ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΙΜΟΤΗΤΑ ΧΑΛΥΒΩΝ ΟΠΛΙΣΜΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ
Ιωάννης Νικολάου, Δρ. Μεταλλουργός Μηχανικός Ε.Μ.Π.,
Αναπληρωτής Διευθυντής Ποιότητας, ΧΑΛΥΒΟΥΡΓΙΚΗ Α.Ε.
Εισαγωγή
Κάθε διαδικασία συγκόλλησης, επιφέρει μεταβολές στην μικροδομή του μετάλλου, η έκταση των οποίων εξαρτάται από τον τύπο του χάλυβα, τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά και από την θερμική παροχή που προσφέρεται κατά την συγκόλληση. Γενικά, οι ιδιότητες του μετάλλου βάσης, μεταβάλλονται σε μια μικρή περιοχή, που ονομάζεται Θερμικά Επηρεασμένη Ζώνη (ΘΕΖ, Σχήμα 1). Στην περιοχή αυτή εστιάζονται οι κυριότερες μεταβολές της μικροδομής, της μικροσκληρότητας, των μηχανικών ιδιοτήτων και η εμφάνιση παραμενουσών τάσεων. Η έκταση των παραπάνω μεταβολών συνδέεται με την συγκολλησιμότητα των υλικών. Η συγκολλησιμότητα ενός μετάλλου δεν αντιστοιχεί σε κάποιο συγκεκριμένο φυσικό μέγεθος αλλά εκφράζει την ευκολία με την οποία μπορούμε να πραγματοποιήσουμε ικανοποιητικές συγκολλήσεις. Όπως αναφέρεται και στο NF A 35-018 (Produits sidérurgiques - Armatures pour béton armé – Aptitude au soudage, 1978), «οι χάλυβες που θεωρούνται συγκολλήσιμοι δεν προϋποθέτουν ειδικές συνθήκες συγκόλλησης και ειδικευμένους συγκολλητές».
Σχήμα 1. Περιοχές συγκόλλησης σε κατάλληλη μεταλλογραφική τομή κατά παράθεση συγκόλλησης ράβδων οπλισμού (Tempcore). Στην ΘΕΖ εστιάζονται κατά κανόνα τα προβλήματα συγκολλησιμότητας των χαλύβων.
Συγκολλησιμότητα χαλύβων
Η τιμή του ισοδύναμου άνθρακα (Ceq, Carbon Equivalent) ενός χάλυβα χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της συγκολλησιμότητας του. Η κραμάτωση των χαλύβων, δηλαδή η προσθήκη διάφορων κραματικών στοιχείων, έχει σαν σκοπό την επίτευξη των επιθυμητών ιδιοτήτων στους χάλυβες. Υψηλότερες συγκεντρώσεις στοιχείων, όπως άνθρακα, μαγγάνιο κλπ τείνουν να αυξήσουν την σκληρότητα των χαλύβων αυξάνοντας παράλληλα την αντοχής τους αλλά αντίθετα μειώνοντας την συγκολλησιμότητα τους. Αυτό συμβαίνει διότι, αυξάνοντας την αντοχή του χάλυβα (με κραμάτωση) αυξάνεται αναπόφευκτα και η εμβαπτότητα του. Κάθε κραματικό στοιχείο έχει συγκεκριμένη και ξεχωριστή επίδραση τόσο στην σκλήρωση αλλά και στην συγκολλησιμότητα. Επίσης, υπάρχει τεράστιος αριθμός προϊόντων χάλυβα που προορίζονται για διαφορετικές εφαρμογές και χρήσεις και διαφέρουν μεταξύ τους τόσο στο είδος των κραματικών στοιχείων όσο και στην περιεκτικότητα τους. Προκειμένου να είναι εφικτή η σύγκριση μεταξύ χαλύβων με διαφορετική χημική σύσταση, χρησιμοποιείται η περιεκτικότητα σε ισοδύναμο άνθρακα αλλά υπάρχουν και άλλα πρότυπα σύγκρισης όπως η τιμή ισοδύναμου νικελίου ή χρωμίου που χρησιμοποιούνται στην περίπτωση των ανοξείδωτων χαλύβων (Shaefler-Delong διαγράμματα). Αύξηση της τιμής του ισοδύναμου άνθρακα, συνοδεύεται από μείωση της συγκολλησιμότητας των χαλύβων. Ο ισοδύναμος άνθρακας είναι ένα μέγεθος που φανερώνει την συνδυασμένη επίδραση των κραματικών στοιχείων ενός χάλυβα στη συγκολλησιμότητα του.