微合金钢焊接研究的新挑战

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1、微合金钢焊接研究的新挑战

2、第1...P≤20ppm，S≤5ppm，N≤20ppm，O≤10ppm，H≤1.0ppm随着杂质元素的大幅度降低，结晶裂纹发生率随之大大减小，不再成为人们关注和研究的重点。由于使用时结构设计的要求，钢板的板厚方向性能不容忽视。消除连铸坯中间偏析技术的日臻完善，大大降低偏析程度，改善了厚板的Z向性能。2控制轧制和控制冷却控制冷却技术的发展推动了轧制技术的进步，使控制轧制和控制冷却有效结合，结合的结果使得钢种成分更加简单，钢板综合性能进一步提高。同时随着自动化控制技术在轧钢应用中的不断成熟，有条件生产高品质、高精度的产品。微合金化技术结合控

3、轧控冷，在受控状态下实现形变热处理，具有形变强化、析出强化和相变强化的综合作用，可获得比合金化法、正火处理及调质处理，更好的塑性、低温韧性、高的强度，更重要是由于碳当量Ceq和裂纹敏感指数Pcm的降低，焊接性能大大提高，逐渐由可焊向易焊方向发展。目前热轧厚钢板制造被广泛采用的控制轧制（TM）有正火轧制，控制轧制（又称CR，分为两阶段轧制和三阶段轧制）；控制冷却工艺有加速冷却（ACC）和直接淬火（DQ）；控制轧制和控制冷却工艺结合形成TMCP工艺。日本已采用TMCP工艺生产出屈服强度570MPa的结构钢，用于桥梁、压力容器和管线，并确保75mm钢板焊接无预热、无弧

4、坑裂纹。同时用相同工艺正开发屈服强度690MPa的结构钢。新型微合金钢焊接的优势采用TMCP工艺技术，国外已开发出多种高强度焊接结构钢。较为典型的钢种有：(1)新日铁研制生产的屈服强度420MPa的钢（符合API2Pa的海洋平台用钢。(2)川崎制铁和神户制钢开发了屈服强度570MPa钢，焊接热输入可达200KJ/cm（为传统钢种的4倍），-20℃下使用，焊接不预热，无弧坑裂纹、无硬化现象，厚度可达75mm，与SM570相比具有明显的优势，用于桥梁建设，且无需涂装。(3)新日铁采用氧化钛和氮化钛弥散分布技术（简称HTUFF－SuperHAZToughnessTec

5、hnologypartedbyFineParticles）开发抗震建筑用钢490MPa、520MPa、590MPa系列，最大厚度100mm，焊接热输入可达1000KJ/cm，局部脆化减弱。(4)芬兰采用TMCP＋ACC技术，生产NVE360、NVE400、NVE500，用于破冰船，、NVE400、NVE500，用于破冰船，NVE500的Ceq仅为0.40%。从以上实例可以发现，现代轧制技术的发展带来的是钢铁企业的低成本（合金添加量少），更主要的是为钢铁生产的下游用户提供更为直接的效益。1低裂纹敏感性影响钢种焊接裂纹敏感性的因素来自淬硬组织、扩散氢、拘束度，碳当量

6、Ceq和裂纹敏感指数Pcm决定了淬硬倾向。而微合金化技术和控制轧制技术的运用，使钢种的成分设计简单，合金总量减少，特别是碳含量的降低（超低碳），高温和中温转变组织比例提高，加之析出相的影响，形核增加，晶粒细化。形成针状铁素体和低碳贝氏体为主的组织，因此达到高的强度与韧性。成分的简化为提高钢种的抗冷裂性提供了保证。2高热影响区韧性焊接热影响区的韧性是新型微合金钢的最主要的问题，此问题是伴随着高效焊接技术而来。为提高焊接效率，埋弧自动焊、气电焊（单丝、多丝、熔嘴）、电渣焊（KES、SES）广泛应用，随焊接线能量的增加对焊接热影响区韧性的损伤越来越明显。焊接研究者和钢

7、种设计者不得不寻找能有效阻止HAZ晶粒粗化的技术。各国冶金工经过多年的研究，首先发现了氮化钛的有效作用，并付诸实施，取得了良好的效果。更为令人感兴趣的是日本的研究人员发现氧化钛比氮化钛具有更强的高温稳定性，对钉扎晶界、阻止晶粒长大更为有效（即HTUFF技术），使钢种承受的焊接线能量大大提高。焊接研究面临的问题我国在TMCP等轧制技术应用方面起步较晚，目前国内轧机的生产能力和技术水平远落后于日本等国家，作为其应用必不可少的焊接技术同样缺乏研究，国外的发展历史和经验值得借鉴。结合本人所从事的工作简要叙述以下几点想法。1焊接材料钢级强度和韧性的提高首先迫切需要解决的是

8、焊接材料的配套问题，这些配套焊接材料包括焊丝（实心、药芯）、焊剂、焊条及特殊焊材，尤其是高效焊接材料。因此下列品种将成为今后的研究和发展重点。(1)开发适合于大线能量焊接用的焊丝（尤其是药芯焊丝），满足气电立焊和电渣焊；(2)由于钢板抗裂倾向的降低，裂纹转移至焊缝金属，开发抗裂纹性良好的焊接材料是关键；(3)高强度实心气保护焊丝，要求低飞溅、高性能；(4)与高速多丝埋弧自动焊相匹配的烧结焊剂；(5)特殊服役性能要求的焊丝，分别要求耐腐蚀、耐火、抗震；(6)特殊的熔嘴电极；更主要的是国内能形成品种相对齐全（包括实心焊丝、药芯焊丝、焊剂、焊条）、质量稳定的焊接材料生

9、产企业。2焊接标准1）焊