碳当量基本原理用于预测钢性质

修复天然气或输油管线时，需要确保新焊缝JD牢固。在基本层面上，焊缝的完整性依赖于两段管道完全兼容。如果两段管道的性质不同，或在焊接过程期间变脆，焊接将会失败，从而带来潜在的灾难性后果。

因此，需要确保使用正确钢号。但是仅依靠牌号会存在风险，因为即使在同一个牌号内，精确成分也存在足够差异，从而导致焊接完整性问题。为此，必须单独测量每个部件的精确成分，才能完全理解部件的性质。

这便是碳当量概念的由来。通过碳当量，可获得详细的材料成分，并将这些信息转化为有用信息，以用于评价材料的可焊性。

碳当量对于预测钢性质至关重要

当不仅仅将碳用作合金元素时，等效碳含量的概念可用于含铁材料，通常为钢和铸铁，以确定合金的各种性质。

众所周知，铁或钢中的碳含量会影响其强度和脆度，以及材料的加工和焊接方式。然而，碳不是WY的合金元素，其他元素对材料性质也有贡献。

难题在于，需考虑每个元素的影响以及其如何单独与所有其他元素相互作用。因此，转而使用碳当量概念，采用一个公式将所有的合金元素“转换”成碳当量百分比。该想法是将除碳之外的合金元素的百分比转换成碳当量百分比，因为与其他铁-合金相相比，铁-碳相更容易被理解。该单一数值随后可被用于评价性质，如下表所示的可焊性：

从表中可以看出，CE数值越大，可焊性越差。如此说来，如何得出这个数值？以下便是碳当量方程的由来：

1.国际焊接学会（IIW）CE：CE = (%C)+((%Mn)/6)+(((%Cr)+(%Mo)+(%V))/5)+(((%Cu)+(%Ni))/15)

2.日本焊接学会PCM：
PCM = (%C)+((%Si)/30)+(((%Cr)+(%Cu)+(%Cr))/20)+((%Ni)/60)+((%Mo)/15)+((%V)/10)+((%B)*5)

3.Düren CEM:
CEM = (%C)+((%Si)/25)+(((%Mn)+(%Cu))/20)+(((%Cr)+(%V))/10)+((%Mo)/15) +((%Ni)/40)

4.Thyssen CET:
CET = (%C)+(((%Mn)+(%Mo))/10)+(((%Cr)+(%Cu))/20)+((%Ni)/40)

5.EN 10025-1 CEV:
CEV = (%C)+((%Mn)/6)+(((%Cu)+(%Ni))/15)+(((%Cr)+(%Mo)+(%V))/5)

上文展示了五个方程；实际上，需使用与钢种非常匹配的方程。

可发现每个方程使用已测量的碳百分比的情况，随后加上其他元素的修正百分比。例如，出现在DY个方程中的（锰%/6）使用锰百分比，但将其除以6，从而缩小其效应。

为什么有多个方程？

在一定时间段内，创建新方程，以提高不同钢种的精度，如低碳钢。此外，还可将此等方程扩展至估算钢的氢裂易感性。

应该选择哪个方程？

国际焊接学会所采用的DY个方程最常用。但是，如果分析低碳钢，则PCM和CEM表达式更合适。然而，第二个PCM方程被用于管线制造中所使用的现代钢，其中碳含量通常小于0.11%（重量百分比）。

实际上需要在管道中测量什么？

为了精确确定管线的可焊性，需要测量PCM方程中的元素：

碳、硅、铬、铜、镍、钼、钒和硼。

可能还需要测量磷和硫以进行更全面的分析。如果需要识别双相钢，则需要测量氮。

使CE计算变得容易

为实现精确CE计算结果，日立的火花OES仪器系列能测量相关必要元素，进行仔细计算，并提供CE编号。

联系日立，讨论适合您的具体方程，并为您安排样机演示。

 碳当量的选择至关重要，共晶铸铁不是不把CE值调到4.26就可以。设定碳含量的目的是为了满足碳当量要求，设定碳当量的目的是为了满足液相线温度，奖碳、硅含量作为铁水的控制目标。设定硅含量的目的是为了满足硅当量要求，设定硅当量的目的是为了满足固相线温度的要求。设定液相线温度和固相线温度的目的是为了满足共晶度的要求。控制共晶度的目的是为控制枝晶生成量和漂浮石墨生成量，达到控制铸铁凝固组织和机械性能的目的。所以在熔制铁水时通常以碳、硅含量为控制目标，控制碳、硅含量的本质目的是为了控制凝固时刻铁水的共晶度，尽管光谱仪可以精确测量铁水中各成分的含量，却不能精确控制铁水的共晶度和凝固组织，因此不能稳定获得满意的铸铁组织和各项性能。而炉前铁水碳硅分析仪能通过测得的初晶温点和共晶点，通过调整碳硅含量，控制共晶度，控制石墨析出产生的热量，降低再辉度，利用石墨析出产生的体积膨胀补充晶间的缩松。铁水的共晶度目标应以浇注时刻为基点进行设定，在控制原铁水共晶度时必须预留球化、孕育处理过程的共晶度增量。

NJ-TG4型炉前铁水质量管理仪用于炉前快速测定灰铸铁和球墨铸铁铁水的碳当量（CEL）、碳含量（C%）、硅含量（Si%）、锰含量（Mn%）；预测普通灰铸铁的抗拉强度等。非专业人员经简单培训即可操作；设有多条检测线（即材质或产品名称，用户可根据本公司的实际情况任意添加），针对不同牌号的铁水以及各厂的实际情况选择恰当的检测线，可使检测结果更准确。

            南京诺金高速分析仪器厂

              2021年5月8日

超声波测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的各种材料均可采用此原理测量。按此原理设计的测厚仪可对各种板材和各种加工零件作测量，也可以对生产设备中各种管道和压力容器进行监测，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度。可广泛应用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各个领域。
使用技巧：
1、一般测量方法：
（1）在一点处用探头进行两次测厚，在两次测量中探头的分割面要互为90°，取较小值为被测工件厚度值。
（2）30mm 多点测量法：当测量值不稳定时，以一个测定点为ZX，在直径约为30mm 的圆内进行多次测量，取Z小值为被测工件厚度值。
2、测量法：在规定的测量点周围增加测量数目，厚度变化用等厚线表示。
3、连续测量法：用单点测量法沿指定路线连续测量，间隔不大于5mm。
4、网格测量法：在指定区域划上网格，按点测厚记录。此方法在高压设备、不锈钢衬里腐蚀监测中广泛使用。
影响超声波测厚仪示值的因素：
[/b]（1）工件表面粗糙度过大，造成探头与接触面耦合效果差，反射回波低，甚至无法接收到回波信号。对于表面锈蚀，耦合效果极差的在役设备、管道等可通过砂、磨、挫等方法对表面进行处理，降低粗糙度，同时也可以将氧化物及油漆层去掉，露出金属光泽，使探头与被检物通过耦合剂能达到很好的耦合效果。
（2）工件曲率半径太小，尤其是小径管测厚时，因常用探头表面为平面，与曲面接触为点接触或线接触，声强透射率低（耦合不好）。可选用小管径专用探头（6mm ）,能较的测量管道等曲面材料。
（3）检测面与底面不平行，声波遇到底面产生散射，探头无法接受到底波信号。
（4）铸件、奥氏体钢因组织不均匀或晶粒粗大，超声波在其中穿过时产生严重的散射衰减，被散射的超声波沿着复杂的路径传播，有可能使回波湮没，造成不显示。可选用频率较低的粗晶专用探头（2.5MHz）。
（5）探头接触面有一定磨损。常用测厚探头表面为丙烯树脂，长期使用会使其表面粗糙度增加，导致灵敏度下降，从而造成显示不正确。可选用500#砂纸打磨，使其平滑并保证平行度。如仍不稳定，则考虑更换探头。
（6）被测物背面有大量腐蚀坑。由于被测物另一面有锈斑、腐蚀凹坑，造成声波衰减，导致读数无规则变化，在极端情况下甚至无读数。
（7）被测物体（如管道）内有沉积物，当沉积物与工件声阻抗相差不大时，测厚仪显示值为壁厚加沉积物厚度。 
（8）当材料内部存在缺陷（如夹杂、夹层等）时，显示值约为公称厚度的70%，此时可用超声波探伤仪进一步进行缺陷检测。
（9）温度的影响。一般固体材料中的声速随其温度升高而降低，有试验数据表明，热态材料每增加100°C，声速下降1%。对于高温在役设备常常碰到这种情况。应选用高温专用探头（300－600°C），切勿使用普通探头。
（10）层叠材料、复合（非均质）材料。要测量未经耦合的层叠材料是不可能的，因超声波无法穿透未经耦合的空间，而且不能在复合（非均质）材料中匀速传播。对于由多层材料包扎制成的设备（像尿素高压设备），测厚时要特别注意，测厚仪的示值仅表示与探头接触的那层材料厚度。 
（12）耦合剂的影响。耦合剂是用来排除探头和被测物体之间的空气，使超声波能有效地穿入工件达到检测目的。如果选择种类或使用方法不当，将造成误差或耦合标志闪烁，无法测量。因根据使用情况选择合适的种类，当使用在光滑材料表面时，可以使用低粘度的耦合剂；当使用在粗糙表面、垂直表面及顶表面时，应使用粘度高的耦合剂。高温工件应选用高温耦合剂。其次，耦合剂应适量使用，涂抹均匀，一般应将耦合剂涂在被测材料的表面，但当测量温度较高时，耦合剂应涂在探头上。 
（13）声速选择错误。测量工件前，根据材料种类预置其声速或根据标准块反测出声速。当用一种材料校正仪器后（常用试块为钢）又去测量另一种材料时，将产生错误的结果。要求在测量前一定要正确识别材料，选择合适声速。
（14）应力的影响。在役设备、管道大部分有应力存在，固体材料的应力状况对声速有一定的影响，当应力方向与传播方向一致时，若应力为压应力，则应力作用使工件弹性增加，声速加快；反之，若应力为拉应力，则声速减慢。当应力与波的传播方向不一至时，波动过程中质点振动轨迹受应力干扰，波的传播方向产生偏离。根据资料表明，一般应力增加，声速缓慢增加。 
（15）金属表面氧化物或油漆覆盖层的影响。金属表面产生的致密氧化物或油漆防腐层，虽与基体材料结合紧密，无名显界面，但声速在两种物质中的传播速度是不同的，从而造成误差，且随覆盖物厚度不同，误差大小也不同。

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