講稿2014iwe課件2-11耐候鋼

1、2/11耐候鋼Atmospheric corrosion resisting steel主要內容1、耐候鋼特點、原理及應用2、耐候鋼的分類及標記3、耐候鋼的焊接性4、耐候鋼的焊接要點5、焊接填充材料的選擇6、耐候鋼的現(xiàn)狀及發(fā)展 1)定義： 耐候鋼是指由普通碳鋼添加少量合金元素，如Cu、P、Cr、Ni、Mo等，使其在大氣中具有良好耐腐蝕性能的低合金鋼。 2)特點 具有保護銹層耐大氣腐蝕，與普碳鋼相比，耐候鋼在大氣中具有更優(yōu)良的抗蝕性能。與不銹鋼相比，耐候鋼只有微量的合金元素，諸如磷、銅、鉻、鎳、鉬、鈮、釩、鈦等，合金元素總量僅占百分之幾，而不像不銹鋼那樣，達到百分之十幾，因此價格較為低廉。1 耐

2、候鋼特點、原理及應用3)原理 耐候鋼并非不銹鋼, 初期同普通碳鋼一樣也會銹蝕, 后期則情況不同。在大氣中暴露一段時間后在鋼的疏松外腐蝕產物層和基體之間能夠形成一層致密的、連續(xù)的含有Cu、Cr、P等合金元素的非晶產物層，并最終轉化成富含上述元素的-Fe OOH層，這層穩(wěn)定化銹層能夠在一定程度上抵御大氣中水氣及有害離子的侵入, 防止基體金屬進一步腐蝕。 4)應用 耐候鋼在使用時, 可以涂裝、裸用或進行穩(wěn)定化處理, 涂裝時的要求與普通碳鋼相同。 耐候鋼最突出的優(yōu)點就是可以不涂漆裸用, 在無嚴重大氣污染或非特別潮濕的地區(qū),耐候鋼可以不用涂裝, 直接裸露于大氣中, 一般經過數(shù)年時間后, 銹層逐漸穩(wěn)定,

3、腐蝕不再發(fā)展, 外觀呈美麗的巧克力色。耐候鋼產品供制造集裝箱、鐵道車輛、石油井架、海港建筑、采油平臺及化工石油設備中含硫化氫腐蝕介質的容器等結構件。耐候鋼制品2 耐候鋼的分類及標記2.1分類1)主要質量類別 此標準中所有的鋼材級別應該按照合金分類特殊鋼種，見EN10020.2)級別及質量 此標準中規(guī)定了鋼級別S235和S355（見表3），其機械性能有所區(qū)別。 鋼材級別在J0、J2、K2 條件下供貨，質量在說明沖擊功要求是有所區(qū)別。 級別S355被分成等級W和WP，其主要區(qū)別在C和P的含量（見表1）以及實用性上。 2.2標記 標記應該包括：標準號（EN 10025-5）； 標記S（結構鋼）；厚度

4、16mm的最低屈服強度的標識，用Mpa表示；相關沖擊功數(shù)值的質量標識字母W表示鋼材抗大氣腐蝕；如必要，字母P表示高磷含量等級（只適用于級別S355）；標明“N或者AR”，當產品要求在N或AR條件下訂貨和供貨時，“N或AR”附加在鋼材名稱和鋼材牌號中。標記舉例： 抗大氣腐蝕（W）的結構鋼（S）在室溫下使用最低屈服強度355MPa，在0(J0)條件下使用最低沖擊功為27J，供貨狀態(tài)為正火軋制（或軋制）： 鋼材EN 10025-5-S355J0WN（或者AR） 或 鋼材EN 10025-5-1.8959+N (或者AR)標記氧化還原方法aC%max.Si% maxMn%P%bS% max.bN% m

5、ax.氮化物形成元素cCr%Cu%其它按照EN10027-1和CR10260按照EN10027-2S235J0W1.8958FN0.130.400.20-0.60max.0.0350.0350.009d.g-0.40-0.800.25-0.55eS235J2W1.8961FF0.030-是eS355J0WP1.8945FN0.120.75max.1.00.06-0.150.035-0.30-1.250.25-0.55eS355J2WP1.8946FF0.120.750.030-是eS355J0W1.8959FN0.160.500.50-1.50max.0.0350.0350.009d.g-0.

6、40-0.800.25-0.55e.fS355J2W1.8965FF0.160.50max.0.0300.030-是e.fS355K2W1.8967FF0.160.50max.0.0300.030-e.fa FN=非沸騰鋼；FF=特殊鎮(zhèn)靜鋼b 長形產品P和S含量為0.005%或更高。c 鋼材中應該包含至少一種下列元素：Al總含量0.020%,Nb:0.015-0.060%,V:0.02-0.12%,Ti0.02-0.10%.如果元素聯(lián)合使用，則至少有一種元素有最低含量。d 每增加0.001%的N，則P含量的最大值將減少0.005%；熔樣分析中的N含量應不超過0.012%。e 鋼材中的Ni含量最

7、大值為0.65%f 鋼材應包含最大值0.30%的Mo和最大值0.15%的Zr.g 如果化學成分中A的最低值為0.020%，或者有其它氮化物形成元素存在的情況下，則不使用氮的最大值。氮化物形成元素將在檢驗文件中提到。表1 抗大氣腐蝕鋼材熔樣分析的化學成分標記按EN10025-5；2004等效曾用標記按照EN10155；1993EU155-80法國英國德國S235J0W1.8958S235J0W1.8958Fe360CK1E24W3-S235J2W1.8961S235J2W1.8961Fe360DK1E24W4-WTSt37-3S355J0WP1.8945S355J0WP1.8945Fe1K1E3

8、6WA3WR-S355J2WP1.8946S355J2WP1.8946Fe510D1K1E36WA4-S355J0W1.8959S355J0W1.8959Fe2K1E36WB3WR50B-aaS355J1W1.8963Fe510D2K1-WR-S355J2W1.8965S355J2W1.8965-WTSt52-3aaS355K1W1.8966-E36WB4-S355K2W1.8967S355K2W1.8967-a 當產品在N條件下供貨時，在標記中添加+N。表2 常用的耐候鋼在不同國家標準中的標記對照標記最低屈服強度ReH MPa 1)抗拉強度Rm MPa 1)試件位置2)斷裂后最低延伸率A按照

9、EN10027-1和CR10260按照EN10027-2名義厚度mm名義厚度mmL080名義厚度L05.56名義厚度1616404063638080100100150331001001501.5222.52.53340406363100100150S235J0WS235J2W1.89581.8961235225215215215195360-510360-510350-500lt1917201821192624252324222222S355J0WPS355J2WP1.89451.8946355345-510-680470-6303)-lt1614171518162220-S355J0WS35

10、5J2WS355K2W1.89591.89651.8967355345335325315295510-680470-630450-600lt16141715181622202119201818181）1MPa=1N/mm22）寬度的板、帶鋼和寬板鋼，采用橫向（t）軋制。其他產品采用的方向與軋制方向平行（l）。3）平板產品：操作最高達到 -長形產品：操作最高達到表3 抗大氣腐蝕鋼材的力學性能我國的耐侯鋼的成分見 GB/T4171-2008高耐候結構鋼 GB/T4172-2008焊接結構用耐候鋼 牌號化學成分（質量分數(shù)，%）CSiMnPSCuCrNi其他元素Q265GNH0.120.100.400

11、.200.500.070.120.0200.200.450.300.650.250.50,Q295GNH0.120.100.400.200.500.070.120.0200.250.450.300.650.250.50,Q310GNH0.120.250.750.200.500.070.120.0200.200.500.301.250.65,Q355GNH0.120.200.751.00.070.150.0200.250.550.301.250.65,Q235NH0.130.100.400.200.600.0300.0300.250.550.400.800.65,Q295NH0.150.100.

12、500.301.000.0300.0300.250.550.400.800.65,Q355NH0.160.500.501.500.0300.0300.250.550.400.800.65,Q415NH0.120.651.100.0250.0300.200550.301.250.120.65,Q460NH0.120.651.500.0250.0300.200550.301.250.120.65,Q500NH0.120.652.00.0250.0300.200550.301.250.120.65,Q550NH0.160.652.00.0250.0300.200550.301.250.120.65,

13、注：為了改善鋼的性能，可以添加一種或一種以上的微量合金元素（質量分數(shù)）：Nb：0.015%0.060%，W0.02%0.12%，Ti0.02%0.10%， Alt0.020% 。若上述元素組合使用時，應至少保證其中一種元素含量達到上述化學成分的下限規(guī)定。 可以添加下列合金元素（質量分數(shù)）：Mo0.30%，Zr0.15% Nb、V、Ti等三種合金元素的添加總量不應超過0.22%（質量分數(shù)） 供需雙方協(xié)商，S的含量可以不大于0.008%（質量分數(shù)） 供需雙方協(xié)商，Ni的含量的下限可不做要求（質量分數(shù)） 供需雙方協(xié)商，C的含量可以不大于0.15%（質量分數(shù)）表5 耐候結構鋼化學成分牌號拉伸試驗180

14、彎曲試驗彎心直徑下屈服強度/Nmm-2不小于抗拉強度/Nmm-2斷后伸長率（%）不小于161640406060161640406060661616Q235NH23522521521536051025252423aaQ295NH29528527525543056024242322aQ295GNH295285-4305602424-aQ355NH35534533532549063022222120aQ355GNH355345-4906302222-aQ415NH415405395-520680222220-aQ460NH460450440-570730202019-aQ500NH500490480

15、-600760181615-aQ550NH550530530-620780161615-aQ265GNH265-41027-a-Q310GNH310-45026-a-注：a為鋼材厚度 當屈服顯現(xiàn)不明顯時，可以采用Rp0.2表6 耐候結構鋼的拉伸與彎曲性能3 耐候鋼的焊接性 耐候鋼中除含P鋼外，焊接性與一般低合金熱軋鋼沒有原則差別，焊接熱影響區(qū)的最高硬度不超過350HV，焊接性良好。 鋼中Cu的含量低WCu約0.2%0.4%，加之C含量低，焊接時一般不會產生熱裂紋 。 含P鋼中WC+P都控制在0.25%以下，故鋼的冷脆傾向不大。所以可與強度較低（s=343292MPa）的低合金熱軋鋼一樣擬定焊接

16、工藝。盡量采用小的焊接熱輸入、避免大的拘束度。 注意:選擇焊接材料時除應滿足強度要求外，還需使焊縫金屬的耐蝕性能與母材相匹配。4 耐候鋼的焊接要點 如果使用無抗大氣腐蝕的填充金屬則應該確保焊縫本身是耐候的。 在焊接之前，應該將已形成的表面層清除至接頭邊緣10mm到20mm的距離。 焊接鋼材級別S355J0WP和S355J2WP采用的磷含量很高時，應該采用特殊的預防措施。 此標準中所說明鋼材電弧焊的基本要求詳見EN 1011-2。 注：隨著產品厚度和強度等級的增加，可能產生冷裂紋。 連接處的冷裂紋主要是由下列因素引起的： 焊縫金屬中擴散氫的總量； 熱影響區(qū)中的脆性組織（馬氏體和/或貝氏體）； 焊

17、接接頭中明顯的集中拉應力。5耐候鋼焊接填充材料的選擇 耐候鋼的焊接性雖然與低合金熱軋鋼相似，但是考慮到焊縫金屬與母材耐蝕性能相匹配，目前焊接方法仍然以焊條電弧焊和埋弧焊為主，也可采用二氧化碳氣保焊、點焊和塞焊。焊條電弧焊時，可選用含磷、銅結構鋼焊條，也可以用不含磷的JXXXCrNi焊條，通過滲Cr、Ni來保證耐蝕性和韌性。埋弧焊常用鍍銅的含錳焊絲，見表4。二氧化碳氣保焊可用MG49-Ni焊絲。屈服強度/MPa鋼種焊條氣體保護焊絲埋弧焊焊絲焊劑235Q235NHQ295NHQ295GNHQ295GNHLJ422CrCuJ422CuCrNiJ422CuPH10MnSiCuCrNiGFA-50WGF

18、M-50WAT-YJ502DPK-YJ502CuCrH+HJ431H08MnA+ HJ431355Q355NHQ345GNHQ345GNHLQ390GNHJ502CuP，J502NiCuJ502WCu，J502CuCrNi J506NiCu，J506WCuJ507NiCu，J507CuPJ507NiCuP，J507CrNiJ507WCuH10MnSiCuCrNiGFA-50WGFM-50WAT-YJ502DPK-YJ502CuCrH08MnA+ HJ431H10Mn2+ HJ431H10MnSiCuCrNi+SJ101450Q460NHJ506NiCu，J507NiCu，J507CuP，J507NiCuPJ507CrNiGFA-50WGFM-55WAT-YJ602DH10MnSiCuCrNi+SJ101注：GFA-50W 、GFM-50W 及GFM-55W分別為哈爾濱焊接研究所開發(fā)的熔渣型和金屬芯型藥芯焊絲。 AT-YJ502D、AT-YJ602D為鋼鐵研究院開發(fā)的熔渣型藥芯焊絲。 PK-YJ502CuCr為北京寶鋼焊液公司開發(fā)的耐候鋼藥芯焊絲。 表4 耐候鋼及耐海水腐蝕鋼氣體保護焊焊絲和埋弧焊焊絲焊劑 保護性銹層的抗腐蝕作用與其自身的組織成分以及合金成分的特殊分布和富集區(qū)有關?？勾髿飧g主要取決于在持續(xù)干燥或潮濕條件下母材金屬表面形成的保護性銹層，其所起到的保護