超大输入热量焊生接部位韧性优良的建筑结构用厚钢板的开发.docVIP

超大输入热量焊接部位韧性优良的建筑 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 ion w ith Exce llen t Toughn e ss in L arge Hea t In put W e lded Jo in ts X 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 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 C 355C 的标准是在 SAW 和 E SW 焊接部 (FL : fu2 sio 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 钢材和焊接部的开发目标 基体材料焊接部A KV (J )级别YP (M P a)T S 表 1 钢材和焊接部的开发目标 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～ 445 490～ 610 ≤80 ≥21 ≥27 ≥25 ≥70 M 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