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.     

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。     

大线能量焊接用钢的研究概况

介绍了单面埋弧焊、气电立焊以及电渣焊3种在钢制结构制造行业应用最为广泛的大线能量焊接技术。针对大线能量焊接技术的大线能量、高自动化、强迫成型的特点,指出大线能量焊接用钢开发的关键技术是降碳、增锰、加钛、精确控制Ti/N比的成分设计及微合金化,优化冶炼工艺,加强热影响区中细小针状铁素体形成的组织控制和控冷中的板形控制,配套焊接工艺优化及焊材的研究等。     

EH36船板钢大线能量焊接连续冷却转变行为研究

利用Gleeble3800热模拟试验机,对EH36船板大线能量焊接模拟热影响区连续冷却转变行为和不同冷却速度下模拟焊接热影响区的相变组织进行了研究。结果表明,当冷速足够大时,在440℃发生马氏体转变,相变组织均为马氏体;随着冷速逐渐下降,相变组织由以马氏体和贝氏体为主变为铁素体和贝氏体。冷却速度在2~5℃/s范围内,焊接热影响区具有优良的性能。根据SH-CCT曲线选择的焊接工艺合理,大线能量焊接热影响区性能满足船级社规范要求。     

Mg处理EH36级船板钢的大线能量焊接性分析

大线能量焊接条件下,以Mg处理为代表的氧化物冶金船技术能有效抑制钢板焊接热影响区组织的粗化.为确定Mg处理EH36级工业试验船板钢的大线能量焊接性能,对其进行了不同线能量下的焊接热模拟试验.结果表明,试验钢具有优异的大线能量焊接性能,其适用的最佳焊接线能量范围为200 kJ/cm以内.与此同时,船板钢通过Mg处理能够获...     

大线能量钢焊接技术研究现状

大线能量用钢是一种微合金化钢,供货态多为正火或控轧控冷。目前390 MPa级别大线能量钢已在造船以及海洋工程中广泛应用。归纳了大线能量用钢在典型焊接热循环下的粗晶区分布特征,并对当前已有的应用于大线能量钢的焊接技术进行了总结。考察了常见的埋弧焊、气电立焊及窄间隙MAG焊条件下,大线能量钢焊接接头的力学性能。     

氧化物冶金在大线能量焊接用钢中的应用

 为了分析氧化物冶金钢中不同类型夹杂物的形核能力及其对大线能量焊接性能的提升效果,对Ti Ca、Ti Mg试验钢进行了模拟焊接热循环并利用氧化物冶金技术实现了不同钢种的工业化生产。结果表明,在1 400 ℃峰值温度等温30 s后,Ti Mg复合夹杂物可有效钉扎奥氏体晶界移动,并在后续冷却过程中作为形核质点诱导针状铁素体形核。为了保持氧化物冶金技术所需的氧含量,建立了转炉Si Mn预脱氧加Ti Mg脱氧的优化工艺路线。采用新技术冶炼的钢种具有200 kJ/cm气电立焊性能。-40 ℃下HAZ冲击韧性达到200 J,焊接接头内观察到大量针状铁素体板条组织。     

采用细小贝氏体改进大线能量高强度钢板的热影响区(HAZ)韧性

随着建筑物向大型化、厚度化和高强度化的方向发展，研究开发出了590MPa和780MPa级超大线能量焊接用钢板。自日本阪神大地震灾害以来，在提高建筑物安全性的背景条件下，对HAZ韧性的要求更加严格。即使是进行大线能量焊接时，也要求钢板具有良好的HAZ韧性。对大     

大线能量焊接用船体结构钢的研究进展

介绍了大线能量焊接在船舶建造中的应用,对比了船体结构钢与其它钢种对大线能量焊接适应性的不同要求。针对大线能量焊接热影响区韧性下降问题,提出了目前提高热影响区韧性的主要措施。指出降低碳当量、细化热影响区奥氏体晶粒尺寸、利用有益氧化物诱导晶内铁素体析出是提高船体结构钢大线能量焊接适应性的有效途径。介绍了鞍钢在热影响区组织调控技术和氧化物诱导机理研究等方面取得的成果。     

大线能量焊接用钢热影响区组织和性能的研究进展

工程结构向大型化、高参数化方向发展，促进了大线能量焊接技术的应用，因此使传统的低合金高强度钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)的性能恶化，相应地对钢板提出了抗大线能量焊接的要求。为提高CGHAZ的性能，国内外广泛研究奥氏体晶粒、二次组织和针状铁素体对CGHAZ性能的影响。Ti微合金化和针状铁素体组织有利于提高CGHAZ的综合性能。     

Development of steel plate for large-heat input welding by nanometer precipitates

The mechanism of the improvement of heat affected zone(HAZ) toughness with nanometer precipitates is discussed in this paper.The austenite grain growth during welding process can be effectively prevented with the aid of the pinning effect of fine particles,so that the steel plate can be improved in large-heat input welding performance.The oxide metallurgy technology with strong deoxidizers is developed in Baosteel.Large number of nanometer precipitates are formed during deoxidation,solidification and phase transformation processes.With the pinning effect of these fine particles,after welding with large-heat input of 400 kJ/cm,the average austenite grain size is 61μm in HAZ,the average energy absorbed value is 142 J for V-notch Charpy test at - 20℃.     

大热输入焊接材料的研究开发现状

阐述了大热输入焊接对焊缝金属组织和力学性能的影响,分别介绍了590和780MPa以上级别焊接材料的不同韧化机制。列举了日本现有超大热输入电渣焊焊接材料开发实例中,通过改变焊剂碱度以调整氧化物粒子数量并使其在850～1000kJ/cm的焊接热输入条件下,仍能得到针状铁素体组织并使0℃冲击功达到123J的成功经验。指出目前中国大热输入焊接材料研究开发中存在的问题和今后的发展方向。     

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。     

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.     

Laboratory development of high performance steel plates with excellent HAZ toughness at large heat inputs

Presented in this study is the result of steel plates developed at laboratory by using the technique of chemistry design based on microstructure evolution.It has been shown that the produced 50mm thickness steel plates with yield and tensile strength being 420 MPa and 530 MPa respectively exhibit excellent large heat input weldability:the Charpy impact tests in the whole range of heat affected zone(HAZ) including the fusion line at the welded joint with large heat input of 100 -300 kJ/cm showed uniform impact toughness of above 140 J at -40℃.Welding simulations were also performed for heat inputs of 200-600 kJ/cm,which showed far better toughness at -20℃.Analysis on the results of the simulations and the practical welding tests were done and the microstructure evolution mechanisms were proposed.Finally suggestions were given to improve the simulation processes as well as chemistry modification.     

Ti-Ca复合脱氧大线能量焊接用钢中夹杂物的演变

 为了更好地掌握氧化物冶金生产工艺,通过工业试验和热力学计算研究了Ti-Ca复合脱氧工艺生产大线能量焊接用钢全流程夹杂物成分、尺寸、数量的演变规律。LF进站时钢中夹杂物主要类型为硅锰氧化物类夹杂,Ti-Ca复合脱氧后转变为CaO-Al2O3-TiOx-MgO-SiO2,精炼过程夹杂物中铝质量分数降低,而钙和钛质量分数升高,最终轧板中典型夹杂物为CaO-Al2O3-SiO2、CaO- TiOx、Ca（Mn）S、TiN的复合多相夹杂物。LF-RH整个精炼过程中,钢中夹杂物体积比整体在不断下降,连铸过程又有所升高,最终轧材中夹杂物的体积比约为2.6×10－5。Ti-Ca复合脱氧与RH精炼对夹杂物的细化作用明显,轧材中尺寸为0～1 μm夹杂物占到了约73%,尺寸大于3 μm的仅约占5%。100和200 kJ/cm线能量下模焊后热影响区－40 ℃的冲击功平均值分别为275和209 J,腐蚀后发现了以夹杂物为核心形核长大的针状铁素体。     

氧化物冶金技术在大线能量焊接用钢的应用

随着大线能量焊接技术的发展,对相应的钢板也提出了抗大线能量焊接的要求。通过合理调整成分和采用氧化物冶金技术开发大线能量焊接用钢已经被广泛使用。总结了在大线能量焊接用钢开发中合金元素的作用、脱氧剂的选择及各钢铁厂对氧化物冶金技术在生产中的应用,为大线能量焊接用钢的开发提供借鉴。     

含Mg夹杂物对低合金高强度钢CGHAZ韧性的影响

采用Ca、Mg处理工艺研究不同夹杂物粒子对200kJ/cm大线能量焊接低合金高强度钢CGHAZ冲击韧性的影响,对各个试样CGHAZ的显微组织,晶粒尺寸和冲击功进行观察和分析.试验结果表明,在低合金高强度钢CGHAZ中,Mg处理钢的冲击性能明显高于Ca处理钢,主要原因是含Mg夹杂物粒子析出能力比含Ca夹杂物粒子强,在焊接...