Калькулятор времени охлаждения t8/5

Время прохода соединения от 800 до 500 °C решает, какая структура получится в зоне термического влияния. Это тот самый параметр, который в технологической карте спрятан за диапазоном погонной энергии и температурой подогрева.

Скачать схему: SVG · PNG

Формулы по EN 1011-2

Норма даёт две формулы, потому что тепло отводится двумя способами.

Трёхмерно — металл толстый, тепло уходит во все стороны:
t8/5 = (6700 − 5·T₀) · Q · (1/(500−T₀) − 1/(800−T₀)) · F3

Двумерно — лист тонкий, тепло растекается только в плоскости:
t8/5 = (4300 − 4,3·T₀) · 10⁵ · Q²/d² · (1/(500−T₀)² − 1/(800−T₀)²) · F2

Какая формула действует, решает переходная толщина — та, при которой обе дают одинаковый результат. Калькулятор считает её сам и показывает рядом с ответом: ниже неё работает 2D, выше — 3D. При трёхмерном теплоотводе толщина из результата исчезает: добавлять металл дальше бессмысленно.

Коэффициент формы

Соединение отводит тепло тем хуже, чем больше стенок сходится в одном месте. Норма учитывает это коэффициентами из таблицы D.1.

Для таврового соединения норма даёт F2 диапазоном 0,45–0,67. Калькулятор считает по верхнему значению: оно даёт более длинное t8/5, то есть менее осторожную оценку, — её и стоит перепроверять.

Для таврового соединения норма задаёт F2 диапазоном. Калькулятор берёт верхнее значение: оно даёт более длинное время охлаждения, то есть менее осторожную оценку — и проверять замером надо именно её, а не безопасную.

Какое время хорошее

Где это нужно

• При подборе подогрева. Если температура подогрева вышла высокой, а греть нечем — t8/5 показывает, сколько придётся добрать погонной энергией.
• При аттестации технологии. В протокол WPQR пишут фактическую погонную энергию; пересчёт в t8/5 говорит, есть ли шанс получить нужную ударную вязкость и твёрдость.
• При разборе трещин. Холодная трещина в ЗТВ — почти всегда слишком короткое время охлаждения в паре с водородом. Проверяют оба, а не одну марку электрода.

Таблица t8/5 по погонной энергии и толщине листа

Время охлаждения для стыкового шва без подогрева (20 °C), посчитанное теми же формулами, что и калькулятор, — вместе с выбором формулы 2D или 3D по переходной толщине.

Время t8/5 в секундах для стыкового шва (F = 0,9) при начальной температуре 20 °C. Пометка 3D — толщина больше переходной, считает трёхмерная формула; без пометки — двумерная. Окно 5–25 с, как в калькуляторе.

Что видно в таблице

На тонком листе время растёт с квадратом энергии: 6 мм при 0,8 кДж/мм — 18,2 с, при 1,5 кДж/мм уже 63,9 с — далеко за окном 5–25 с, с риском крупного зерна. На толстом листе (пометка 3D) толщина перестаёт играть роль: 20 и 30 мм при 1,2 кДж/мм дают те же 5,7 с, потому что тепло уходит уже во все стороны. Там время растёт лишь линейно с энергией, и без подогрева его трудно удлинить.

Примеры расчёта

Пример 1: лист 10 мм, 1,2 кДж/мм, без подогрева

Это значения калькулятора по умолчанию (стыковой шов, F = 0,9). Переходная толщина выходит 16,1 мм, значит, при 10 мм работает формула 2D: t8/5 ≈ 14,7 с, средняя скорость охлаждения 300 / 14,7 ≈ 20,4 K/с. Результат в середине рабочего окна.

Пример 2: тот же лист с подогревом до 100 и 150 °C

При T₀ = 100 °C время растёт до 21,1 с, при 150 °C — до 27,5 с и выходит уже за верхнюю границу 25 с. На тонком листе подогрев легко перестараться: для 10 мм при этой энергии 150 °C — это слишком, если того не требует водород.

Пример 3: S355 20 мм после подогрева до 120 °C

Без подогрева 20 мм при 1,2 кДж/мм дают 5,7 с (формула 3D) — у самой нижней границы. Подогрев до 120 °C, который для S355 с рутиловым электродом выдаёт калькулятор подогрева, удлиняет время до 7,6 с, а подъём энергии до 1,5 кДж/мм — до 9,6 с. Оба рычага вместе уверенно сдвигают соединение внутрь окна.

Пример 4: те же 10 мм в разных соединениях

При 1,2 кДж/мм и 20 °C: валик на пластину (F = 1,0) — 16,4 с, стыковой шов (0,9) — 14,7 с, угловой шов в тавровом соединении (0,67) — 11,0 с. Три стенки забирают тепло быстрее двух, поэтому тавр остывает на четверть быстрее стыка из того же листа.

Какую погонную энергию выбрать под нужное t8/5

Формулы можно обратить. При трёхмерном теплоотводе, 20 °C и F = 0,9 время пропорционально энергии: t8/5 ≈ 4,76 · Q. Чтобы получить 10 с на толстом листе, нужно около 2,1 кДж/мм — много для одного прохода, поэтому на толстых деталях время удлиняют скорее подогревом. При двумерном теплоотводе время растёт с квадратом Q: для 10 мм t8/5 ≈ 10,2 · Q², так что 10 с даёт около 1,0 кДж/мм, а 25 с — около 1,56 кДж/мм. Энергию по режиму сварки посчитает калькулятор погонной энергии.

Формула 2D или 3D: от чего зависит переходная толщина

Переходная толщина растёт с энергией и с начальной температурой. Для стыкового шва без подогрева она равна 13,1 мм при 0,8 кДж/мм, 16,1 мм при 1,2, 18,0 мм при 1,5 и 23,2 мм при 2,5 кДж/мм. Один и тот же лист 20 мм бывает «толстым» для корневого прохода и «тонким» для широкого заполняющего — калькулятор выбирает формулу сам и показывает, какую применил.

Типичные ошибки в расчёте t8/5

• Энергия дуги вместо погонной энергии. В формулу входит Q с тепловым КПД процесса, а не голое U·I·60/(v·1000).
• Единицы. Q в кДж/мм; ввод в кДж/см (вдесятеро больше) даёт абсурдно длинные времена.
• T₀ первого прохода для всего шва. Для следующих проходов начальная температура — межпроходная, обычно выше подогрева.
• Не тот тип соединения. Тавр, посчитанный как стык, завышает время примерно на треть (пример 4) — оценка выходит слишком оптимистичной.
• Одно окно для всех сталей. 5–25 с относится к нелегированным и низколегированным сталям; у улучшаемых сталей диапазон уже — из паспорта материала.

Автор: Dmitry Frolov, сварщик, изготовление металлоконструкций Обновлено: 28 сентября 2026