超大输入热量焊接部位韧性优良的建筑结构用厚钢板的开发.doc
《超大输入热量焊接部位韧性优良的建筑结构用厚钢板的开发.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《超大输入热量焊接部位韧性优良的建筑结构用厚钢板的开发.doc(7页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、超大输入热量焊接部位韧性优良的建筑结构用厚钢板的开发肖英龙(重庆钢铁集团公司)D eve lopm en t of Stee l P la te s f or A rch itec tura l Con struc t ionw ith Exce llen t Toughn e ss in L arge Hea t In put W e lded Jo in tsX iao Y in g lo n g(C ho ngq ing Iro n and S tee l Co rp. )1 前言川崎制铁公司开发了大输入热量焊接部韧性 优良的建筑用M A C 325C - A D ( Y P 325M
2、P a 以 及M A C 355- A D (Y P 355M P a ) 级钢, 作为抑制了 上 贝氏体 (B ) 的铁素体 (F ) + 珠光体 (P ) 组织, 在 SAW ( 埋弧焊) 和 E SW ( 电 渣 焊) 等 输 入 热 量 40kJ mm 的超大热量范围, 实现了 HA Z 的高韧 性化。为了使钢具有细小的 F + P 组织, 在降低碳 当 量 (C eq ) 和有效利用 T iN 促进 F 形成的基础100kJ mm )。此时, 温度随时间的延长而增高, 焊接时的冷却速度变小, HA Z 的高倍组织就会粗大 化, 从而造成钢的强度和韧性的下降。近年, 为了抑制焊接部的脆
3、性断裂, 即使对匣 形柱焊接部也须有高性能。为此, 开发了建筑匣形柱用的大输入热量焊接部 HA Z 高韧性钢材。 本 文概要介绍了超大输入热量焊接性优良钢材的设计方针和所开发的 490M P a 级M A C 325C - A D钢和 520M P a 级M A C 355C A D 钢以及后者的 母材和焊接部性能。上, 生产了 0.08% C 和 C eq =0.34% 的 60mm厚板。 钢板母材性能满足了M A C 355C 规格要求;用开发钢进行了 SAW 和 E SW 超大输入热量焊 接, 对其焊缝韧性进行的评价结果表明, 所有部位均满足了冲击功70J 的要求。在 1995 年的阪神
4、大地震中, 发生了建筑物的 柱梁焊接部梁端断裂和超厚匣形 (bo x ) 柱断裂等钢结构脆断破坏现象。 其中多见梁端焊接部的脆断, 还查明了其断裂机理。 在这些研究中, 调查 了母材及焊接部位韧性对梁端焊接部构造性能的影响, 从而提出了必要韧性的要求。 并且, 为了实现性能标准化而修改了建筑标准, 以规定建筑物 的各种性能。在用于高层建筑物柱形材的焊接四面匣形柱上, 过去一直使用板厚 40mm 以上的 TM C P ( 热2 目标性能将钢材和焊接部的开发目标示于表 1。 作为 母 材 的 目 标 性 能, 现 行 的 M A C 325C 和 M A C355C 的标准是在 SAW 和 E S
5、W 焊接部 (FL : fu2sio n lin e 和 HA Z) 的韧性即冲击功须平均70J。3 为提高 HA Z 韧性而进行的冶金研究3. 1 奥氏体 (A ) 晶粒直径的影响调 查 了 C eq = 0. 3 6 % 0. 4 2 % 、含 C 量0. 12% 0. 15% 的 R EM T i 处理钢和 T iN 处理 钢 A 晶粒直径与再现 HA Z 韧性间的关系。 进行 了 相 当 于 输 入 热 量 4 0 kJ mm 的 1 道 次 SAW 的1 400加热、550 s 从 800冷却到 500的再现 焊接热循环, 用图 1 表示其晶粒直径对再现 HA Z表 1 钢材和焊接部
6、的开发目标 基体材料焊接部A KV (J )级别YP (M P a)T S (M P a)YR ( % )E l ( % )A KV (J )表面贯穿厚度的延性 ( % )325 445490 6108021272570M A C 325C - A D M A C 355C - A D 355 475 520 640 80 21 27 25 70 3. 2显微组织的影响将进行超大输入热量焊接时的典型 HA Z 组 织示于图 2。 在 C eq 较高、合金加入量较多的钢 中, 淬透性增大了, 钢呈现上B (即U B ) 组织。另一 方面, 由于 C eq 的下降而使 U B 向 F + B (U
7、 B ) 和 F + P 组织转变。 将这些组织的 SEM ( 扫描电镜) 观察结果示于图 3。U B 组织中含有较多岛状马氏体 (M - A ) , 但是, F + B 组织中的M -了, F + P 组织中未观察M - A 组织。量减少A图 1在 1 400时 A 晶粒直径对再现 HA Z 韧性的影响图 2进行超大输入热量焊接时不同 C eq 的钢的典型 HA Z 组织比较图 3 典型的再现 HA Z 组织中M A 的分布图 4 表示不同的 HA Z 组织对韧性的影响。U B 组织的再现 HA Z 韧性较低; 反之, F + U B 组织和 F + P 组织的韧性较高, 此现象与 M -
8、A量的下降是对应的。 图 5 表示 F + P 组织的高韧性化机理: 与 U B 组织比较, F + P 组织上断裂的断 面单位变小了, 且因无硬质 M - A , 故韧性提高 了。 因此, 为了提高超大输入热量 HA Z 韧性, 必须抑制 U B 的生成, 即应降低钢的 C eq, 使钢变成的长大也是有效的, 即使加热到 1 400, 也能将A 晶粒抑制在 200m 以下。图 5F + P 组织比 U B 组织韧性高的机理3. 3 采用 HA Z 组织控制提高钢的韧性考虑上述的 HA Z 韧性的支配性因素, 研究 了在超大输入热量焊接中提高韧性的措施。将 加 热 至 1 400后, 冷 却
9、时 间 t800 500 为550 s 热循环材的 C eq 和M - A 量的关系表如图6。C eq 增加使 HA Z 组织从 F + P 转变为 F + U B 再转变为 U B 组织, 同时使M - A 量增加。 此倾 向在 C eq0. 38% 时十分明显。 为了完全防止M图 6 C eq 对基体组织中M - A 体积分数的影响-A 量的发生, 将钢的显微组织定为 F + P 是有效的, 故须将 C eq 控制在 0. 37% 以下。另外, 降低C eq 也是有效的, 即使在同一 C eq 下, 降低钢的 C图 70. 1% C - 0. 37% C eq 的 T iN 处理钢与原来钢
10、显微组织对比含量, 也可以抑制M - A的生成。 在钢板的实际生产中, 必须考虑含 C 量及 C eq 的下降对母材强度下降等其它特性的影响, 故实现与板厚及强度 等级相适应的 C 含量和 C eq 的最佳化是重要的。 为了改善 HA Z 组织, 利用 T iN 和 V N 等有F 晶核生成能的细小夹杂物也是有效的。 将 C eq= 0. 37% 且含 T iN 的钢和原来钢再现 HA Z 组织 的对比示于图 7。T iN 的利用促进了 F 相变, 抑制从上述情况可知, 利用低 C 含量、低 C eq 的最佳成分设计和 T iN的作用, 可以生产超大输入热量焊接、HA Z 韧性仍然十分优良的厚
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 超大 输入 热量 焊接 部位 韧性 优良 建筑结构 钢板 开发
链接地址:https://www.31doc.com/p-2084651.html