高强度钢的焊接研究现状

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1、高强钢焊接应用现状高强钢焊接结构涉及到国民经济和国防建设的各个领域。高强钢在今后很长一个时期内将作为主要的工程材料发挥重要作用。我国钢产量已突破7亿吨，成为世界第一大产钢国。品种和质量也在迅速发展和提高，对焊接性能提出了更高的要求。随着科学技术的发展，高强度钢在焊接结构中的应用日益广泛，越来越受到工程界的重视。低合金高强钢的强韧性与制造技术的关系国内钢板及低合金高强钢产量情况σb≥600MPa的高强度钢都采用调质处理（QT），通过组织强韧化获得很高的综合力学性能。钢结构离不开焊接全世界结构钢的年消耗量约3.5~5.5亿吨，并以每年5%~8%的速度增

2、长；我国发展的更为迅速，近几年每年钢产量增长超过15%。工业化国家：人均钢材占有量350kg，焊接与钢材用量成正比。IIW会员国收费标准：以该国上年度钢产量为依据收费，因为约60%的钢材需要焊接加工。2008奥运会主体育场（鸟巢），用钢4.19万吨，采用Q460E-Z35厚板钢结构，厚度达110m，在国内建筑钢结构工程中应用属首例。1.低合金钢的强化途径新的冶炼技术的进步，促进了新一代钢种的诞生。低合金钢的强化途径包括：1）合金强化2）组织强化（如淬火+回火）3）控轧控冷工艺（TMCP）4）淬火+自回火控制轧制（QST）1）合金强化（固溶强化、析出

3、强化）通过合金元素的固溶强化、细晶强化、析出强化，提高钢板的强度和韧性；通过正火细化晶粒、均匀组织，进一步提高钢板的塑性和韧性。2）组织强化（如淬火+回火）轧制后加热温度超过相变温度30-50℃，经水冷后生成淬火饱和固溶体为不稳定组织，强度、硬度都很高。随后进行回火可使淬火固溶体分解，达到对钢材塑性和韧性的要求。3）控轧控冷工艺（TMCP）严格控制钢板的冷却过程，在接近或低于铁素体开始生成的温度（Ar3,+910℃）下完成终轧。控轧：在更低的温度下停轧，抑制高温奥氏体晶粒长大；控冷：轧后立即加快冷却速度，避免晶粒长大，提高形核率，产生强韧性更高的细

4、小B或AF，通过细化晶粒显著改善钢的强韧性。4）淬火+自回火控制轧制（QST）淬火后利用钢截面中部的温度散热进行回火，实质是TMCP工艺的特殊应用。经过这种工艺处理的钢材，强度高而且焊接性好。高强钢强度级别不同，合金元素及含量也不同，成分设计既要满足使用性要求，又要考虑其经济性。强度级别为600MPa的钢主要为Mn-Si系和在Mn-Si基础上加少量的Cr、Ni、Mo、V；700MPa级的钢主要为Mn-Si-Cr-Ni-Mo系，合金元素加入量较600MPa级的钢多一些，另外还加入少量的V；800MPa级的钢主要为Mn-Si-Cr-Ni-Mo-Cu-V

5、系，并加入一定量的B；1000MPa级的钢合金系列与800MPa级的钢基本相同，但合金元素加入量较高，尤其是为了保证韧性加入较多的Ni。2.高强钢的合金系按其供货时的热处理状态合金结构钢分为热轧、控轧、正火、TMCP（控冷控轧）、调质（淬火＋回火）。调质处理（QT）分为水调质处理（淬火＋回火）和空气调质处理（正火＋回火）两种。屈服强度低于420MPa的低合金钢中薄板可以热轧（或控轧）状态供货；屈服强度500MPa以上的低合金钢厚板，多以正火（或空气调质）状态供货.屈服强度690MPa以上的高强度钢大都是调质处（淬火＋回火）。国内外常见的低碳调质钢例

6、如：管线钢（X60、X65、X70、X80、X90）石油、天然气输送管线工程的主流钢种第一代管线钢（X42-X70，F+P管线钢）第二代管线钢（X60-X90，针状F管线钢）第三代管线钢（X110、X120，F+M管线钢）管线钢的药芯焊丝气体保护焊由于药芯焊丝半自动焊技术在长输管线野外施工中的优势，这种焊接方法已被普遍应用于管线建设中。大多采用E6010焊条电弧焊下向焊打底，自保护药芯焊丝半自动焊填充、盖面。例如，西气东输工程，主要采用纤维素型焊条根焊、热焊（立向下焊），用自保护药芯焊丝填充、盖面。生产效率高于SMAW。管线钢碳含量由0.1%~0

7、.14%下降到0.01%~0.04%，碳当量相应地由0.45%下降到0.35%以下。微合金管线钢焊接的主要问题是HAZ晶粒粗大使冲击韧性下降，防止措施是在钢中加入沉淀强化元素（形成TiO2、TiN）防止晶粒长大，优化焊接工艺。AF管线钢是目前也是今后10~20年天然气输送管线工程的主流钢种。X70针状铁素体管线钢是目前世界各国天然气管线建设的首选级别和品种。从制造成本上看，X80管线钢将会成为未来新一轮管线建设的重要需求。低碳调质高强钢的焊接性特点为了保证良好的综合性能和焊接性，低碳调质钢的碳含量<0.18%。含有较高的Ni、Cr，具有高强度，特别

8、是具有优异的低温韧性。添加一些合金元素，如Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu等，是为了提高钢的淬透性和马氏体的回火