大线能量焊接用厚钢板的发展

1　前言厚钢板的重要特性是焊接性能 ,而焊接效率则尤其重要 ,因此从降低结构钢板的建设成本来看 ,最大的课题就是大线能量焊接钢板的应用。当钢板使用大线能量焊接时 ,由于焊接部 ,尤其是焊接热影响区 ( HAZ)的韧性会随焊接线能量的增大而变差 ,因此为确保结构钢板的安全性 ,重要的课题就是要确保结构钢板的韧性。造船行业为适应大量物流时代的到来 ,需要建造大型船舶 ;城市发展 ,需要建超高层大楼和大型桥梁等 ,为适应这些建设对厚钢板的强度和韧性要求不断提高的需要 ,已相继开发了新型大线能量焊接用钢板。大线能量焊接技术是以造船行…     

大线能量焊接高强船板钢氧化物冶金技术的新进展

分析了中国船舶工业的现状、成就、挑战及发展趋势.为了提高船舶制造效率,采取了增加焊接线能量的措施.大线能量焊接时,由于高温停留时间长,相变冷却速度慢,焊接热影响区奥氏体晶粒急剧长大,得到侧板条铁素体为主的凝固组织,韧性恶化.氧化物冶金技术利用钢中的细小氧化物,通过促进晶内铁素体形核可明显改善焊接热影响区的组织.叙述了氧化物冶金的主要内容和该技术对船板钢的组织和性能的影响.介绍了日本一些钢铁公司开发的大线能量焊接高强船板钢氧化物冶金新技术.     

氧化物冶金技术及其在船体钢开发中的应用及展望

造船高效化迫切要求船体钢具备良好的大线能量焊接性能,而氧化物冶金技术因其特有的双重细化晶粒效果得以在船体钢开发中起到重要作用。系统地回顾了奥氏体晶内铁素体的形核机制及影响因素,并详细评述了以新日铁为代表的国内外钢铁企业在大线能量焊接用船体钢开发过程中的实践,进而提出了大线能量焊接用船体钢的开发。在理论研究的进一步深化外,在实践方面,应在确定焊接输入线能量与钢板厚度关系的基础上,探明输入线能量与该能量输入下能够稳定诱发晶内铁素体的夹杂物构成的匹配关系,这是经济、高效生产大线能量焊接用船体钢以及其他焊接用结构钢的关键。     

屈服强度390MPa级大线能量焊接用大型集装箱船用钢板

随着集装箱货船大型化，要求集装箱船用钢板向大厚度、高强度、大线能量焊接接头高韧性方向发展。为此，新日铁公司充分利用其开发的热影响区细晶高韧性化“HTUFF@”技术，通过加入微细氧化物抑制焊接热影响区组织的粗大化，成功开发了屈服强度390MPa级大线能量焊接用大型集装箱船用钢板。采用气电立焊对开发的65mm厚钢板进行焊接，焊接接头具有良好的韧性。     

大线能量焊接船板钢的研究现状与发展

大线能量焊接过程中,焊接HAZ高温停留时间延长,相变冷却速度减慢,HAZ奥氏体晶粒急剧长大。采用TiN、Ti-B等技术抑制HAZ奥氏体晶粒长大以提高大线能量焊接性能难以满足更高线能量的要求。氧化物冶金技术的提出对大线能量焊接用钢HAZ韧性的改善具有重要的意义。文章主要叙述了大线能量焊接HAZ韧性改善的方法以及发展方向,并重点对稀土Y应用于大线能量焊接HAZ韧性改善的可能性进行分析预测。     

EH40级船体钢中焊接热影响区组织特征

近年来,中国船舶与海洋工程制造业迅猛发展,高强度、高韧性、易焊接性、耐蚀性已成为造船及海洋工程用钢的发展方向.焊接是船体制造的关键环节,采用大线能量焊接来提高造船效率已成为造船企业的首选.但是,焊接线能量的提高导致钢板焊接热影响区晶粒严重粗化、局部软化和脆化,其低温冲击韧性变差,严重威胁船 体钢的安全使用.氧化物冶金是...     

Q345级钛氧化物冶金钢生产工艺及大线能量焊接性能研究

研究了工业化条件下钛氧化物冶金和TMCP工艺对Q345级钢板基体力学性能及大线能量焊接性能的影响。采用光学显微镜、扫描电镜、电子探针等手段分析了钢板显微组织及夹杂物特征,进行了大线能量焊接热模拟和气电立焊试验。结果表明,在钛氧化物冶金和TMCP工艺下,工业化试制钢板获得了良好的基体力学性能和大线能量焊接性能。钢中Ti、Mg、Ca等微细氧化物或氧硫化物均匀弥散分布,有效促进了焊接粗晶热影响区针状铁素体组织形成,200 kJ/cm线能量下焊接接头冲击韧性显著改善。     

Ca系氧化物冶金工艺对夹杂物及组织的影响

基于实验室数据,研究了Ca系氧化物冶金工艺中Ca含量对大线能量焊接热影响区夹杂物和组织的影响。与传统工艺相比,Ca系氧化物冶金工艺微米夹杂物的密度增加,平均尺寸减少,纳米夹杂物密度增加60%,平均尺寸减小25%,热影响区组织由传统工艺的粗大原奥氏体晶粒和魏氏组织为主转变为细小原奥氏体晶粒和晶内针状铁素体为主。随着Ca质量分数从4×10-6增加到27×10-6,微米夹杂物密度增加而尺寸变化不大;纳米夹杂物的密度增加尺寸变小。采用Ca系氧化物冶金工艺的50 mm厚板,大线能量焊接热影响区低温韧性提高到原来的4倍。     

锆处理对低合金钢大线能量焊接粗晶区组织与性能的影响

采用焊接热模拟和热力学计算相结合的方法,研究了锆处理对低合金高强船体钢大线能量焊接粗晶区组织与性能的影响.结果表明:锆处理钢对钢中形成的氧化物类型、粒度及分布存在显著影响.当钢中锆的质量分数低于85×10-6时,钢中形成复合的Zr-Ti-O氧化物颗粒.其中锆的质量分数为45×10-6时,钢中形成等量的钛、锆氧化物,此时...     

利用微细质点的热影响区细晶高韧性化技术的开发

为满足490—590MPa级厚钢板使用中对焊接大线能量化、高强度厚板化、高韧性化的要求．开发出新的超越了已有技术界限的热影响区细晶高韧性化技术．从而可以得到韧性良好的热影响区。该技术旨在明显抑制熔合线附近热影响区内奥氏体晶粒长大，使高温热稳定性优良的氧化物或硫化物在钢中微细分散。通过显著细化奥氏体晶粒来微细化热影响区组织。技术要点是确定工业方法，使含有适量镁或钙、尺寸为数十纳米至数百纳米的钢中氧化物或硫化物密而分散。该技术适用于建筑、造船、海洋工程结构和石油管线用厚钢板，在确保焊接钢结构安全可靠基础上，提高焊接热影响区的韧性。     

焊接热循环参数对大线能量焊接用钢EH40热影响区组织和性能的影响

利用热模拟技术及光学显微镜、透射电镜研究了焊接热循环参数对大线能量焊接用船板钢热影响区组织和性能的影响.发现模拟焊接热影响区组织主要由粒状贝氏体、铁素体和珠光体组成,且随着峰值温度和冷却时间的变化,热影响区的组织发生较大的变化;热影响区的冲击韧性总体水平较高,均在200 J以上,冲击韧性并不随着峰值温度和冷却时间的增加而单调变化;热影响区M-A岛的数量、尺寸、分布和形态影响热影响区的韧性.      

Low Cost High Performance Steel Plate With Superior HAZ Toughness for Large Heat Input Welding

In this paper, a laboratory study has been made to develop low cost high performance steel plates with superior HAZ toughness for large heat input welding. Simulated results show that the absorbed impact energy of heat-affected zone (HAZ) at -20℃reaches above 200J when large heat inputs of 100 to 400kJ/cm were applied, suggestive of superior HAZ toughness for large heat input welding of developed steel plate. The microstructures in HAZ are transformed from mainly fine ferrite and bainite at 100kJ/cm, through an intermediate stage of ferrite, bainite and pearlite at 200 and 300kJ/cm, to nearly fine ferrite and pearlite at 400kJ/cm. The prior austenite grain size and ferrite grain size in HAZ are controlled to ～50 and ～20μm, respectively. The high HAZ toughness is due to the inhibition of prior austenite grain size at high temperatures and the formation of beneficial microstructures to HAZ toughness during continuous cooling.     

厚钢板焊接热影响区失效机理分析及改善方法研究

分析了厚钢板大线能量焊接后热影响区(HAZ)的失效机理,介绍了利用微细夹杂物改善HAZ性能的研究情况.粗晶热影响区脆化是由于晶粒粗大及不良组织而引起,粗大的奥氏体晶粒是焊接热影响区韧性恶化的主要原因.抑制焊接HAZ晶粒长大是改善厚钢板可焊性的关键因素.用真空感应炉分别冶炼了不同成分的钢,研究Mg对低碳钢HAZ性能的影响.结果表明含Mg钢HAZ的低温韧性较比不含Mg钢有较大幅度提高.通过激光高温显微镜原位观察发现,含Mg钢在1400℃保温300 s后奥氏体晶粒仍然保持着细小的结构,这主要归功于Mg添加后生成的细小粒子所产生的钉扎作用,该发现为改善厚板HAZ韧性提供了一种方法.     

08MnNiVR储油罐钢模拟焊接热影响区组织与韧性研究

利用焊接热模拟、示波冲击韧性和光学金相试验,研究了不同焊接热循环对鞍钢08MnNiVR储油罐钢板热影响区组织与性能的影响。试验结果表明,08MnNiVR钢板粗晶区在低热输入时具有很高的韧性且组织以粒状贝氏体为主,随着热输入的增加,组织向块状铁素体和珠光体转变,粗晶区的裂纹扩展功降低,韧性恶化。     

优质大线能量焊接用高强船板的开发

船舶制造为了提高效率采取了增加焊接线能量手段,针对提高大线能量焊接热影响区(HAZ)的韧性,开发了JFE EWEL新技术,其核心是采用最佳TiN形态控制HAZ区的晶内组织状态、微合金化技术控制HAZ区域的组织结构及超级OLAC和工艺参数优化组合。基于本技术开发生产的390MPa厚板、LPG船用低温钢、355MPa船板,其优良的母材特性满足了大线能量焊接等要求。     

大线能量焊接用海工钢的夹杂物与组织

 海洋工程领域对可大线能量焊接且低温韧性优良的厚钢板需求迫切。宝钢通过微合金化技术及调质工艺，开发出了满足大线能量焊接的E550级海洋工程用钢。通过冶炼、轧制、调质试验、焊接热模拟试验、电镜观察统计及金相观察，研究了大线能量焊接用海工钢H1夹杂物、显微组织及力学性能，并与宝钢现有海工钢E550进行了对比。研究结果表明，H1中夹杂物为Al2O3、MnS、Al2O3 Ti3O5、Al2O3 MnS、TiN MnS、Al2O3 Ti3O5 MnS；E550中夹杂物为Al2O3、CaO·xAl2O3(CAx)、CaO CaS、CAx CaS、CAx CaS TiN。H1力学性能满足E550级海工钢要求，且满足50和100 kJ/cm线能量焊接要求。其HAZ韧性改善的机理为，低硅低铝质量分数有利于减少局部脆性区；钛质量分数的降低，有利于抑制TiC脆化，提高HAZ韧性。     

700 MPa微合金高强钢焊接软化机理及解决方案

700MPa级Ti Nb成分体系控轧控冷高强钢以其生产成本低、高强韧性以及优良的可焊性,近年来在专用车轻量化领域得到广泛应用。本文采用80％Ar+20％CO2(体积分数)混合气体保护焊,对高Ti、Nb元素析出强化高强钢进行了焊接强度试验研究。结果表明,随着焊接热输入增大,焊接接头强度有降低趋势,焊接热影响区较母材硬度降低,存在软化行为,其软化机理表现在细晶强化、变形强化和析出强化效果的丧失。通过母材的B微合金化、控制焊接热输入等措施可有效缓解软化倾向,可为此种高强钢进一步推广应用提供技术参考。     

Microstructure,Composition, and Impact Toughness Across the Fusion Line of High-Strength Bainitic Steel Weldments

This paper analyzed the evolution of microstructure, composition, and impact toughness across the fusion line of high-strength bainitic steel weldments with different heat inputs. The main purpose was to develop a convenient method to evaluate the HAZ toughness quickly. The compositions of HAZ were insensitive to higher contents of alloy elements (e.g., Ni, Mo) in the weld metal because their diffusion distance is very short into the HAZ. The weld metal contained predominantly acicular ferrite at any a heat input, whereas the main microstructures in the HAZ changed from lath martensite/bainite to upper bainite with the increasing heat input. The evolution of HAZ toughness in relation to microstructural changes can be revealed clearly combined with the impact load curve and fracture morphology, although the results of impact tests do not show an obvious change with heat input because the position of Charpy V notch contains the weld metal, HAZ as well as a part of base metal. As a result, based on the bead-on-plate welding tests, the welding parameter affecting the HAZ toughness can be evaluated rapidly.