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1、第13卷第2期宽厚板Vol.13.No.22007年4月WIDEANDHEAVYPLATEApril2007·19··技术讨论·改善大线能量焊接韧性的冶炼技术研究郭桐韦明侯彩霞崔红义吕建会(舞阳钢铁有限责任公司)摘要通过氧化物冶金、合理的Ti/N比、精心的工艺设计、合理的工艺路线,成功生产出345MPa、490MPa强度级别的大线能量用钢,能够满足50～100kJ/cm线能量的焊接。其产品已经成功应用于国家石油储备用钢12MnNiVR、西气东输用钢X70等高级用钢。关键词氧化物冶金Ti/N比大线能量焊接冶炼技术Metallur
2、gicalTechnologyStudyonImprovingLargeHeatInputWeldingToughnessGuoTong,WeiMing,HouCaixia,CuiHongyiandLuJianhui(WuyangIronandSteelCo.Ltd)AbstractLargeheatinputweldingsteelofgrade345MPa,490MPahavebeensuccessfullyproducedbyoxidemetallurgy,rationalTi/Nratio,carefulprocess
3、design,suitableprocessroute,whichcanmeettheweldingrequire2mentsfor50～100kJ/cmheatinput.Theproductionhavebeensuccessfullyappliedinproducinghigherclasssteelgradessuchas12MnNiVRforstatecrudeoilconservationprojectandX70forNationalNaturalGasTransmissionPro2jectfromWestto
4、East.KeywordsOxideMetallurgy,Ti/Nratio,Metallurgicaltechnologyoflargeheatinputwelding1前言所需要的12MnNiVR钢板就是大线能量用钢,采我国年钢铁消耗已经突破3亿t,其中钢结用100kJ/cm左右大线能量焊接。到2010年预构的使用量高达1.5亿t,包括建筑、桥梁、机动车计需要25万t,大部分进口,目前国内只有舞阳钢辆等钢结构产业。钢结构未来向大型化发展,采铁公司、宝钢集团、武钢集团三家供应。用50kJ/cm以上大线能量焊接将是必然趋势,因
5、随着钢结构的快速发展,一些钢结构、造船此对焊接性提出了新的要求。厂已经开始引进大线能量焊机,今后几年大线能焊接热输入量为焊接电流I(A)、电弧电压E量用钢将快速发展及应用。(V)及焊接速度V(cm/min)的函数,焊接热输入为开发新一代高性能建筑用钢,满足管线、桥量为60×I×E/V,一般热输入量超过50kJ/cm梁、海上平台和船板、高层建筑、压力容器等行业时称为大线能量焊接。大线能量焊接,舞钢公司通过技术研究,已经摸索大线能量冶炼技术研究始于20世纪60年代出一套合理的冶炼工艺。[1]后期,随着冶金技术的不断进步,于90年代
6、以2改善大线能量用钢韧性机理后,大线能量用钢在国外开始广泛应用。目前国2.1大线能量焊接韧性恶化原因内大线能量用钢还没有大量应用,只是在石油储大线能量焊接时,温度随时间的延长而增高,备建设上少量应用。为了保障石油供应以及降低焊后冷却速度变小,HAZ的高倍组织粗大化,造石油交易风险,国家启动了石油战略储备库建设,成钢的强度和韧性下降。最薄弱环节是CGHZA©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnk
7、i.net·20·宽厚板第13卷区,因为在大线能量焊接时,奥氏体严重长大,形N对韧性的危害。对于大线能量用钢来讲,B的成上贝氏体组织,造成焊接韧性恶化,同时产生焊加入量要控制在合适的范围内。接裂纹的几率增加。根据Ca夹杂物在晶内铁素体形核的机理,2.2改善大线能量用钢韧性机理必须对Ca系夹杂物的形态作精确控制,因此必传统的钢板焊接,通常利用TiN、AlN等稳定须对O、S及Ca的量进行严格控制,从而使韧性的第二相质点使晶粒细化。大线能量焊接时焊缝指标达到一个新的水平。熔合线处TiN、AlN等发生溶解,造成组织粗大化,HAZ韧性恶
8、化。所以要合理控制钢中微合金元素,在炼钢过程生成有益夹杂物,这样可以形成大量细小的针状铁素体,细化HAZ组织。为了改善大线能量焊接韧性,许多学者在实验室开展了大量的研究,形成了多种理论。我们结合实验室结果及工业生产,对于冶炼来讲认为比较成熟的主要有以下理论。2.2.1提高钢中
