trwałego łączenia elementów.

Co to jest spawalność?

Spawanie to technologia, która pozwala na trwałe połączenie ze sobą dwóch kawałków materiału (głównie metali). Następuje ono poprzez rozpuszczenie krawędzi lub roztopienie elektrody i sklejenie płynnym materiałem dwóch części. Nie każdy metal jest tak samo podatny na łączenie metodą spawania, dlatego mówi się o jego lepszej lub gorszej spawalności.

 

W przypadku stali wartość tę oblicza się odpowiednim wzorem, którego wynik jest równoważnikiem węgla oznaczanym symbolem CE. Im wskaźnik jest niższy, tym lepsza spawalność. Wyższe wartości CE wymagają stosowania specjalnych technologii spawania, które zapewnią trwałe połączenie i wyeliminują ryzyko powstawania pęcherzy. Technologia łączenia metali wymaga zawartości węgla nie większej niż 0,20%, a taki warunek spełnia każdy rodzaj stali. Oznacza to, że wszystkie jej odmiany są spawalne, choć nie w tym samym zakresie.

Wzmacnianie stali spawalnej

Ponieważ warunkiem dobrej spawalności stali jest ograniczenie do minimum zawartości węgla w stopie, efektem jest jednocześnie osłabienie struktury materiału. Węgiel zapewnia bowiem twardość powierzchni, choć przyczynia się też do większej kruchości stopu. Aby uzyskać odpowiednią wytrzymałość spawalnej stali, stosuje się różne metody jej wzmacniania. To między innymi:

• umocnienie ferrytu dodatkiem manganu i krzemu,
• rozdrobnienie struktury krystalicznej stali przez dodatek pierwiastków hamujących wzrost ziaren kryształów (Al, Nb, V, Zr, Ti, N),
• utwardzanie węglikami,
• rozdrabnianie struktury przez walcowanie w dwóch zakresach temperatur,
• zwiększenie hartowności stali przez dodatek Cr, Ni, Mo i B.

Zależnie od zastosowanego dodatku wzmacniane stale spawalne oznaczane są określonymi symbolami. Przykładowo gatunki stali S275N i S420N zawierają maksymalnie 0,035% fosforu oraz max. 0,030% siarki, podczas gdy stale S275NL i S420NL zawierają odpowiednio 0,030% fosforu i 0,025% siarki.