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閱讀：97發(fā)布時(shí)間：2026-6-17
修復(fù)天然氣或輸油管線時(shí)，需要確保新焊縫牢固。在基本層面上，焊縫的完整性依賴于兩段管道兼容。如果兩段管道的性質(zhì)不同，或在焊接過(guò)程期間變脆，焊接將會(huì)失敗，從而帶來(lái)潛在的災(zāi)難性后果。
因此，需要確保使用正確鋼號(hào)。但是僅依靠牌號(hào)會(huì)存在風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榧词乖谕粋€(gè)牌號(hào)內(nèi)，精確成分也存在足夠差異，從而導(dǎo)致焊接完整性問(wèn)題。為此，必須單獨(dú)測(cè)量每個(gè)部件的精確成分，才能理解部件的性質(zhì)。
這便是碳當(dāng)量概念的由來(lái)。通過(guò)碳當(dāng)量，可獲得詳細(xì)的材料成分，并將這些信息轉(zhuǎn)化為有用信息，以用于評(píng)價(jià)材料的可焊性。
當(dāng)不僅僅將碳用作合金元素時(shí)，等效碳含量的概念可用于含鐵材料，通常為鋼和鑄鐵，以確定合金的各種性質(zhì)。
，鐵或鋼中的碳含量會(huì)影響其強(qiáng)度和脆度，以及材料的加工和焊接方式。然而，碳不是的合金元素，其他元素對(duì)材料性質(zhì)也有貢獻(xiàn)。
難題在于，需考慮每個(gè)元素的影響以及其如何單獨(dú)與所有其他元素相互作用。因此，轉(zhuǎn)而使用碳當(dāng)量概念，采用一個(gè)公式將所有的合金元素“轉(zhuǎn)換"成碳當(dāng)量百分比。該想法是將除碳之外的合金元素的百分比轉(zhuǎn)換成碳當(dāng)量百分比，因?yàn)榕c其他鐵-合金相相比，鐵-碳相更容易被理解。該單一數(shù)值隨后可被用于評(píng)價(jià)性質(zhì)，如下表所示的可焊性：
| 碳當(dāng)量（CE） | 可焊性 |
達(dá) 0.35 | |
0.36–0.40 | 很好 |
0.41–0.45 | 良好 |
0.46–0.50 | 一般 |
超過(guò) 0.50 | 不良 |
從表中可以看出，CE數(shù)值越大，可焊性越差。如此說(shuō)來(lái)，如何得出這個(gè)數(shù)值？以下便是碳當(dāng)量方程的由來(lái)：
國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW）CE：CE = (%C)+((%Mn)/6)+(((%Cr)+(%Mo)+(%V))/5)+(((%Cu)+(%Ni))/15)
日本焊接學(xué)會(huì)PCM：
PCM = (%C)+((%Si)/30)+(((%Cr)+(%Cu)+(%Cr))/20)+((%Ni)/60)+((%Mo)/15)+((%V)/10)+((%B)*5)
Düren CEM:
CEM = (%C)+((%Si)/25)+(((%Mn)+(%Cu))/20)+(((%Cr)+(%V))/10)+((%Mo)/15) +((%Ni)/40)
Thyssen CET:
CET = (%C)+(((%Mn)+(%Mo))/10)+(((%Cr)+(%Cu))/20)+((%Ni)/40)
EN 10025-1 CEV:
CEV = (%C)+((%Mn)/6)+(((%Cu)+(%Ni))/15)+(((%Cr)+(%Mo)+(%V))/5)
上文展示了五個(gè)方程；實(shí)際上，需使用與鋼種非常匹配的方程。
可發(fā)現(xiàn)每個(gè)方程使用已測(cè)量的碳百分比的情況，隨后加上其他元素的修正百分比。例如，出現(xiàn)在個(gè)方程中的（錳%/6）使用錳百分比，但將其除以6，從而縮小其效應(yīng)。
在一定時(shí)間段內(nèi)，創(chuàng)建新方程，以提高不同鋼種的精度，如低碳鋼。此外，還可將此等方程擴(kuò)展至估算鋼的氫裂易感性。
國(guó)際焊接學(xué)會(huì)所采用的個(gè)方程。但是，如果分析低碳鋼，則PCM和CEM表達(dá)式更合適。然而，第二個(gè)PCM方程被用于管線制造中所使用的現(xiàn)代鋼，其中碳含量通常小于0.11%（重量百分比）。
為了精確確定管線的可焊性，需要測(cè)量PCM方程中的元素：
碳、硅、鉻、銅、鎳、鉬、釩和硼。
可能還需要測(cè)量磷和硫以進(jìn)行更全面的分析。如果需要識(shí)別雙相鋼，則需要測(cè)量氮。
為實(shí)現(xiàn)精確CE計(jì)算結(jié)果，日立的火花OES儀器系列能測(cè)量相關(guān)必要元素，進(jìn)行仔細(xì)計(jì)算，并提供CE編號(hào)。
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