焊接技术作为一种传统的加工工艺经过上百年的发展,其应用领域涉及各行各业,焊接工艺方法近百种,在机械制造、航空航天、汽车、电子等行业已成为其它连接方式无法替代的工艺技术。尤其我国尚处于工业化过程中,钢铁的产量与消耗量均据世界首位,焊接技术依然起着非常重要的作用。纵观工业发达国家,钢铁强国同是焊接强国。 f}uW(:f
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热轧厚板产品主要应用于船舶制造、建筑结构、桥梁、锅炉和压力容器、输送管线、海洋平台、工程机械等重要场合,因此对产品的质量、焊接性要求亦越来越高。这种要求表现在以下几方面: :<i<\TH'
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(1)最大限度地满足强度、韧性的指标要求; jV~+=(w)
(2)优异的服役性能,包括耐高、低温性能,抗疲劳性能,耐介质腐蚀性能等; )F65sV{
(3)良好的焊接性能,包括广泛的焊接工艺适应性,高抗裂纹性,适用于大线能量焊接; u]jvXPE6
(4)符合各项法规规定; eg(1kDMpn
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其中对焊接性的要求是最主要的内容之一,也是钢铁生产企业努力解决的关键技术。微合金化是钢铁产品改善和提高焊接性的核心。 <z
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冶炼和轧制技术的进步 dz=pL$C
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1 纯净钢技术 $
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微合金化离不开冶金技术的整体进步,铁水预处理、转炉炼钢、钢包精炼、真空精炼等精炼技术的采用,使钢中S、P 等杂质元素的含量远低于以往的低碳钢和低合金钢。 z\+Ug9Of
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以实绩为例,目前的纯净钢冶炼技术能够达到如下水平: ~U<=SyZYo
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[P+S+N+O+H] ≤80ppm j+NsNIJq
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P≤20ppm, S≤5ppm,N≤20ppm,O≤10ppm,H≤1.0ppm `C>De4nT@
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随着杂质元素的大幅度降低,结晶裂纹发生率随之大大减小,不再成为人们关注和研究的重点。 `*w!S8} m;
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由于使用时结构设计的要求,钢板的板厚方向性能不容忽视。消除连铸坯中间偏析技术的日臻完善,大大降低偏析程度,改善了厚板的Z向性能。
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2 控制轧制和控制冷却 2"8qtG`Et
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控制冷却技术的发展推动了轧制技术的进步,使控制轧制和控制冷却有效结合,结合的结果使得钢种成分更加简单,钢板综合性能进一步提高。同时随着自动化控制技术在轧钢应用中的不断成熟,有条件生产高品质、高精度的产品。微合金化技术结合控轧控冷,在受控状态下实现形变热处理,具有形变强化、析出强化和相变强化的综合作用,可获得比合金化法、正火处理及调质处理,更好的塑性、低温韧性、高的强度,更重要是由于碳当量Ceq 和裂纹敏感指数Pcm的降低,焊接性能大大提高,逐渐由可焊向易焊方向发展。 [J
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目前热轧厚钢板制造被广泛采用的控制轧制(TM)有正火轧制,控制轧制(又称CR,分为两阶段轧制和三阶段轧制);控制冷却工艺有加速冷却(ACC)和直接淬火(DQ);控制轧制和控制冷却工艺结合形成TMCP工艺。 <P0&!yN
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日本已采用TMCP 工艺生产出屈服强度570MPa 的结构钢,用于桥梁、压力容器和管线,并确保75mm 钢板焊接无预热、无弧坑裂纹。同时用相同工艺正开发屈服强度690MPa 的结构钢。 J{e`P;ND
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新型微合金钢焊接的优势 -v{LT=,O
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采用TMCP工艺技术,国外已开发出多种高强度焊接结构钢。较为典型的钢种有: wrAcVR
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(1)新日铁研制生产的屈服强度420MPa的钢(符合API 2WGr.60),厚度40~70mm,焊后热处理Akv(-40℃)280J,且FATT 达到-90℃~-100℃、Akv150J,用于海洋平台;接着又开发了氧化物弥散分布的屈服强度500MPa 的海洋平台用钢。 e1Bqd+
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(2)川崎制铁和神户制钢开发了屈服强度570MPa钢,焊接热输入可达200KJ/cm(为传统钢种的4 倍),-20℃下使用,焊接不预热,无弧坑裂纹、无硬化现象,厚度可达75mm,与SM570 相比具有明显的优势,用于桥梁建设,且无需涂装。 ewVks>lbz
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(3)新日铁采用氧化钛和氮化钛弥散分布技术(简称HTUFF-Super HAZ Toughness Technology with Fine Microstructure Imparted by Fine Particles)开发抗震建筑用钢490MPa、520MPa、590MPa系列,最大厚度100mm,焊接热输入可达1000KJ/cm,局部脆化减弱。 y_{fc$_&
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(4) 芬兰采用TMCP + ACC 技术, 生产NVE360、NVE400、NVE500,用于破冰船,、NVE400、NVE500,用于破冰船,NVE500 的Ceq仅为0.40%。 _E8doV
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从以上实例可以发现,现代轧制技术的发展带来的是钢铁企业的低成本(合金添加量少),更主要的是为钢铁生产的下游用户提供更为直接的效益。 w<Ot0&