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重型钢结构厚板焊接预防Z向层状撕裂的节点设计摘要：建筑钢结构的迅速发展,使得钢结构厚板的应用越来越广泛。
随着钢板厚度及焊缝尺寸的增加,承受的荷载更加复杂,拘束作用更加突出。
由于局部地区频繁出现低温,钢结构厚板发生Z向层状撕裂的可能性也越来越大,因此对厚板的焊接性能进行研究,减少层状撕裂的发生尤为重要。
从层状撕裂产生的机理入手,通过对层状撕裂的影响因素进行探讨,从焊接工艺、焊接坡口形式、焊接材料的方面重点分析预防层状撕裂的措施。
关键词：厚板；焊接设计；层状撕裂；厚度方向性能1 概述中国西部国际博览城项目共分为5个展厅,各展厅主体由钢柱支承,其中D馆钢柱均为巨型箱型钢柱,翼缘板板厚60 mm,柱子顶端内部横竖筋板密集错杂,板厚30～40 mm不等,焊缝横竖交叉,无论是从施焊空间角度还是控制变形和层状撕裂角度都是难题,必须通过严谨的装焊顺序和合理的坡口设计才能攻破难题。
层状撕裂是短距离横向(厚度方向)的高应力引起断裂的一种形式,它可以扩展很长距离,层状撕裂大致平行于轧制产品的表面,通常发源于同一平面条状非金属夹杂物、具有高度撕裂发生率的母材区域。
一般低合金钢Z向(厚度方向)的伸长率比L向(轧制方向)低 30%～40%,因此当Z向存在拉伸应力时,很容易产生沿层状分布的夹杂开裂。
层状撕裂与热裂纹、冷裂纹的形成不同,是一种特殊的焊接裂纹。
从焊接接头断面上可以看出,层状撕裂和其他裂纹的明显区别是裂纹呈阶梯状形态,由基本平行轧制表面的平台和大体垂直于平台的剪切壁两部分组成。
层状撕裂之所以危险,在于它的隐蔽性与延迟破坏性。
层状撕裂不在焊缝上发生,只产生于热影响区或母材的内部,表面没有任何迹象,即使是现有的无损检测技术也难以发现。
层状撕裂既可以在焊接过程中形成,也可以在焊接结束后启裂和扩展,甚至还可以延迟至使用期间出现,基本上无法修复,所以层状撕裂通常会造成巨大的经济损失。
2 层状撕裂产生的原理及影响因素2.1 巨型钢柱结构形式该工程典型巨柱翼缘、腹板板厚60 mm,柱顶内部横竖向筋板板厚30 mm,此节点范围均为全熔透一级焊缝,焊接量大,构件截面见图1。
大厚度高层建筑用钢Q460GJC -Z35的研制唐郑磊,张 涛,杨 东,李红洋,徐 昭,庞 林(南阳汉冶特钢有限公司技术中心,河南南阳474500)摘 要:通过成分设计、轧制、热处理工艺设计,采用晶粒细化、固溶强化、析出强化等手段,对80、110mm 的Q460GJC -Z35高强度钢板的研发工艺及过程进行试验设计。
结果表明:通过N b 、V 、T i 、N i 复合微合金化和控轧控冷、正火快冷(N A C)热处理相结合生产的模铸Q460GJE -Z35钢板具有晶粒细小、组织均匀,钢板屈服强度达到420~490M Pa,抗拉强度达到585~625M P a,伸长率达到20%以上,0e 冲击功达到123J 以上,Z 向断面收缩率大于35%,探伤达到1级探伤要求,实现了强度和韧性的良好匹配和较高的内部质量。
关键词:Q460GJC -Z35;成分设计;热处理工艺设计中图分类号:T G142.41 文献标识码:A 文章编号:1001-1447(2011)05-0042-03Development of large thickness steel Q460GJC -Z35for high buildingTANG Zheng -lei,ZH ANG T ao,YANG Dong,LI H ong -yang,XU Zhao,PANG lin (T echnolo gy Center,Nanyang H anYe Special Steel Co.Ltd.,Nanyang 474550,China)Abstract:The desig ned steel co mpo sitions,rolling and heat treatment pr ocesses o f hig h str ength steel Q460GJC -Z35for high buildings w ith larg e thickness of 80mm and 110mm are introduced in this paper.T he steel w as microalloy ed by com posite elements Nb,V,Ti and Ni and the billet w as ro lled by controlled co oling and controlled rolling tech -no logies.T he thick plate w as treated by nor malizing process.T he steel has advantages of smal-l sized g rain and homog eneous str ucture.T herefore,the steel has goo d marching of streng th and to ug hness,as w ell as g ood interior quality.T he plate has y ield streng th of 420~490MPa,tensile streng th of 585~625M Pa,elongation ratio of o ver 20%,im -pact energ y value at 0e over 123J,Z -direction shrinkag e m ore than 35%,and its flaw detection reached the first r ank.Key w ords:Q 460GJC -Z35;co mposition desig n;heat tr eatment pro cess design 作者简介:唐郑磊(1985-),男,助理工程师,主要从事特厚板的研发工作.在钢铁材料快速发展的今天,越来越多的企业对大厚度高层建筑钢板的研制开发越来越重视,研究者把对化学成分的优化设计与热处理工艺的完善作为提高钢的强韧性的有效手段[1]。
20世纪50年代，钢结构建筑自欧洲兴起。
20世纪80年代，我国也加快了对钢结构建筑的研究开发，并建造了一批钢结构建筑。
2002年，国家出台的《国家建筑钢结构产业“十五计划和2015年发展规划纲要》明确了钢结构的发展方向，特别提出高层建筑钢结构用厚板全部国产化的目标，给建筑用钢市场带来了诱人的前景。
高层建筑钢板的特殊性钢结构建筑具有优越抗震性、绿色环保、施工快捷方便、空间利用率高、设计造型别致新颖等诸多优势，现已成为国际上建筑结构的发展方向。
高层建筑钢板主要应用于高层建筑、超高层建筑、大跨度体育场馆以及输变电高塔等受力复杂、可靠性要求高的大型建筑工程，与一般普碳或低合金钢板相比有以下特点：低屈强比——高建钢不仅有足够的抗拉强度和屈服强度，而且具有较低的屈强比。
低的屈强比能使材料具有良好的冷变形能力和高的塑性变形功，吸收较多的地震能，提高建筑物的抗震能力。
焊接性能好——高建钢具有良好的焊接性能，可以做到焊前不需要预热，焊后不需热处理，便于现场施焊。
塑性、韧性高——高建钢具有较高的塑性和韧性，钢板力学性能良好。
屈服强度波动范围小——日本标准JISG3136《建筑结构用轧制钢》中规定屈服强度波动范围不大于120MPa，中国国标GB/T19879-2005《建筑结构用钢板》中规定波动范围为110MPa，使得整个建筑物各部分之间屈服强度尽可能与设计要求值相匹配。
具有抗层状撕裂能力——在采用焊接连接的梁与柱的节点范围内，构件除承受沿原板材长、宽方向的拉力或压力外，并承受沿板厚方向的拉力，因此要求钢板必须具有足够的抗层状撕裂能力。
2005～2006年，舞钢开发了屈服强度为390～460MPa级别的建筑结构用钢板。
随着建筑钢结构向高层、超高层、大跨度方向发展，一些梁与柱的受力越来越复杂、断面越来越大。
断面增大后，增加了施工、焊接的难度，并且容易产生焊接缺陷、降低焊接接头的质量。
采用高强度钢板，结构厚度、质量和成本可以进一步降低，而综合性能、安全可靠性、有效利用空间以及建筑的性价比得到进一步提高。
建筑结构用钢板Q420GJ 1 Q420GJ 钢板用途Q420GJ 钢板适用于制造高层建筑结构、大跨度结构及其他重要建筑结构用厚度为6mm-100mm 的钢板。
2 Q420GJ 钢板冶炼方法 钢由转炉或电炉冶炼 3 Q420GJ 钢板执行标准Q420GJ 属于建筑结构用钢板，执行标准GB/T 19879-2005。
4 Q420GJ 钢板交货状态Q420GJ 钢板的交货状态为热轧、正火、正火轧制、正火+回火、淬火+回火或温度一形变控轧控冷。
5 Q420GJ 钢板尺寸、外形、重量及允许偏差钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T 709的规定，厚度负偏差限定为-0.3mm 。
6 Q420GJ 钢板包装、标志、质量证明书Q420GJ 钢板的包装、标志及质量证明书应符合GB/T 247的规定。
7 Q420GJ 技术要求 Q420GJ 化学成分碳含量（CE)或焊接裂纹敏感性指数（Pcm) 牌号交货状态 规定厚度下的碳当量CE/% 规定厚度下的焊接裂纹敏感性指数Pcm/% ≤50mm>50-100mm ≤50mm >50-100mm Q420GJAR\N\NR\N+T ≤0.48 ≤0.50≤0.31≤0.33 TMCP≤0.43供需双方协议 ≤0.29供需双方协议注：AR:热轧；N:正火；NR:正火轧制；T:回火；Q:淬火；TMCP:温度一形变控轧控冷。
Q420GJ 力学性能牌号质量等级厚度/mm 化学成分（质量分数）/%CSiMnPSVNbTiAlsCrCuNiQ420G J C6-100 ≤0.20≤0.55 ≤1.60 ≤0.025 ≤0.015 0.020-0.200 0.015-0.060 0.010-0.030≥0.015≤0.40 ≤0.30 ≤0.70D E ≤0.18≤0.020牌号质量等级屈服强度ReL(N/mm2)抗拉强度Rm/(N/mm2)伸长率A/%冲击功（纵向）Akv/J180￮弯曲试验d=弯心直径a=试样厚度屈强比不大于钢板厚度/mm6-16 >16-35 >35-50 >50-100 温度℃不小于钢板厚度/mm≤16>16Q 42 0 GJ C≥420420-550 410-540 400-530 520-680 ≥1934 d=2a d=3a 0.85D -20E -40注1：1 N/mm2=1MPa。
建筑用高强度特种钢材屈强比σρ0.2／σb的测定
裴玉屏;裴志凌
【期刊名称】《佳木斯工学院学报》
【年(卷),期】1998(016)004
【摘要】用常规溻测分析方法对新研制的建筑用高强度钢筋的屈强比进行了测试。
【总页数】3页(P385-387)
【作者】裴玉屏;裴志凌
【作者单位】辽宁工学院建筑工程系;兴城市政
【正文语种】中文
【中图分类】TU511.3
【相关文献】
1.轧后超快速冷却终冷温度对780MPa级建筑用钢屈强比的影响 [J], 康健;王昭东;袁国;王国栋
2.420MPa级低屈强比高强度建筑用钢板的开发 [J], 吴勇
3.建筑用60公斤级高强度低屈强比厚钢板的开发 [J], 王怀宇;谢良法
4.热轧后驰豫时间对Q345GJC高层建筑用钢板屈强比的影响 [J], 王庆敏;刘应心
5.日本开发出高强度建筑用钢材 [J],
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80mm桥梁用抗层状撕裂Q420qE-Z35钢板的试制袁少威、许少普、刘庆波、庞百鸣(河南省南阳汉冶特钢有限责任公司技术中心钢研所河南南阳474500)摘要：通过Nb、V、Ti、Ni复合微合金化生产规格350mm连铸坯料，采用二阶段轧制及正火快冷工艺成功试制80mm桥梁用结构钢Q420qE-Z35。
试制产品屈服、伸长、冲击、Z向等性能指标优异，远远满足国家标准GB/T 714-2008要求，钢板超声波探伤全部符合GB/T 2970-2004 Ⅰ级标准。
关键词：桥梁；抗层状撕裂；Q420qE-Z35；试制Trial Production of 80mm Lamellar Tearing Resistant Steel Plate forBridge Q420qE-Z35YUAN-SHAOWEI、XU-SHAOPU、LIU-QINGBO、PANG-BAIMING (Iron and Steel Research Institute of Nanyang Hanye Special Iron and Steel Co．Ltd．Nanyang, Henan ,China,474500) Abstract: Through multi-microalloying of Nb,V,Ti and Ni, 350mm continuous casting slab was produced, which was rolled into 80mm structural steel for bridge Q420qE-Z35 through the processes of two –stage rolling , normalizing and fast cooling. The trial products had excellent performance indexes of yield strength, tensile strength and through-thickness characteristics, which far exceeded the requirements of national specification of GB/T 714-2008. The qualification rate of non-destructive inspection of the steel plates satisfied the requirements for level I of GB/T 2970-2004.Key words: bridge; lamellar tearing resistant;trial production1 前言桥梁结构用钢主要用于大跨度桥梁的主体，承受较大的静、动载荷，长期暴露于露天环境，工作条件恶劣，服役时间长，因此不仅要求其具有优良的强度、韧性、可焊性，同时要求低的屈强比，以保证大载荷下的抗断裂能力[1]。
Q460GJCZ35钢宽厚板缺陷及预防措施高军;高峰;赵棪;樊立峰【摘要】对厚度为35 mm的热轧Q460GJCZ35钢板进行超声波探伤时发现其内部缺陷过多,不合格.对不合格的钢板进行了扫描电镜检验、能谱分析和硬度测试,以揭示缺陷的性质、成分和分布.结果表明,钢板的内部缺陷主要是微裂纹、含钙和铝的夹杂物、中心偏析及带状组织.采取了某些预防缺陷产生的措施,包括在冶炼和浇注过程中添加防止钢水氧化的装置,改变电磁搅拌电流的强度,加装缓冷罩等,结果,铸坯C类偏析比例提高到了92.6％,钢板的低温冲击吸收能量提高到了155 J,心部碳偏析指数和锰偏祈指数降低至1.0,钢板合格率由96.97％提高到了100％.【期刊名称】《上海金属》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】5页(P35-39)【关键词】宽厚板;探伤;缺陷;夹杂物;偏析【作者】高军;高峰;赵棪;樊立峰【作者单位】内蒙古包钢钢联股份有限公司,内蒙古包头014000;内蒙古包钢钢联股份有限公司,内蒙古包头014000;内蒙古工业大学材料科学与工程学院,内蒙古呼和浩特010000;内蒙古工业大学材料科学与工程学院,内蒙古呼和浩特010000【正文语种】中文宽厚板生产流程较长，影响成品板质量的因素复杂[1]。
在实际生产中，受设备和工艺控制等条件的限制，包钢在宽厚板质量控制方面与国内先进水平相比还存在很大差距，造成宽厚板性能不稳定[2]。
与国外同钢号同规格钢板相比，我国宽厚板的成分和性能控制的离散度大，性能不稳定；钢质不纯，硫、磷、氢含量高，波动范围大；晶粒度和组织不均匀，钢板中经常出现夹杂、偏析等缺陷，钢板的内部缺陷会导致最终产品存在安全隐患，影响使用寿命[3- 4]。
利用超声波探伤可检测出宽厚板的内裂、偏析、非金属夹杂物、严重粗晶等缺陷。
本文通过控制精炼、连铸、轧制和冷却等关键工序，研究影响宽厚板质量的主要因素。
1 试验材料与方法试验材料是厚度为35 mm的Q460GJCZ35钢热轧板。
舞阳钢厂Q460GJD大厚度高层建筑用结构钢板机械性能舞阳钢厂Q460GJD大厚度高层建筑用结构钢板机械性能一、Q460GJD钢板介绍：舞钢研制大厚度高层建筑用Q460GJD钢板的成分设计思路、生产工艺控制及产品实物性能.通过Nb、V 微合金化、添加N 等元素的成分设计以及合理的控温、热处理工艺,得到细晶粒铁素体＋珠光体组织,生产出厚度150 mm、屈强比小于0.83的高层建筑用Q460GJD钢板,性能完全满足新标准要求.Q460GJD高建钢的机械性能，Q460GJD的化学成分，Q460GJD的交货期要多久啊，Q460GJD可以用什么材质代替，Q460GJD哪里有现货，Q460GJD现货切割加工，Q460GJD 的主要用途，什么是Q460GJD，Q460GJD执行标准是什么二、Q460GJD钢板化学成分：1、允许用全铝含量（Alt）来代替酸溶铝含量（Als）的要求，此时全铝含量Alt应不小于0.020%，如果钢中添加V、Nb或Ti任一种元素，且其含量不低于0.015%时，小铝含量不适用。
2、当V、Nb、Ti组合加入时，对于Q235GJ、Q345GJ，（V+Nb+Ti）≤0.15%，对于Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ，（V+Nb+Ti）≤0.22%。
3、当添加硼时，Q550GJ、Q620GJ、Q690GJ及淬火加回火状态钢中的B≤0.003%。
三、Q460GJD钢板力学性能：60~80mm厚高层建筑用Q460GJD- Z35钢采用100t转炉—LF+VD精炼—浇注—4200mm轧机TMCP轧制的工艺研制过程，通过合理的化学成分设计、严格的冶炼、浇铸、合理的钢坯加热、TMCP轧制工艺控制，终确保了TMCP交货状态的60~80mm厚Q460GJD- Z35钢板研制。
采用微合金化的成分设计，通过TMCP工艺，充分利用细晶强化、析出强化等手段，获得了控轧状态的该钢种各项优异力学性能指标，去掉了钢板正火热处理工艺，降低成本的同时也缩短了生产周期。
Q420GJC高层建筑用结构钢板一、Q420GJC钢板介绍：建筑结构用钢具有抗震、抗低温冲击等性能，提高其制造可靠性。
建筑结构用钢的使用，可以使建筑结构向高层化和大跨度的方向发展。
如高层建筑、大跨度体育场馆、机场等大型建筑工程。
二、Q420GJC焊接注意事项：Q420GJC与通用的碳素钢、低合金钢的主要差异是规定了屈强比、屈服强度波动范围，规定了碳当量和焊接裂纹敏感性指数，降低了P、S含量。
但Ni含量高，Ni易与许多元素形成低熔共晶，故易于产生裂纹，焊接难度增加，到目前为止没有成型的焊接方法及工艺。
需要对Q420GJC进行焊接试验，来确定合理的焊接方法及工艺，使得焊接接头获得与母材同等的力学性能，满足工程使用要求。
三、Q420GJC钢板化学成分：四、Q420GJC钢板焊接：.一种建筑结构用钢Q420GJC的焊接方法，在-10～0℃的室温下，对板坯厚度为3～50mm的板坯进行焊接，具体操作如下：采用CO2+Ar气体保护焊焊接1)实芯焊丝：WH55-GJ，焊丝直径2)焊前对板坯预热150℃。
3)采用多层多道焊焊接，层间温度150～200℃；4)对接横焊形式：3mm≤板厚≤25mm选择选择单边V形坡口，单边V形坡口45°，钝边2mm，根部间隙2mm；25mm＜板厚≤50mm，选择K形坡口，K形坡口，正面50°，反面50°，钝边2mm，间隙2mm，反面清焊根焊接；焊接电流260～300A，电压26～30V,焊接速度24～38cmm/min,线能量8.5～14.7KJ/cm；5)角对接平焊形式：选择V形坡口50°，钝边2mm，根部间隙10mm,背面衬钢衬垫；焊接电流240～280A，电压28～30V,焊接速度30～36cmm/min,线能量9.1～12.6KJ/cm。
五、Q420GJC钢板力学性能：六、超声检测厚度方向性能钢板应按GB/T2970逐张进行超声检测，检测方法和合格级别应在合同中注明。
建筑结构用钢板
佚名
【期刊名称】《宽厚板》
【年(卷),期】2005(011)004
【摘要】为满足钢结构建筑向高层、超高层、大跨度方向的发展，舞钢公司开发了一系列建筑结构用钢板。
这些建筑结构用钢板具有明显的屈服台阶、较低的屈强比、良好的可焊接性和低温韧性，并能满足抗层状撕裂的需要。
【总页数】2页(P封二，封三)
【正文语种】中文
【中图分类】TU311.3
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1.高性能建筑结构用钢板的性能特点 [J], 黄国华
2.420MPa级高强建筑结构用钢板的开发 [J], 李可斌;安海玉;王强;臧淼;王云阁;尹绍江
3.用轧制热热强化钢板对建筑结构用钢板强度和冷脆性增高的影响[J], б.,ВН;李殿盈
4.高层建筑结构用Q390GJBZ25钢板Z向性能不合原因分析 [J], 黄微涛; 唐志刚; 张华安; 张云虎; 陈代巧; 赖凡; 李宏伟
5.冷却速率对高层建筑结构钢板Q420GJC金相组织的影响 [J], 高志国;陈丽军;高军;陈兴
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高层建筑外墙防漏工程技术的应用袁巍巍摘要：近些年来，我国经济发展非常的迅速，而且经济实力也不断提高，在这种情况下，我国建筑行业的水平也在得到进一步提升，因而使得所建造的工程在使用方面的时间越来越长，然而在各种因素的影响下，例如人为、环境等等的因素，使得建筑在使用时会发生很多质量隐患，其中，外墙出现漏水则是问题之一。
基于此，施工企业如果想要将外墙渗透问题得以解决，那么就一定要运用效果以及技术都较高的防渗漏技术。
而本文就考虑到目前我国在建筑外墙方面出现渗漏的原因，并对其进一步分析，从而提出相应的措施，希望能够给同行带来一定的帮助。
关键词：高层建筑；外墙防漏工程；当前问题分析；技术应用引言建筑物外墙渗漏是一个施工中的质量通病，究其原因有多个方面，也是我们在这里需要分析的重点。
如果建筑工程外墙一旦出现墙体渗透的情况，那么不管是对建筑工程结构的实用性，还是对结构整体安全性都有着很大的影响。
事后维修不但劳民伤财，同时还存在一定的高空作业隐患。
因此，施工单位首先要以外墙渗漏的预防工作为主，修补为辅。
所以就需要施工人员在施工过程中，采取相关的防渗漏措施，只有这样才能够减少建筑外墙渗漏情况的发生从而提升外墙的质量。
1外墙防渗漏施工技术分析针对外墙防渗漏施工技术进行分析，该技术的关键内容在于防止将浆干砖运用在梁柱、砌体之间的交接处，这样可以降低对砂浆水分的不断吸收，防止材料交界位置出现渗漏问题。
另外，在应用该技术进行施工操作时还应该注意材料间的连接，当发现存在空隙时应该立即进行填实。
完成抹灰作业后，应该马上对管道空洞进行有效的处理，比如，可以利用干硬性砂浆进行封堵，同时还需要加强后期的养护，这样可以有效地降低外墙防渗漏问题的出现。
通过上述内容也可以发现，外墙防渗漏施工技术对于建筑施工而言具有非常重要的现实意义。
2高层建筑外墙渗漏问题及其原因2.1建筑工程施工质量因素在水泥抹灰施工中，因为施工人员习惯面层与地层同时进行抹灰，一旦出现抹灰过厚，厚度过大（往往大于25mm，甚至在末端达到100mm），那么就会使墙体与水泥砂浆之间的黏结性难以满足设计要求，从而使得墙面的收水程度下降，很容易出现墙体裂缝。
大厚度钢材“层状撕裂”的防止
韩鑫根
【期刊名称】《中国海洋平台》
【年(卷),期】1993(000)003
【摘要】本文介绍香港鸭璃洲海上花园桥架工程采用50kg 级低合金高强度钢,其碳、锰、硫含量高,在板厚、焊缝集中、拘束度大的情况下,通过焊接工艺的改进防止了层状撕裂的产生。
【总页数】4页(P109-112)
【作者】韩鑫根
【作者单位】深圳南海石油构件机械工程公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE5
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1.厚板层状撕裂产生机理及防止措施 [J], 魏万库;祁元程;孔繁荣;易军;张科;杨宇轩
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3.钢材层状撕裂及抗层状撕裂焊接接头的设计 [J], 史永吉;王辉;方兴;白玲
4.防止焊接接头层状撕裂的措施 [J], 傅清钰
5.建筑钢结构焊接工程层状撕裂的产生机理及防止 [J], 戴为志
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