高强钢性能分析与焊接工艺评定

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1、二OO六年八月韩钰Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定国网北京电力建设研究院0．前言自20世纪60年代以来，低合金高强钢领域取得了惊人的进展，由此而形成了“现代低合金高强钢”，在合金设计及生产工艺诸方面导入了许多新的概念，主要的是：——Nb、V、Ti等强烈碳化物形成元素的应用，及以晶粒细化和析出强化为主要内容的钢的强韧化机理的建立，出现了新一代的低合金高强钢，即以低碳、高纯净度为特征的微合金化钢；——低合金高强度钢不再是“简易”生产的普通低合金钢，而是采用一系列现代冶金新技术生产的精细钢类，包括铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、钢包冶金、连铸、控扎控冷（热机械处理）等技术得到

2、普遍应用，已成为低合金高强度钢的基本生产流程。高强钢的焊接性能也是杆塔设计和制造部门比较关心的一个问题，这主要包括两个方面，一是裂纹敏感性，二是焊接热影响区的力学性能。如果焊接工艺不当，高强钢焊接时有焊接热影响区脆化倾向，易形成热裂纹，冷却速度较快时，有明显的冷裂倾向。0．前言防止热裂纹的措施在焊接材料上采用含Mn较高的焊材和焊剂，可降低焊缝中的含碳量和提高焊缝中的含锰量解决热裂纹的问题。1使用低氢焊条2焊前预热3后热处理或焊后缓冷防止冷裂纹的措施1.焊接性试验的相关内容3.焊接工艺评定的相关内容2.Q420焊接性试验4.Q420焊接工艺评定5.Q420焊接技术管理人员及

3、焊工培训评价母材焊接性能的好坏，确定合理的焊接工艺参数。即金属工艺焊接性和对该金属进行焊接后的使用焊接性。1.焊接性试验的相关内容目的焊接性内涵明确焊接接头所在部件的使用性能的要求明确一个概念：一个没有缺陷（即无损检测合格）的焊接接头不一定能够满足使用性能的要求。最常用的方法（直接法）－焊接裂纹试验（冷裂纹试验、热裂纹试验、再热裂纹试验、脆性断裂）计算法（间接法）－碳当量法、焊接裂纹敏感指数法使用焊接性焊接性试验方法及选择1.焊接性试验的相关内容Pcm=C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B式中：Pcm－开裂碳当量，％T－钢材厚

4、度，mmH－扩散氢含量，ml/100gPc>0.3有冷裂倾向（根部裂纹）预热温度T0（℃）＝1440Pc-392裂纹敏感指数Pc=Pcm+T/600+H/601.焊接性试验的相关内容表部分碳当量计算公式推荐者碳当量公式（100％）适用范围国际焊接学会CE=C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5中等强度的非调质低合金钢（400～700MPa),C%>0.18%日本焊接学会Ceq=C+Mn/6+Si/14+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14强度级别较高的低合金高强钢（500～1000MPa),调质非调质均可C%>0.18%日本伊藤Pcm=C+S

5、i/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B强度级别为400～900MPa低合金高强钢C%≤0.17%日本铃木CEN=C+A(C)[Si/24+Mn/16+Cu/15+Ni/20+(Mo+Cr+V+Nb)/5+5B]式中：A(C)-碳的适应系数A(C)＝0.75+0.25tgh[20w(C)-0.12]含碳量0.034%~0.254%的低合金高强钢日本伊藤Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/5+V/10+23B*式中：B*=B(总量）－10.8/14.1{N(总量）-Ti/3.4}N≤Ti/3.4时，B*=

6、B(总量）低碳微合金化（Mo,V,Ti，Nb,B等）的控轧钢和细晶粒钢1.焊接性试验的相关内容2.Q420焊接性试验2.1焊接冷裂纹敏感性分析钢材的焊接冷裂纹敏感性一般与母材和焊缝金属的化学成分有关，为了说明冷裂纹敏感性与钢材化学成分的关系，通常用碳当量来表示。计算碳当量的公式很多，对于Q420钢，采用了国际焊接学会（IIW）推荐的非调质钢碳当量Ceq（IIW）计算公式（公式1）和日本工业标准（JIS）推荐的碳当量Ceq(JIS)计算公式（公式2）进行计算。2.Q420焊接性试验Ceq（IIW）=C+（1）Ceq（JIS）=C+（2）根据JGJ81-2002规定：钢材碳当

7、量小于0.38，焊接难度一般；在0.38～0.45范围内，焊接程度较难。2.Q420焊接性试验JGJ81-2002中对建筑钢结构工程的焊接难度区分原则焊接难度影响因素节点复杂程度和拘束度板厚（mm）受力状态钢材碳当量1Ceq(%)一般简单对接、角接，焊缝能自由收缩t＜30一般静载拉、压＜0.38较难复杂节点或已施加限制收缩变形的措施30≤t≤80静载且板厚方向受拉或间接动载0.38~0.45难复杂节点或局部返修条件而使焊缝不能自由收缩t＞80直接动载、抗震设防烈度大于8度＞0.45注：1—按国际焊接学会（IIW）公式，（%）