对于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曹能（宝山钢铁股份有限公司，上海201900）摘要：焊接技术始终伴随着钢铁技术与产品的发展，在很大程度上又促进了钢铁技术的进步。在钢铁产品设计及制造过程中，产品设计者必须考虑其应用的可能性，这种可能性不仅仅是可焊，而且是易焊，首先应使焊接工艺过程简化；其次焊接效率大大提高。但随着强度级别的提高、生产工艺的变化，对焊接研究及应用也提出了相应的要求。本文主要从实践和应用的角度针对钢铁技术的进步和热轧厚板产品的发展趋势，阐述焊接研究所面临的新挑战。关键词：微合金钢；高效焊接；激光复合电弧焊；焊接材料0序言1冶炼和轧制技术的进步1.

2、1纯净钢技术焊接技术作为一种传统的加工工艺经微合金化离不开冶金技术的整体进步，过上百年的发展，其应用领域涉及各行各铁水预处理、转炉炼钢、钢包精炼、真空精业，焊接工艺方法近百种，在机械制造、航炼等精炼技术的采用，使钢中S、P等杂质空航天、汽车、电子等行业已成为其它连接元素的含量远低于以往的低碳钢和低合金方式无法替代的工艺技术。尤其我国尚处于钢。以实绩为例，目前的纯净钢冶炼技术能工业化过程中，钢铁的产量与消耗量均据世够达到如下水平：界首位，焊接技术依然起着非常重要的作[P+S+N+O+H]≤80ppm用。纵观工业发达国家，钢铁强国同是焊接P≤20ppm

3、，S≤5ppm，N≤20ppm，O≤10ppm，强国。H≤1.0ppm热轧厚板产品主要应用于船舶制造、建随着杂质元素的大幅度降低，结晶裂纹筑结构、桥梁、锅炉和压力容器、输送管线、发生率随之大大减小，不再成为人们关注和海洋平台、工程机械等重要场合，因此对产研究的重点。由于使用时结构设计的要求，钢板的板品的质量、焊接性要求亦越来越高。这种要厚方向性能不容忽视。消除连铸坯中间偏析求表现在以下几方面：技术的日臻完善，大大降低偏析程度，改善（1）最大限度地满足强度、韧性的指了厚板的Z向性能。标要求；1.2控制轧制和控制冷却（2）优异的服役性能，包括耐高、低温

4、性能，抗疲劳性能，耐介质腐蚀性能等；控制冷却技术的发展推动了轧制技术（3）良好的焊接性能，包括广泛的焊的进步，使控制轧制和控制冷却有效结合，接工艺适应性，高抗裂纹性，适用于大线能结合的结果使得钢种成分更加简单，钢板综量焊接；合性能进一步提高。同时随着自动化控制技（4）符合各项法、规规定；术在轧钢应用中的不断成熟，有条件生产高其中对焊接性的要求是最主要的内容品质、高精度的产品。微合金化技术结合控之一，也是钢铁生产企业努力解决的关键技轧控冷，在受控状态下实现形变热处理，具术。微合金化是钢铁产品改善和提高焊接性有形变强化、析出强化和相变强化的综合作的核心

5、。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[5]重要是由于碳当量Ceq和裂纹敏感指数PcmNVE500的Ceq仅为0.40%。的降低，焊接性能大大提高，逐渐由可焊向从以上实例可以发现，现代轧制技术的易焊方向发展。发展带来的是钢铁企业的低成本（合金添加目前热轧厚钢板制造被广泛采用的控量少），更主要的是为钢铁生产的下游用户[1]制轧制（TM）有正火轧制，控制轧制（又提供更为直接的效益。称CR，分为两阶段轧制和三阶段轧制）；控2.1低裂纹敏感性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

6、形成影响钢种焊接裂纹敏感性的因素来自TMCP工艺。淬硬组织、扩散氢、拘束度，碳当量Ceq和日本已采用TMCP工艺生产出屈服强度裂纹敏感指数Pcm决定了淬硬倾向。而微合570MPa的结构钢，用于桥梁、压力容器和管金化技术和控制轧制技术的运用，使钢种的线，并确保75mm钢板焊接无预热、无弧坑成分设计简单，合金总量减少，特别是碳含裂纹。同时用相同工艺正开发屈服强度量的降低（超低碳），高温和中温转变组织690MPa的结构钢比例提高，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2新型微合金钢焊接的优

7、势的简化为提高钢种的抗冷裂性提供了保证。采用TMCP工艺技术，国外已开发出多2.2高热影响区韧性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焊接热影响区的韧性是新型微合金钢的钢（符合API2WGr.60），厚度40～70mm，的最主要的问题，此问题是伴随着高效焊接焊后热处理Akv（-40℃）280J，且FATT达技术而来。为提高焊接效率，埋弧自动焊、到-90℃～-100℃、Akv150J，用于海洋平台；气电焊（单丝、多丝、熔嘴）、电渣焊（KES、接着又开发了氧化物弥散分布的屈服强度SES）广泛应用，随焊接线能量的

8、增加对焊500MPa的海洋平台用钢。接热影响区韧性的损伤越来越明显。焊接研(2)川崎制铁和神户制钢开发了屈服强究者和钢种设