大線能量焊接用鋼的現(xiàn)狀與發(fā)展PPT精選文檔

1、123焊縫金屬焊接過程中融合線附近的溫度分布焊接線能量（焊接熱輸入）為焊接線能量（焊接熱輸入）為：Q=IE / （kJ/cm） I焊接電流焊接電流 (A) 、E電弧電壓電弧電壓 (V)、焊接速度焊接速度 ( cm /s)，一般地將能夠承受線能量一般地將能夠承受線能量超過超過50kJ/cm的鋼材稱為的鋼材稱為大線能量焊接用鋼。大線能量焊接用鋼。 大線能量焊接用鋼的定義大線能量焊接用鋼的定義4大熱輸入焊接的關(guān)鍵問題組織脆化 由于焊接熱輸入的由于焊接熱輸入的增大，焊接熱影響區(qū)高增大，焊接熱影響區(qū)高溫停留時(shí)間變長，奧氏溫停留時(shí)間變長，奧氏體晶粒嚴(yán)重粗化；且由體晶粒嚴(yán)重粗化；且由于焊后冷卻速度緩慢，于焊

2、后冷卻速度緩慢，在隨后的相變過程中容在隨后的相變過程中容易形成粗大的側(cè)板條鐵易形成粗大的側(cè)板條鐵素體、魏氏組織、上貝素體、魏氏組織、上貝氏體等異常組織，氏體等異常組織，M-A島數(shù)量增加且粗大，使島數(shù)量增加且粗大，使焊接熱影響區(qū)強(qiáng)度和韌焊接熱影響區(qū)強(qiáng)度和韌性嚴(yán)重惡化，并容易產(chǎn)性嚴(yán)重惡化，并容易產(chǎn)生裂紋等缺陷，影響整生裂紋等缺陷，影響整體結(jié)構(gòu)件的安全使用性體結(jié)構(gòu)件的安全使用性能。能。焊槍及焊絲 保護(hù)氣背襯材料 銅滑塊 鋼板氣電立焊示意圖5造船過程中焊接工時(shí)約占造船總工時(shí)的造船過程中焊接工時(shí)約占造船總工時(shí)的30%-40%30%-40%，由于中國目前仍不能生產(chǎn)，由于中國目前仍不能生產(chǎn)大線能量焊接用鋼，

3、造船效率僅為日本的大線能量焊接用鋼，造船效率僅為日本的1/41/41/71/7。造船廠為提高施工效率造船廠為提高施工效率和降低成本，已逐步采用更為高效的和降低成本，已逐步采用更為高效的大線能量焊接大線能量焊接方法。建造一艘方法。建造一艘10萬噸級萬噸級的船，若采用大線能量焊接鋼板，可提前的船，若采用大線能量焊接鋼板，可提前3個(gè)月完工。而國內(nèi)現(xiàn)有的船板鋼個(gè)月完工。而國內(nèi)現(xiàn)有的船板鋼只能夠承受只能夠承受50 kJ/cm以下的焊接熱輸入。按照目前現(xiàn)有的船舶設(shè)計(jì)要求，需以下的焊接熱輸入。按照目前現(xiàn)有的船舶設(shè)計(jì)要求，需要線能量達(dá)要線能量達(dá)200400kJ/cm的船板鋼，而目前國內(nèi)沒有供貨。的船板鋼，而目

4、前國內(nèi)沒有供貨。焊縫金屬的性能可以通焊縫金屬的性能可以通過調(diào)整焊接材料和焊接過調(diào)整焊接材料和焊接工藝來滿足要求，而焊工藝來滿足要求，而焊接熱影響區(qū)（接熱影響區(qū)（HAZHAZ）性能）性能的改善則必須從根本上的改善則必須從根本上改變傳統(tǒng)鋼板本身的固改變傳統(tǒng)鋼板本身的固有性能。有性能。采用采用2電極電極VEGA設(shè)備設(shè)備1次焊接，次焊接，焊接作業(yè)時(shí)間可縮短焊接作業(yè)時(shí)間可縮短1/10.板厚板厚60mm大線能量焊接用鋼的技術(shù)特征示例大線能量焊接用鋼的技術(shù)特征示例船板鋼船板鋼船板焊接船板焊接61水冷滑塊水冷滑塊 2金屬熔池金屬熔池 3渣池渣池 4焊接電源焊接電源 5焊絲焊絲 6送絲送絲輪輪 7導(dǎo)電桿導(dǎo)電桿

5、8引出板引出板 9出水管出水管 10金屬熔滴金屬熔滴 11進(jìn)進(jìn)水管水管 12 焊縫焊縫 13起焊槽起焊槽21mm50mm普通熱輸入焊接普通熱輸入焊接手工焊手工焊大熱輸入焊接大熱輸入焊接電渣焊電渣焊普通熱輸入焊接：多道次、生產(chǎn)效率低普通熱輸入焊接：多道次、生產(chǎn)效率低大熱輸入焊接：單道次、生產(chǎn)效率高，成本低大熱輸入焊接：單道次、生產(chǎn)效率高，成本低 手工焊焊縫手工焊焊縫電渣焊焊縫電渣焊焊縫50mm 大線能量焊接用鋼的技術(shù)特征示例大線能量焊接用鋼的技術(shù)特征示例高層建筑用鋼高層建筑用鋼7 近年，隨著構(gòu)件的大型化和大跨度化，使用低合金高強(qiáng)鋼的下游企業(yè)為近年，隨著構(gòu)件的大型化和大跨度化，使用低合金高強(qiáng)鋼的下

6、游企業(yè)為提高施工效率和降低成本，逐步開始采用更為高效的大線能量焊接方法。提高施工效率和降低成本，逐步開始采用更為高效的大線能量焊接方法。目前國內(nèi)常見的大線能量焊接方法目前國內(nèi)常見的大線能量焊接方法如下：如下：（1 1）雙絲串列埋弧自動(dòng)焊）雙絲串列埋弧自動(dòng)焊（2 2）FCBFCB法多絲埋弧自動(dòng)單面焊法多絲埋弧自動(dòng)單面焊適合適合9mm35mm鋼板的雙面單道鋼板的雙面單道焊，焊接線能量范圍：焊，焊接線能量范圍：9140kJ/cm適合適合8mm35mm鋼板的單面焊，鋼板的單面焊，焊接線能量范圍：焊接線能量范圍：40220kJ/cm1 1 大線能量焊接用鋼的研究現(xiàn)狀大線能量焊接用鋼的研究現(xiàn)狀8（3 3）

7、單絲氣電自動(dòng)立焊）單絲氣電自動(dòng)立焊（4 4）雙絲氣電自動(dòng)立焊）雙絲氣電自動(dòng)立焊 為了適應(yīng)大線能量焊接技術(shù)對鋼板的特殊要求，早在為了適應(yīng)大線能量焊接技術(shù)對鋼板的特殊要求，早在9090年代日本的新日年代日本的新日鐵、鐵、JFEJFE等鋼鐵企業(yè)先后采用不同的理念，開發(fā)出適用于等鋼鐵企業(yè)先后采用不同的理念，開發(fā)出適用于造船、橋梁、高層造船、橋梁、高層建筑、海洋結(jié)構(gòu)、儲油罐、管線鋼建筑、海洋結(jié)構(gòu)、儲油罐、管線鋼等不同強(qiáng)度級別的大線能量焊接用寬厚等不同強(qiáng)度級別的大線能量焊接用寬厚鋼板。其中具有代表性的是超高層建筑用鋼板。其中具有代表性的是超高層建筑用SA440SA440鋼板，該鋼板的焊接熱輸入鋼板，該鋼板

8、的焊接熱輸入已經(jīng)達(dá)到了已經(jīng)達(dá)到了1100kJ/cm。適合適合50mm80mm鋼板，焊接線鋼板，焊接線能量范圍：能量范圍：250680 kJ/cm適合適合9mm32mm鋼板，焊接線鋼板，焊接線能量范圍：能量范圍：40220 kJ/cm9大線能量焊接用鋼板的應(yīng)用領(lǐng)域大線能量焊接用鋼板的應(yīng)用領(lǐng)域 船舶船舶 橋梁橋梁 高層建筑高層建筑 海洋結(jié)構(gòu)海洋結(jié)構(gòu) 石油儲罐石油儲罐 球罐球罐10國外大線能量焊接用鋼的研究現(xiàn)狀國外大線能量焊接用鋼的研究現(xiàn)狀日本日本JFEJFE公司公司的的EH40EH40船板鋼的焊接船板鋼的焊接熱輸入量已經(jīng)達(dá)到熱輸入量已經(jīng)達(dá)到680kJ/cm680kJ/cm，4040至至100mm1

9、00mm厚度的鋼板可實(shí)現(xiàn)一道次厚度的鋼板可實(shí)現(xiàn)一道次焊接成形，其焊接效率比傳統(tǒng)方焊接成形，其焊接效率比傳統(tǒng)方法提高數(shù)十倍。法提高數(shù)十倍。日本日本新日鐵新日鐵公司開發(fā)的公司開發(fā)的EH40EH40造船造船鋼板，其焊接熱輸入量能夠達(dá)到鋼板，其焊接熱輸入量能夠達(dá)到390 kJ/cm390 kJ/cm；日本日本神戶制鋼神戶制鋼開發(fā)出的開發(fā)出的80mm80mm厚度厚度EH36 EH36 和和EH40EH40鋼板，焊接熱輸入量鋼板，焊接熱輸入量可達(dá)到可達(dá)到580kJ/cm580kJ/cm；韓國韓國浦項(xiàng)浦項(xiàng)鋼廠開發(fā)的鋼廠開發(fā)的EH40EH40鋼板，鋼板，焊接熱輸入能夠達(dá)到焊接熱輸入能夠達(dá)到350kJ/cm35

10、0kJ/cm。 造船造船11JFEJFE公司公司用于海洋結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度鋼種有用于海洋結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度鋼種有7 7個(gè)個(gè)鋼種，耐海水腐蝕鋼的焊接熱輸入能夠達(dá)鋼種，耐海水腐蝕鋼的焊接熱輸入能夠達(dá)到到200kJ/cm200kJ/cm，生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度，生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度400MPa400MPa級的級的低溫海域用低溫海域用TMCPTMCP結(jié)構(gòu)鋼，板厚達(dá)結(jié)構(gòu)鋼，板厚達(dá)60mm60mm，其，其焊接熱輸入量達(dá)到焊接熱輸入量達(dá)到193kJ/cm193kJ/cm，-60-60的沖的沖擊功最低值大于擊功最低值大于60J60J。新日鐵新日鐵開發(fā)的屈服強(qiáng)度大于開發(fā)的屈服強(qiáng)度大于420 MPa420 MPa級的級的低溫海域用低溫海域

11、用TMCPTMCP結(jié)構(gòu)鋼，鋼板的韌脆轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)鋼，鋼板的韌脆轉(zhuǎn)變溫度為溫度為-120-120。經(jīng)。經(jīng)204kJ/cm204kJ/cm的單面單道焊的單面單道焊接，接，-60-60的沖擊功最低值大于的沖擊功最低值大于60J60J。 住友金屬住友金屬開發(fā)的抗拉強(qiáng)度開發(fā)的抗拉強(qiáng)度500 MPa500 MPa級級別的海洋結(jié)構(gòu)用鋼，焊接熱輸入量別的海洋結(jié)構(gòu)用鋼，焊接熱輸入量能夠達(dá)到能夠達(dá)到219 kJ/cm219 kJ/cm。海洋工程海洋工程北極海域石油平臺北極海域石油平臺國外大線能量焊接用鋼的研究現(xiàn)狀國外大線能量焊接用鋼的研究現(xiàn)狀12日本日本JFEJFE公司公司開發(fā)的開發(fā)的MAC355-ADMAC355-

12、AD，SA440-SA440-E E建筑用鋼，其焊接熱輸入量能夠達(dá)到建筑用鋼，其焊接熱輸入量能夠達(dá)到1100 kJ/cm1100 kJ/cm以上；以上； 日本日本新日鐵新日鐵開發(fā)的開發(fā)的BT-HT440C-HFBT-HT440C-HF鋼板，鋼板，焊接熱輸入量能夠達(dá)到焊接熱輸入量能夠達(dá)到1000 kJ/cm1000 kJ/cm；日本日本神戶制鋼神戶制鋼開發(fā)的開發(fā)的SA440SA440鋼板最大焊鋼板最大焊接熱輸入量為接熱輸入量為990 kJ/cm990 kJ/cm；抗拉強(qiáng)度為；抗拉強(qiáng)度為780MPa780MPa級別的建筑用鋼，焊接熱輸入能級別的建筑用鋼，焊接熱輸入能夠達(dá)到夠達(dá)到400 kJ/cm4

13、00 kJ/cm； 住友金屬住友金屬開發(fā)的抗拉強(qiáng)度大于開發(fā)的抗拉強(qiáng)度大于590MPa590MPa的的建筑用鋼建筑用鋼HT590HT590焊接熱輸入量達(dá)到焊接熱輸入量達(dá)到980 980 kJ/cm kJ/cm 。日本新丸內(nèi)，樓高日本新丸內(nèi)，樓高198m。高層建筑高層建筑國外大線能量焊接用鋼的研究現(xiàn)狀國外大線能量焊接用鋼的研究現(xiàn)狀13日本采用多位向貝氏體技術(shù)開發(fā)的日本采用多位向貝氏體技術(shù)開發(fā)的 780MPa級高層建筑用鋼級高層建筑用鋼開發(fā)鋼與傳統(tǒng)鋼的力學(xué)性能對比開發(fā)鋼與傳統(tǒng)鋼的力學(xué)性能對比400kJ/cm焊接熱輸入后的沖擊功焊接熱輸入后的沖擊功優(yōu)點(diǎn)：屈強(qiáng)比降低，焊接免預(yù)熱，焊接熱輸入為傳統(tǒng)鋼的優(yōu)點(diǎn)

14、：屈強(qiáng)比降低，焊接免預(yù)熱，焊接熱輸入為傳統(tǒng)鋼的8倍。倍。開發(fā)鋼開發(fā)鋼傳統(tǒng)鋼傳統(tǒng)鋼標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)14神戶制鋼神戶制鋼開發(fā)的抗拉強(qiáng)度大于開發(fā)的抗拉強(qiáng)度大于490MPa490MPa的的橋梁鋼，橋梁鋼，不需要不需要進(jìn)行進(jìn)行預(yù)熱預(yù)熱而實(shí)現(xiàn)而實(shí)現(xiàn)焊接焊接，焊接熱輸入量達(dá)到焊接熱輸入量達(dá)到350 kJ/cm350 kJ/cm。20022002年開年開發(fā)的抗拉強(qiáng)度為發(fā)的抗拉強(qiáng)度為490MPa490MPa的橋梁鋼，焊的橋梁鋼，焊接熱輸入量能夠達(dá)到接熱輸入量能夠達(dá)到114kJ/cm114kJ/cm，還同時(shí)，還同時(shí)具有良好的耐腐蝕性能，所建成的橋梁具有良好的耐腐蝕性能，所建成的橋梁可以實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)無需做另外的防腐處理無需

15、做另外的防腐處理；且開；且開發(fā)的抗拉強(qiáng)度大于發(fā)的抗拉強(qiáng)度大于570MPa570MPa的橋梁用鋼的橋梁用鋼BHS500BHS500，焊接熱輸入量達(dá)到，焊接熱輸入量達(dá)到150kJ/cm150kJ/cm；JFEJFE公司公司生產(chǎn)的抗拉強(qiáng)度生產(chǎn)的抗拉強(qiáng)度570MPa570MPa級的橋梁鋼可承受級的橋梁鋼可承受240kJ/cm240kJ/cm的焊接熱輸入；的焊接熱輸入； 新日鐵新日鐵公司開發(fā)的公司開發(fā)的BHS500BHS500橋橋梁用鋼，焊接熱輸入量可達(dá)梁用鋼，焊接熱輸入量可達(dá)到到100kJ/cm100kJ/cm。橋梁橋梁日本明石海峽大橋日本明石海峽大橋國外大線能量焊接用鋼的研究現(xiàn)狀國外大線能量焊接用鋼

16、的研究現(xiàn)狀15儲油罐、壓力容器與管線儲油罐、壓力容器與管線日本日本在在水電、核電、石水電、核電、石油化工油化工等行業(yè)的壓力容等行業(yè)的壓力容器制造方面也廣泛使用器制造方面也廣泛使用大熱輸入焊接用鋼，在大熱輸入焊接用鋼，在高強(qiáng)度高強(qiáng)度管線鋼管線鋼X60X80等也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大熱等也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大熱輸入焊接。輸入焊接。日本新日鐵、日本新日鐵、JEFJEF、住友、住友等幾大鋼鐵公司均能夠生等幾大鋼鐵公司均能夠生產(chǎn)焊接熱輸入達(dá)產(chǎn)焊接熱輸入達(dá)400kJ/cm400kJ/cm的石油儲罐鋼板，而供給的石油儲罐鋼板，而供給我國的石油儲罐焊接熱輸我國的石油儲罐焊接熱輸入只達(dá)到入只達(dá)到100kJ/cm100kJ/cm。此外

17、，日本在水電、核電、此外，日本在水電、核電、石油化工等行業(yè)的壓力容石油化工等行業(yè)的壓力容器制造領(lǐng)域已經(jīng)開始廣泛器制造領(lǐng)域已經(jīng)開始廣泛使用大熱輸入焊接用鋼。使用大熱輸入焊接用鋼。國外大線能量焊接用鋼的研究現(xiàn)狀國外大線能量焊接用鋼的研究現(xiàn)狀16日本新日鐵日本新日鐵HTUFFHTUFF開發(fā)的主要大線能量焊接用鋼種開發(fā)的主要大線能量焊接用鋼種17新日鐵新日鐵HTUFF 技術(shù)生產(chǎn)的大線能量焊接用鋼產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)技術(shù)生產(chǎn)的大線能量焊接用鋼產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)國外大線能量焊接用鋼的研究現(xiàn)狀國外大線能量焊接用鋼的研究現(xiàn)狀18類別類別國外國外國內(nèi)國內(nèi)公司名稱公司名稱牌號或主要性能牌號或主要性能最高熱輸入最高熱輸入kJ/cm目前國

18、內(nèi)的目前國內(nèi)的正火或正火或TMCP鋼板焊接熱輸鋼板焊接熱輸入入50 kJ/cm,達(dá)到達(dá)到100kJ/cm的鋼板僅的鋼板僅有石油儲有石油儲罐和造船罐和造船板兩個(gè)鋼板兩個(gè)鋼種種船舶船舶JFE公司公司EH40不預(yù)熱不預(yù)熱680新日鐵新日鐵EH40不預(yù)熱不預(yù)熱390浦項(xiàng)浦項(xiàng)EH40不預(yù)熱不預(yù)熱350海洋海洋平臺平臺JFE公司公司Rel l420MPa,保證焊接接保證焊接接頭頭-40 的的CTOD和和DWT,采用采用Super-OLAC工藝工藝200新日鐵新日鐵Rel l420MPa韌脆轉(zhuǎn)變溫韌脆轉(zhuǎn)變溫度度-120;YS500焊接接頭焊接接頭-10 的的CTOD遠(yuǎn)高于標(biāo)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn);采用采用TMCP或或

19、DQ-T工工藝藝204住友金屬住友金屬Rm500MPa，采用，采用TMCP219橋梁橋梁神戶制鋼神戶制鋼Rm490MPa,不預(yù)熱不預(yù)熱350管線管線新日鐵新日鐵X80150高層高層建筑建筑JFE、新日鐵、新日鐵、神戶制鋼、神戶制鋼、住友金屬住友金屬440MPa、590MPa1100 電渣焊電渣焊HAZ性能性能多不合格多不合格大線能量焊接用鋼國內(nèi)外對比大線能量焊接用鋼國內(nèi)外對比19日本大熱輸入焊接用鋼的生產(chǎn)技術(shù)日本大熱輸入焊接用鋼的生產(chǎn)技術(shù)氧化物冶金技術(shù)氧化物冶金技術(shù)使鋼中形成納米級使鋼中形成納米級Ca、Mg的氧化的氧化物和硫化物粒子，細(xì)化奧氏體晶物和硫化物粒子，細(xì)化奧氏體晶粒的同時(shí)利用這些氧化

20、物作為晶粒的同時(shí)利用這些氧化物作為晶內(nèi)針狀鐵素體的形核點(diǎn)，提高大內(nèi)針狀鐵素體的形核點(diǎn)，提高大熱輸入焊接熱輸入焊接CGHAZ的韌性。的韌性。 JFE公司采用的是自己研發(fā)的公司采用的是自己研發(fā)的“JFE EWEL”技術(shù)：技術(shù)：神戶制鋼神戶制鋼早期采用的是稱為早期采用的是稱為“神戶超韌化技術(shù)神戶超韌化技術(shù)”即即“KST”技術(shù)并結(jié)合技術(shù)并結(jié)合TMCP的精確控制的精確控制來生產(chǎn)大熱輸入焊接用鋼，而來生產(chǎn)大熱輸入焊接用鋼，而目前采用的是在原有技術(shù)基礎(chǔ)目前采用的是在原有技術(shù)基礎(chǔ)上又引入新手段的上又引入新手段的“低碳多方低碳多方位貝氏體位貝氏體”技術(shù)。技術(shù)。新日鐵新日鐵的的“HTUFF”技術(shù)：技術(shù)：即控制即控

21、制O、S、Ca的原子濃的原子濃度比，并控制硫化物形態(tài)。度比，并控制硫化物形態(tài)。(atomic concentration ratio，簡稱ACR) 日本大線能量焊接用鋼生產(chǎn)技術(shù)簡介但是，日本各鋼鐵公司有關(guān)大線能量焊接用鋼的信息披露大多只限于說明應(yīng)用效果，而但是，日本各鋼鐵公司有關(guān)大線能量焊接用鋼的信息披露大多只限于說明應(yīng)用效果，而對其理論與技術(shù)細(xì)節(jié)卻很少涉及，甚至?xí)吹叫д`導(dǎo)性的報(bào)道。對其理論與技術(shù)細(xì)節(jié)卻很少涉及，甚至?xí)吹叫д`導(dǎo)性的報(bào)道。20 日本的大線能量焊接用鋼廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，最高熱輸入水平達(dá)日本的大線能量焊接用鋼廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，最高熱輸入水平達(dá)1000kJ/cm；而我國的大

22、線能量焊接用鋼的最高熱輸入水平為；而我國的大線能量焊接用鋼的最高熱輸入水平為100kJ/cm，且，且僅應(yīng)用于石油儲罐和造船這兩個(gè)領(lǐng)域，其它應(yīng)用領(lǐng)域的鋼種熱輸入水平僅為僅應(yīng)用于石油儲罐和造船這兩個(gè)領(lǐng)域，其它應(yīng)用領(lǐng)域的鋼種熱輸入水平僅為50kJ/cm。在。在造船鋼板、海洋工程、橋梁、高層建筑、管線、水電、核電、石造船鋼板、海洋工程、橋梁、高層建筑、管線、水電、核電、石油化工容器油化工容器等許多急需大線能量焊接性能的品種鋼，目前尚無應(yīng)用業(yè)績報(bào)道。等許多急需大線能量焊接性能的品種鋼，目前尚無應(yīng)用業(yè)績報(bào)道。造成這巨大差異的原因是我國還沒有掌握生產(chǎn)大線能量焊接用鋼的工藝控制技造成這巨大差異的原因是我國還沒

23、有掌握生產(chǎn)大線能量焊接用鋼的工藝控制技術(shù)。這種技術(shù)一直被國外壟斷并實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，國內(nèi)企業(yè)至今還沒有掌術(shù)。這種技術(shù)一直被國外壟斷并實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，國內(nèi)企業(yè)至今還沒有掌握其核心工藝控制技術(shù)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。握其核心工藝控制技術(shù)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。大線能量焊接用鋼國內(nèi)外現(xiàn)狀大線能量焊接用鋼國內(nèi)外現(xiàn)狀 打破傳統(tǒng)的打破傳統(tǒng)的TiN機(jī)制，機(jī)制，利用熱穩(wěn)定性好的高熔點(diǎn)氧化利用熱穩(wěn)定性好的高熔點(diǎn)氧化物物夾雜物破碎細(xì)化夾雜物破碎細(xì)化。從而在大輸入焊接熱循環(huán)過從而在大輸入焊接熱循環(huán)過程中釘扎奧氏體晶粒并促進(jìn)形成大量針狀鐵素體或貝氏體，細(xì)化程中釘扎奧氏體晶粒并促進(jìn)形成大量針狀鐵素體或貝氏體，細(xì)化HAZ組織提

24、高韌性。組織提高韌性。開發(fā)策略開發(fā)策略使夾雜物變害為利使夾雜物變害為利新工藝新工藝21 晶內(nèi)無夾雜物晶內(nèi)無夾雜物 晶內(nèi)有夾雜物晶內(nèi)有夾雜物改變晶界組織 晶界無鐵素體晶界無鐵素體 存在塊狀多邊形鐵素體存在塊狀多邊形鐵素體抑制晶粒長大提高HAZ韌性機(jī)理 通過控制鋼中夾雜物的類型、尺寸、數(shù)量來控制通過控制鋼中夾雜物的類型、尺寸、數(shù)量來控制HAZHAZ相變組織相變組織提高鋼板焊接性能的途徑提高鋼板焊接性能的途徑22傳統(tǒng)鋼傳統(tǒng)鋼大熱輸入大熱輸入焊接用鋼焊接用鋼焊縫焊縫金屬金屬焊縫焊縫金屬金屬焊縫焊縫金屬金屬針狀鐵素體能夠抑制裂紋傳播、針狀鐵素體能夠抑制裂紋傳播、增強(qiáng)抗裂紋傳播的能力。增強(qiáng)抗裂紋傳播的能力

25、。a：貝氏體組織：貝氏體組織 b：針狀鐵素體：針狀鐵素體提高鋼板大線能量焊接性能的途徑提高鋼板大線能量焊接性能的途徑23 晶內(nèi)針狀鐵素體分割了原奧氏體晶粒，其位向與晶界形晶內(nèi)針狀鐵素體分割了原奧氏體晶粒，其位向與晶界形核連續(xù)推進(jìn)的鐵素體晶粒的位向完全不一樣，由此可明核連續(xù)推進(jìn)的鐵素體晶粒的位向完全不一樣，由此可明顯抑制非等軸鐵素體晶粒的形成及定向長大；顯抑制非等軸鐵素體晶粒的形成及定向長大； 晶內(nèi)針狀鐵素體的形成增加了鐵素體的體積分?jǐn)?shù)，使鐵晶內(nèi)針狀鐵素體的形成增加了鐵素體的體積分?jǐn)?shù)，使鐵素體晶粒細(xì)化的同時(shí)形狀和分布趨于更加合理；使鋼材素體晶粒細(xì)化的同時(shí)形狀和分布趨于更加合理；使鋼材在塑、韌性不

26、降低的情況下得到有效強(qiáng)化；在塑、韌性不降低的情況下得到有效強(qiáng)化； 韌性較高的晶內(nèi)針狀鐵素體完全包圍了傳統(tǒng)意義上屬于韌性較高的晶內(nèi)針狀鐵素體完全包圍了傳統(tǒng)意義上屬于有害的非金屬夾雜物粒子，使夾雜物對鋼材塑、韌性和有害的非金屬夾雜物粒子，使夾雜物對鋼材塑、韌性和疲勞性能等的損害程度顯著降低甚至消除；疲勞性能等的損害程度顯著降低甚至消除； 鋼中第二相，包括傳統(tǒng)意義上的夾雜物微細(xì)化及其形狀鋼中第二相，包括傳統(tǒng)意義上的夾雜物微細(xì)化及其形狀和分布狀態(tài)的有效控制是未來鋼鐵材料科學(xué)與技術(shù)發(fā)展和分布狀態(tài)的有效控制是未來鋼鐵材料科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的重要方向。的重要方向。晶內(nèi)針狀鐵素體在未來鋼鐵材料研究開發(fā)中的作用晶內(nèi)

27、針狀鐵素體在未來鋼鐵材料研究開發(fā)中的作用24晶內(nèi)針狀鐵素體含量與韌脆轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系晶內(nèi)針狀鐵素體含量與韌脆轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系只有當(dāng)只有當(dāng)HAZHAZ組織中的針狀鐵素體含量達(dá)到組織中的針狀鐵素體含量達(dá)到5050以上以上時(shí)，焊接熱影響區(qū)才會(huì)顯現(xiàn)出良好的低溫韌性時(shí)，焊接熱影響區(qū)才會(huì)顯現(xiàn)出良好的低溫韌性25HAZ部位奧氏體晶粒尺寸對韌性的影響部位奧氏體晶粒尺寸對韌性的影響HAZ部位奧氏體晶粒細(xì)小有利于提高韌性部位奧氏體晶粒細(xì)小有利于提高韌性26 PT1350 PT1400 PT1350 PT1400利用利用TiNTiN機(jī)理機(jī)理生產(chǎn)的大線能量焊接用鋼，當(dāng)溫度達(dá)到生產(chǎn)的大線能量焊接用鋼，當(dāng)溫度達(dá)到130013

28、00時(shí)，時(shí)，HAZHAZ區(qū)域約區(qū)域約50%50%的的TiNTiN質(zhì)點(diǎn)會(huì)發(fā)生溶解而失去抑制晶粒長大的作用；當(dāng)溫度達(dá)到質(zhì)點(diǎn)會(huì)發(fā)生溶解而失去抑制晶粒長大的作用；當(dāng)溫度達(dá)到14001400時(shí)，在靠近熔合線部位，約時(shí)，在靠近熔合線部位，約88%88%的的TiNTiN質(zhì)點(diǎn)會(huì)發(fā)生溶解。當(dāng)焊接線能量質(zhì)點(diǎn)會(huì)發(fā)生溶解。當(dāng)焊接線能量100kJ/cm100kJ/cm后，后，HAZHAZ區(qū)域的區(qū)域的TiNTiN質(zhì)點(diǎn)的分解將更加嚴(yán)重，最終導(dǎo)致質(zhì)點(diǎn)的分解將更加嚴(yán)重，最終導(dǎo)致TiNTiN質(zhì)點(diǎn)失質(zhì)點(diǎn)失去釘扎作用，造成去釘扎作用，造成HAZHAZ韌性的大幅度下降。韌性的大幅度下降。 TiNTiN粒子在靠近熔合線處溫度達(dá)到粒子在靠

29、近熔合線處溫度達(dá)到14001400溶解，失去形核作用；溶解，失去形核作用；并且弱化釘扎奧氏體晶界作用，使奧氏體晶粒長大。并且弱化釘扎奧氏體晶界作用，使奧氏體晶粒長大。27氮化鈦與氧化鈦改善氮化鈦與氧化鈦改善HAZ韌性效果的對比韌性效果的對比 在靠近熔合線溫度達(dá)在靠近熔合線溫度達(dá)1400時(shí)，時(shí)，TiN機(jī)理改善機(jī)理改善HAZ韌性的效韌性的效果降低，果降低，Ti的氧化物在此高溫區(qū)域發(fā)揮作用，改善韌性。的氧化物在此高溫區(qū)域發(fā)揮作用，改善韌性。28 良好的熱穩(wěn)定性良好的熱穩(wěn)定性 （在（在14001400左右高溫下不發(fā)生溶解或長大）左右高溫下不發(fā)生溶解或長大） 微細(xì)夾雜物粒徑的有效范圍微細(xì)夾雜物粒徑的有效

30、范圍 （阻止奧氏體晶粒粗大并促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體生成）（阻止奧氏體晶粒粗大并促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體生成） 合理的體積分率合理的體積分率 （足夠數(shù)量的微細(xì)夾雜物，并滿足鋼的純凈度要求）（足夠數(shù)量的微細(xì)夾雜物，并滿足鋼的純凈度要求） 能夠在鋼中均勻、彌散分布能夠在鋼中均勻、彌散分布微細(xì)第二相粒子的選擇原則微細(xì)第二相粒子的選擇原則根據(jù)熱力學(xué)計(jì)算夾雜物粒子的形核率可得到從大到小分別為根據(jù)熱力學(xué)計(jì)算夾雜物粒子的形核率可得到從大到小分別為MgOCaO SiO2 Ti2O3 Al2O3 MnO根據(jù)根據(jù)LWS理論計(jì)算的理論粒子半徑隨時(shí)間變化從小到大分別為理論計(jì)算的理論粒子半徑隨時(shí)間變化從小到大分別為MgOCaO Al2O3

31、 Ti2O3 SiO2 MnO如何選擇合適的微細(xì)第二相粒子類型如何選擇合適的微細(xì)第二相粒子類型29利用夾雜物形核，促進(jìn)晶內(nèi)微細(xì)針狀鐵素體生成利用夾雜物形核，促進(jìn)晶內(nèi)微細(xì)針狀鐵素體生成 鐵素體容易在奧氏體內(nèi)非金屬夾雜物處形核鐵素體容易在奧氏體內(nèi)非金屬夾雜物處形核 夾雜物周圍溶質(zhì)貧乏區(qū)促進(jìn)鐵素體形核夾雜物周圍溶質(zhì)貧乏區(qū)促進(jìn)鐵素體形核 夾雜物與鐵素體的晶格錯(cuò)排度小，造成在低能量界面上優(yōu)夾雜物與鐵素體的晶格錯(cuò)排度小，造成在低能量界面上優(yōu) 先形核先形核 非金屬夾雜物作為惰性介質(zhì)表面，有利于鐵素體形核非金屬夾雜物作為惰性介質(zhì)表面，有利于鐵素體形核 在一次鐵素體與奧氏體的高能界面上生成二次鐵素體在一次鐵素體

32、與奧氏體的高能界面上生成二次鐵素體以夾雜物為核形成的針狀鐵素體組織以夾雜物為核形成的針狀鐵素體組織IAF夾雜物夾雜物IAF30 Mn是奧氏體穩(wěn)定元素，在是奧氏體穩(wěn)定元素，在鐵中鐵中Mn的擴(kuò)散速度比的擴(kuò)散速度比S小，且小，且Mn3+離子半徑和離子半徑和Ti3+相近，相近，(Ti,Mn)2O3顆粒從鐵基中吸收錳原子，造成顆粒從鐵基中吸收錳原子，造成貧貧Mn區(qū)區(qū)的存在，使的存在，使A3溫度上升，增加了鐵素體形核的化學(xué)自由能。溫度上升，增加了鐵素體形核的化學(xué)自由能。 貧貧Mn區(qū)的寬度和深度取決于區(qū)的寬度和深度取決于S的含量，還與的含量，還與Si、Al等其它元素有關(guān)，等其它元素有關(guān)， MnS的的尺寸也會(huì)

33、對尺寸也會(huì)對IGF形核產(chǎn)生影響。形核產(chǎn)生影響。能夠作為能夠作為 IAF的形核質(zhì)點(diǎn)的夾雜物類型有多種。的形核質(zhì)點(diǎn)的夾雜物類型有多種。 測試點(diǎn)與界面距離測試點(diǎn)與界面距離(nm)濃度（濃度（ wt% ）Mn晶內(nèi)針狀鐵素體形核機(jī)理之一晶內(nèi)針狀鐵素體形核機(jī)理之一溶質(zhì)貧乏區(qū)溶質(zhì)貧乏區(qū)AF31用高溫激光顯微鏡觀察到的針狀鐵素體形成過程用高溫激光顯微鏡觀察到的針狀鐵素體形成過程3233 夾雜物夾雜物OM統(tǒng)計(jì)結(jié)果統(tǒng)計(jì)結(jié)果A鋼鋼為傳統(tǒng)冶煉方法，即采用鋼廠現(xiàn)行的合金化方法，不嚴(yán)格控制合金添加順序和添加時(shí)機(jī)；為傳統(tǒng)冶煉方法，即采用鋼廠現(xiàn)行的合金化方法，不嚴(yán)格控制合金添加順序和添加時(shí)機(jī)；B鋼鋼在冶煉過程中，采用新工藝，

34、控制添加各合金的添加順序和添加時(shí)機(jī)。在冶煉過程中，采用新工藝，控制添加各合金的添加順序和添加時(shí)機(jī)。3 實(shí)驗(yàn)室夾雜物的控制研究結(jié)果實(shí)驗(yàn)室夾雜物的控制研究結(jié)果A鋼鋼1225個(gè)個(gè)/mm2B鋼鋼4256個(gè)個(gè)/mm2兩爐鋼主要化學(xué)成分相同兩爐鋼主要化學(xué)成分相同34 萃取復(fù)型試樣的夾雜物形貌萃取復(fù)型試樣的夾雜物形貌 B鋼中的鋼中的TiN粒子數(shù)量約為粒子數(shù)量約為A鋼的鋼的4倍，且倍，且B鋼中大于鋼中大于0.5m的的TiN粒子粒子并未發(fā)現(xiàn)，并未發(fā)現(xiàn)，A鋼鋼中卻存在大量尺寸大中卻存在大量尺寸大于于0.5m甚至甚至大于大于1m的的TiN粒子。粒子。 兩爐鋼兩爐鋼TiN對比結(jié)果對比結(jié)果實(shí)驗(yàn)室夾雜物的控制研究結(jié)果實(shí)驗(yàn)

35、室夾雜物的控制研究結(jié)果兩爐鋼含兩爐鋼含TiN夾雜物對比結(jié)果夾雜物對比結(jié)果35A鋼鋼B鋼鋼兩爐鋼的夾雜物兩爐鋼的夾雜物SEM形貌示例形貌示例含含Ti氧化物氧化物SEM統(tǒng)計(jì)結(jié)果統(tǒng)計(jì)結(jié)果2346個(gè)個(gè)/mm283個(gè)個(gè)/mm25362個(gè)個(gè)/mm2482個(gè)個(gè)/mm2兩爐鋼含兩爐鋼含TiOx夾雜物對比結(jié)果夾雜物對比結(jié)果采用新工藝冶煉的采用新工藝冶煉的B鋼，含鋼，含Ti氧化物的夾氧化物的夾雜物數(shù)量高于雜物數(shù)量高于A鋼鋼10倍以上倍以上。實(shí)驗(yàn)室夾雜物的控制研究結(jié)果實(shí)驗(yàn)室夾雜物的控制研究結(jié)果36A鋼鋼中大尺寸夾雜物中大尺寸夾雜物SEM結(jié)果結(jié)果TiN(b)6.7m5m16.5m10m(a)實(shí)驗(yàn)室夾雜物的控制研究結(jié)果

36、實(shí)驗(yàn)室夾雜物的控制研究結(jié)果37(a)3.1m3mB鋼鋼中夾雜物中夾雜物SEM結(jié)果示例結(jié)果示例實(shí)驗(yàn)室夾雜物的控制研究結(jié)果實(shí)驗(yàn)室夾雜物的控制研究結(jié)果38(b)2.9m3mB鋼鋼中夾雜物中夾雜物SEM結(jié)果示例結(jié)果示例實(shí)驗(yàn)室夾雜物的控制研究結(jié)果實(shí)驗(yàn)室夾雜物的控制研究結(jié)果39編編號號熱輸入熱輸入/kJcm-1峰值溫峰值溫度度/停留時(shí)停留時(shí)間間/st8/5/sAkv (-20)/J(a)12014003199263，198，214 (225)(b)50014003550163，170，203 (179)(c)800140030730185，196，167 (183)50mIAF IPFGBF(a)GBFI

37、PF IAF(b) IPFGBFIAF(c)Granular Bainitic Ferrite (GBF) Intra Granular Ferrite (IGF)Intra Polygonal Ferrite (IPF) Intra Acicular Ferrite (IAF）新工藝鋼板大線能量焊接后的組織與性能新工藝鋼板大線能量焊接后的組織與性能 焊接熱輸入對焊接熱輸入對試驗(yàn)鋼試驗(yàn)鋼組織性能的影響組織性能的影響實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果40傳統(tǒng)鋼傳統(tǒng)鋼大熱輸入焊接熱模擬結(jié)果大熱輸入焊接熱模擬結(jié)果(a)粗大粗大與板片狀與板片狀GBF; (b)粗大粗大與貝氏體，與貝氏體，尺寸尺寸1mm; (

38、c)粗大粗大GBF、貝氏體與側(cè)板條鐵素、貝氏體與側(cè)板條鐵素體體編號編號熱輸入熱輸入/kJcm-1峰值溫峰值溫度度/停留時(shí)間停留時(shí)間/st8/5/sAkv (-20)/J(a)100140011384(b)100140011386(c)100140011385(b)100m(c)100m100m(a)傳統(tǒng)鋼大線能量焊接后的組織與性能傳統(tǒng)鋼大線能量焊接后的組織與性能 3 實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果41 (a) (a)、(c)(c)傳統(tǒng)鋼傳統(tǒng)鋼 (b)(b)、(d)(d)新工藝鋼新工藝鋼裂紋裂紋(c)20m20m裂紋裂紋 C1 C2 C3C4(d)20m(a)50m(b)50m傳統(tǒng)鋼與工業(yè)試制鋼傳

39、統(tǒng)鋼與工業(yè)試制鋼HAZHAZ區(qū)組織抵抗裂紋傳播形貌對比區(qū)組織抵抗裂紋傳播形貌對比422mGBFE4m2mGBFCD4m1mGBFAB2m(a)(b)(c)夾雜物夾雜物A、 B尺寸分別為尺寸分別為520nm、600nm；夾雜物夾雜物C尺寸為尺寸為450nm，位于，位于GBF晶粒內(nèi)；夾雜物晶粒內(nèi)；夾雜物D為尺寸為為尺寸為1.5m，位于，位于GBF晶粒邊界；晶粒邊界； 夾雜物夾雜物E尺寸為尺寸為1.9m，GBF在長大到此夾雜物時(shí)，因受到阻礙而發(fā)生了晶界彎曲，并沒有在長大到此夾雜物時(shí)，因受到阻礙而發(fā)生了晶界彎曲，并沒有將夾雜物包覆在將夾雜物包覆在GBF晶粒內(nèi)。晶粒內(nèi)。晶界處晶界處的夾雜物與組織形貌的夾

40、雜物與組織形貌3 實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果夾雜物對鐵素體形核的影響夾雜物對鐵素體形核的影響 43夾雜物夾雜物A尺寸尺寸1.2m ；夾雜物夾雜物B尺寸為尺寸為2.3m ；夾雜物夾雜物C尺寸為尺寸為1.4m 。1mA 2 12m4 mC1 4328m2mB43 21 54m(a)(b)(c)晶粒內(nèi)晶粒內(nèi)的夾雜物與組織形貌的夾雜物與組織形貌圖圖C中中3，4為二次晶內(nèi)鐵素體為二次晶內(nèi)鐵素體(Secondary intragranular Ferrite )3 實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果夾雜物對鐵素體形核的影響夾雜物對鐵素體形核的影響 IAF的形成不僅與夾雜物的類型和尺寸有關(guān)，還與夾雜物組成結(jié)構(gòu)有

41、關(guān)。的形成不僅與夾雜物的類型和尺寸有關(guān)，還與夾雜物組成結(jié)構(gòu)有關(guān)。44(b)B(d)E(f)H(a)A(e)FG(c)CD尺寸小于尺寸小于5m的復(fù)合夾雜物與的復(fù)合夾雜物與IGF形核形核OM形貌形貌A和和B為較大尺寸為較大尺寸(35m)夾雜物；夾雜物；C、D、E為中等尺寸為中等尺寸(13m)夾雜物；夾雜物；F、G、H，為小尺寸，為小尺寸(小于小于1m)夾雜物。夾雜物。夾雜物越細(xì)小夾雜物越細(xì)小HAZ韌性越好。韌性越好。 3. 實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果夾雜物對鐵素體形核的影響夾雜物對鐵素體形核的影響 45 4 4 工業(yè)應(yīng)用結(jié)果工業(yè)應(yīng)用結(jié)果1、第五代原油儲罐用鋼、第五代原油儲罐用鋼 新工藝鋼板各項(xiàng)力學(xué)性能匹配合理

42、，全厚度規(guī)格鋼板屈強(qiáng)比小于新工藝鋼板各項(xiàng)力學(xué)性能匹配合理，全厚度規(guī)格鋼板屈強(qiáng)比小于0.9；焊；焊接熱輸入可達(dá)到接熱輸入可達(dá)到400kJ/cm，針狀鐵素體含量達(dá)，針狀鐵素體含量達(dá)80以上；合金成本比原成以上；合金成本比原成分節(jié)省約分節(jié)省約300元元/噸鋼噸鋼。已通過中石化十建焊接檢測，可滿足。已通過中石化十建焊接檢測，可滿足15萬萬m3及以上及以上儲罐要求；中科院金屬所耐儲罐要求；中科院金屬所耐H2S腐蝕性能檢測；湖南省科技鑒定。已對國家腐蝕性能檢測；湖南省科技鑒定。已對國家戰(zhàn)略石油儲備工程批量供貨，獲戰(zhàn)略石油儲備工程批量供貨，獲2013年冶金科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。年冶金科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。 2、造船

43、用鋼板、造船用鋼板 工業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)生產(chǎn)的TMCP態(tài)態(tài)70mm的的EH36、EH40鋼板具有良好的大線能量鋼板具有良好的大線能量焊接性能，模擬焊接熱輸入可穩(wěn)定達(dá)到焊接性能，模擬焊接熱輸入可穩(wěn)定達(dá)到800kJ/cm；鋼板送中船造船廠進(jìn)；鋼板送中船造船廠進(jìn)行實(shí)際焊接熱輸入達(dá)到行實(shí)際焊接熱輸入達(dá)到400kJ/cm以上，滿足船舶焊接設(shè)計(jì)的需求。以上，滿足船舶焊接設(shè)計(jì)的需求。3、壓力容器用鋼板、壓力容器用鋼板提高壓力容器用鋼板的焊接性能，包括石油化工、水電、核電用鋼。提高壓力容器用鋼板的焊接性能，包括石油化工、水電、核電用鋼。46類別類別鋼板號鋼板號板厚板厚mmRel/MPaRm/MPaYRA50/%Ak

44、v(-20)/J鋼廠原鋼板鋼廠原鋼板30200326357150.8923269試制鋼試制鋼52200325606450.8725278工業(yè)應(yīng)用結(jié)果工業(yè)應(yīng)用結(jié)果類別類別鋼板號鋼板號熱輸入熱輸入/kJcm-1峰值溫度峰值溫度/停留時(shí)間停留時(shí)間/st8/5/sAkv (-20)/J鋼廠原鋼板鋼廠原鋼板30200100130011389，17，16125130012159，17，14400140033269，3，6試制鋼試制鋼5220010013001138201，179，12112513001215217，218，19040014003326174，183，152 原鋼板原鋼板 試制鋼試制鋼第五代

45、原油儲罐用鋼第五代原油儲罐用鋼47類別類別板厚板厚mm熱輸入熱輸入kJ/cm缺口位置缺口位置Akv (-20) J非試制鋼非試制鋼40196WM103,107,115FL12,8,10FL+1mm20,47,36試制鋼試制鋼40202WM118,120,125FL100,90,101FL+1mm155,173,175(a)非試制鋼非試制鋼 (b)試制鋼試制鋼兩種鋼板氣電立焊金相組織兩種鋼板氣電立焊金相組織工業(yè)應(yīng)用結(jié)果工業(yè)應(yīng)用結(jié)果(b)(a)原工藝鋼板的原工藝鋼板的HAZ組織粗大；組織粗大；新工藝鋼板的新工藝鋼板的HAZ組織細(xì)小。組織細(xì)小。氣電立焊結(jié)果氣電立焊結(jié)果第五代原油儲罐用鋼第五代原油儲罐

46、用鋼48湘鋼儲油罐氣電立焊焊接接頭金相組織湘鋼儲油罐氣電立焊焊接接頭金相組織 (200kJ/cm)(500X)工業(yè)應(yīng)用結(jié)果工業(yè)應(yīng)用結(jié)果第五代原油儲罐用鋼第五代原油儲罐用鋼49熱輸入熱輸入kJ/cm峰值溫度峰值溫度停留時(shí)間停留時(shí)間st8/5 s-20Akv J10014001138287,225,17420014001215267,168,22630014003309262,119,25940014003325231,232,24350014005550196,207,209800140030730217,145,198焊接熱模擬結(jié)果焊接熱模擬結(jié)果300kJ/cm400kJ/cm焊接熱模擬金相組

47、焊接熱模擬金相組織織 (100X)工業(yè)應(yīng)用結(jié)果工業(yè)應(yīng)用結(jié)果造船用鋼板造船用鋼板 EH4050 采用新工藝試制的船板鋼的采用新工藝試制的船板鋼的HAZHAZ典型組織與針狀鐵素體典型組織與針狀鐵素體 （Q=800kJ/cm；PT=1400、 t8/5=730s、保溫、保溫30s；AKV(-20)=188J ） 該工藝生產(chǎn)的鋼板的焊接結(jié)果應(yīng)該是目前國內(nèi)的最好該工藝生產(chǎn)的鋼板的焊接結(jié)果應(yīng)該是目前國內(nèi)的最好研究水平，有望在電渣焊等要求更高線能量的焊接條研究水平，有望在電渣焊等要求更高線能量的焊接條件下使用。件下使用。夾雜物夾雜物工業(yè)應(yīng)用結(jié)果工業(yè)應(yīng)用結(jié)果51線能量線能量/kJ Jcm-1Rm/MPa沖擊試

48、樣取樣位置沖擊試樣取樣位置Akv( -20)/J430545；530上表面上表面焊縫焊縫81，70，90熔合線熔合線187，136，144熔合線外熔合線外2mm133，131，140熔合線外熔合線外5mm218，270，258熔合線外熔合線外10mm243，231，224下表面下表面焊縫焊縫118，140，125熔合線熔合線106，73，130熔合線外熔合線外2mm201，183，137熔合線外熔合線外5mm205，281，212熔合線外熔合線外10mm303，303，300工業(yè)應(yīng)用結(jié)果工業(yè)應(yīng)用結(jié)果造船廠大線能量焊接結(jié)果造船廠大線能量焊接結(jié)果52 工業(yè)應(yīng)用結(jié)果工業(yè)應(yīng)用結(jié)果 與與南鋼合作的大線能

49、量焊接項(xiàng)目以海洋工程用正火鋼為基礎(chǔ)，采用新型生南鋼合作的大線能量焊接項(xiàng)目以海洋工程用正火鋼為基礎(chǔ)，采用新型生產(chǎn)工藝技術(shù)來生產(chǎn)大線能量焊接用鋼，目前已經(jīng)完成了工業(yè)試制，獲得了圓產(chǎn)工藝技術(shù)來生產(chǎn)大線能量焊接用鋼，目前已經(jīng)完成了工業(yè)試制，獲得了圓滿成功。滿成功。 試制鋼在試制鋼在Ceq值高達(dá)值高達(dá)0.44的條件下，焊接線能量水平達(dá)到的條件下，焊接線能量水平達(dá)到300 kJ/cm，已經(jīng)超過國際最高已經(jīng)超過國際最高200 kJ/cm的水平。的水平。大線能量焊接熔合線部位金相組織大線能量焊接熔合線部位金相組織53基于新技術(shù)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開發(fā)出的原型鋼有：造船板造船板 日本的造船效率是我國的日本的造船效率是我國

50、的47倍，倍，大型船舶使用的厚鋼板焊接線能量可大型船舶使用的厚鋼板焊接線能量可達(dá)達(dá)400 kJ/cm，這類鋼板的焊接效率是傳統(tǒng)鋼板的，這類鋼板的焊接效率是傳統(tǒng)鋼板的10倍以上，而目前國倍以上，而目前國內(nèi)無此類產(chǎn)品供貨；內(nèi)無此類產(chǎn)品供貨；原型鋼可承受原型鋼可承受800kJ/cm800kJ/cm的焊接熱輸入；的焊接熱輸入；(2) 高層建筑用鋼高層建筑用鋼 目前國內(nèi)的高層建筑用鋼常用的電渣焊熱輸入為目前國內(nèi)的高層建筑用鋼常用的電渣焊熱輸入為200400 kJ/cm左右，其左右，其HAZ韌性基本不合格，制定國家標(biāo)準(zhǔn)的幾家單位對此只能采取韌性基本不合格，制定國家標(biāo)準(zhǔn)的幾家單位對此只能采取結(jié)構(gòu)性彌補(bǔ)措施，

51、不采用大線能量焊接用鋼則難以消除結(jié)構(gòu)性彌補(bǔ)措施，不采用大線能量焊接用鋼則難以消除HAZ脆化的安全脆化的安全隱患。國內(nèi)至今還不能生產(chǎn)這類鋼板，且這類鋼板不需要認(rèn)證即可迅速擴(kuò)隱患。國內(nèi)至今還不能生產(chǎn)這類鋼板，且這類鋼板不需要認(rèn)證即可迅速擴(kuò)大市場份額；大市場份額；原型鋼可承受原型鋼可承受1000kJ/cm1000kJ/cm的焊接熱輸入；的焊接熱輸入；(3) 橋梁鋼橋梁鋼 開發(fā)出國產(chǎn)的大線能量焊接用橋梁鋼，將大幅度降低施工單位的焊開發(fā)出國產(chǎn)的大線能量焊接用橋梁鋼，將大幅度降低施工單位的焊接成本，加快施工進(jìn)度，且不需要認(rèn)證即可實(shí)現(xiàn)供貨；接成本，加快施工進(jìn)度，且不需要認(rèn)證即可實(shí)現(xiàn)供貨；原型鋼可承受原型鋼可

52、承受400kJ/cm400kJ/cm的焊接熱輸入；的焊接熱輸入； 最新研究成果最新研究成果54(4) 管線鋼管線鋼 國產(chǎn)管線鋼的焊接一直是瓶頸，國產(chǎn)管線鋼的焊接一直是瓶頸，X80實(shí)際焊接線能量多為實(shí)際焊接線能量多為30 kJ/cm ，可采用新技術(shù)將焊接線能量提高到，可采用新技術(shù)將焊接線能量提高到50 kJ/cm 以上，在能夠以上，在能夠解決夾雜物超標(biāo)問題的同時(shí)，還可解決施工單位焊接難的問題；解決夾雜物超標(biāo)問題的同時(shí)，還可解決施工單位焊接難的問題；原型原型鋼可承受鋼可承受200kJ/cm200kJ/cm的焊接熱輸入；的焊接熱輸入；(5) 水電、核電、石油化工壓力容器鋼板水電、核電、石油化工壓力容

53、器鋼板 采用新技術(shù)可生產(chǎn)出易焊接、免預(yù)熱類鋼板，或?qū)崿F(xiàn)大線能量采用新技術(shù)可生產(chǎn)出易焊接、免預(yù)熱類鋼板，或?qū)崿F(xiàn)大線能量焊接性能。焊接性能。原型鋼可承受原型鋼可承受300kJ/cm300kJ/cm的焊接熱輸入；的焊接熱輸入；(6)海工鋼海工鋼 十三五規(guī)劃中重點(diǎn)發(fā)展海洋工程，大量中厚板及型鋼需要良好十三五規(guī)劃中重點(diǎn)發(fā)展海洋工程，大量中厚板及型鋼需要良好的焊接性能，采用新技術(shù)可大幅度提高鋼板的焊接效率。的焊接性能，采用新技術(shù)可大幅度提高鋼板的焊接效率。原型鋼可承原型鋼可承受受300kJ/cm300kJ/cm的焊接熱輸入；的焊接熱輸入； 最新研究成果最新研究成果55(6)特厚鋼板特厚鋼板 對于特厚鋼板的

54、軋制，由于鋼板厚度的增加，現(xiàn)行的對于特厚鋼板的軋制，由于鋼板厚度的增加，現(xiàn)行的TMCP工藝對鋼材晶工藝對鋼材晶粒細(xì)化的效果非常有限，尤其是厚鋼板的心部組織難以實(shí)現(xiàn)細(xì)化。采用新工藝粒細(xì)化的效果非常有限，尤其是厚鋼板的心部組織難以實(shí)現(xiàn)細(xì)化。采用新工藝可改善這類厚鋼板的心部組織并借助于晶內(nèi)鐵素體或多位向貝氏體的形成，提可改善這類厚鋼板的心部組織并借助于晶內(nèi)鐵素體或多位向貝氏體的形成，提高鋼板的強(qiáng)韌性能。高鋼板的強(qiáng)韌性能。原型鋼采用控制析出原型鋼采用控制析出+控制冷卻新工藝，取消了未再結(jié)晶控制冷卻新工藝，取消了未再結(jié)晶軋制；軋制；(7) 高強(qiáng)鋼及超高強(qiáng)度鋼高強(qiáng)鋼及超高強(qiáng)度鋼 目前國產(chǎn)目前國產(chǎn)80100kg級別高強(qiáng)度鋼的焊接一直是個(gè)難題，除了要嚴(yán)格控制級別高強(qiáng)度鋼的焊接一直是個(gè)難題，除了要嚴(yán)格控制熱輸入以外，還要嚴(yán)格控制預(yù)熱及冷卻。熱輸入以外，還要嚴(yán)格控制預(yù)熱及冷卻。采用新技術(shù)開發(fā)出的采用新技術(shù)開發(fā)出的8080100kg100kg級別級別的高強(qiáng)度鋼及超高強(qiáng)度鋼，使這類鋼板具有易焊接性能，能夠?qū)崿F(xiàn)的高強(qiáng)度鋼及超高強(qiáng)度鋼，使這類鋼板具有易焊接性能，能夠?qū)崿F(xiàn)免預(yù)熱免預(yù)熱。該技術(shù)也可應(yīng)用于提高軍工類用鋼的焊接性能，包括航母用鋼及軍用艦艇、裝該技術(shù)也可應(yīng)用于提高軍工類用鋼的焊接性能，包括航母用鋼及軍用艦艇、裝甲等鋼材。甲等鋼材。(8)大型大型H型鋼等型材、軸承鋼等線棒材、鑄鍛件等特鋼型鋼等