S890低合金高强度结构钢焊接性能的研究

低合金高强度钢焊接性能引言钢是最重要的结构材料。

这是由于钢具有很高的强度-价格比，同时还可以用焊接这种最经济的工艺来连接。

尤其是在采用高输入热和不预热的情况下，焊接工艺的经济性更好。

因而对于开发新型的性能更好的低合金高强度钢来说，焊接性能的研究是很重要的。

焊接性能的概念包括对焊缝裂纹的低敏感性和良好的使用性能，即适合的强度和对脆性以及塑性裂纹扩展的抗力。

无裂纹焊接接头导致焊接接头失效的原因主要是不适当的焊接条件或焊接内部的高应力。

一些焊接缺陷，如气孔、凝固裂纹不是本文讨论的内容。

然而因合金成分的影响而引起的焊缝也常发生，这时只有认真研究其物理冶金原理才能解决问题。

当热影响区局部的塑性不足以抵消工作内部的拘束应力和焊接过程中产生的热应力和相变应力时，就会在热影响区（HAZ）内出现冷裂纹。

显微组织中的硬脆相导致塑性下降。

钢中游离氢加剧冷裂纹倾向。

游离氢来源于烘干不充分的焊接材料。

热影响区的低塑性和游离氢的同时存在带来最严重的问题。

为了表述母材化学成分对冷裂纹敏感性的影响，提出了一些回归公式。

表1（1，2）列出了最重要的两个公式。

其中CE适用于>0.18%C的钢种，P CM适用于<0.16%C的现代钢种。

碳当量越低，冷裂纹敏感性越小。

比较两个公式可以明显看出，碳是导致显微组织中形成有害硬脆相的主要元素。

在现代低碳钢中，由于其它合金元素的强化机制和碳的作用不一样，其对焊接性能的不利作用相对较小。

文献（3）对热影响区裂纹敏感性的影响因素进行了定量分析。

这些影响因素有：钢的化学成分、冷却速度（输入热、壁厚、预热温度）和焊条氢含量。

纤维素药皮焊条的氢含量很高，冷裂纹经常在此发生。

图1（4）表明在近海平台用钢板的生产发展中，采用热机械扎制的碳含量低的钢种，其焊接性能得到改善。

不预热就可以实现无裂纹焊接，给用户带来了巨大的经济效益。

除了显微组织对裂纹倾向的影响外，钢的纯净度是另一个同样重要的因素。

尤其是在组焊壁厚T型接头时，厚度方向（Z向）的应力会导致平行于板面的裂纹的产生，这种现象即为大家所知的层状撕裂，其裂纹沿延伸的夹杂物扩展。

低合金高强度钢的焊接性分析低合金高强钢的焊接性主要包括两个方面，其一是裂纹敏感性，其二是焊接热影响区的力学性能。

众所周知，扩散氢、脆性组织和残余应力是冷裂纹产生的三要素，碳当量公式（如IIW的CEN公式）、热影响区最大硬度等都被用来评价钢材的冷裂敏感性。

（1）冷裂纹问题对于现代低合金高强度钢，由于热机械控制工艺技术和微合金化技术的广泛应用，碳含量和碳当量都大幅度降低，因此，其冷裂敏感性不明显，除非在极端情况下（很大的拘束度或扩散氢含量很高），一般不会遭遇冷裂纹。

值得注意的是焊缝金属冷裂纹问题。

冷裂纹倾向低合金高强钢随着强度等级的增高，焊接接头冷裂纹倾向增大。

冷裂纹又叫氢致裂纹或延迟裂纹，是指焊接接头冷却到较低温度（Ms温度以下）时产生的焊接裂纹冷裂纹一般产生在热影响区，有时也产生在焊缝金属内。

产生冷裂纹的三个主要因素是：裂缝金属内残留的扩散氢、热影响区或焊缝金属硬组织、焊接残余应力。

焊接低合金高强度钢时，氢的主要来源是焊条药皮中的水分和破口表面的水分、油污等杂质。

这些物质在电弧高温作用下分解出氢，溶解在熔池金属内，熔池冷却凝时氢来不及逸出，残留在焊缝内。

另外，焊接低合金高强度钢的一个重要特点是热影响区有较大的淬硬倾向，随强度等级的提高、含碳元素或合金元素含量增多，其淬硬性也增大。

当焊接浮大焊件或冷却速度过快时，热影响区或焊缝金属更容易产生淬硬组织。

焊接时由于不均匀的加热和冷却以及构件本身的拘束作用，在焊缝内仍然会产生很大的残余应力。

所以，低合金高强度钢焊接时有较大的冷裂倾向。

为防止冷裂纹的产生，焊前应严标按照说明书的规定烘干焊条，将坡口清理干净，并采取焊前预热、焊后保温缓冷及热处理等措施。

母材强度的提高和焊接性的改善，促使冷裂纹发生的位置从热影响区转移到焊缝。

基于焊后随时间变化氢对局部临界开裂应力的影响，国际焊接联合会提出了判别高强钢冷裂纹位置的基本方法，焊后焊缝中的氢含量随时间单调减少，而热影响区的氢含量先从母材基础值升高到峰值然后下降，整个过程只有几分钟，恰好与残余应力发生的过程同步，通过计算残余应力值-时间的变化、以及热影响区和焊缝受实时扩散氢含量影响的临界开裂应力，即可预测冷裂纹发生的位置。

编号毕业设计（论文）题目二级学院专业班级学生姓名学号指导教师职称时间目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1前言 (1)1.2 低合金高强钢的概述 (1)1.3 低合金高强钢的发展 (2)1. 4低合金高强钢的焊接研究现状 (3)1.4.1 焊接特点 (3)1.4.2 接头的组织性能研究 (4)1.4.3 焊接工艺 (5)1.4.4 焊缝强度匹配 (6)1.5课题的研究意义、内容及技术路线 (7)1.5.1本课题的研究意义 (7)1.5.2课题的研究内容及技术路线 (8)2 Q890钢焊接性分析及焊接工艺设计 (10)2.1 试验材料 (10)2.2 焊接理论分析 (10)2.2.1焊接冷裂纹敏感性 (11)2.2.2热裂纹敏感性 (12)2.2.3再热裂纹敏感性 (12)2.3 Q890钢的焊接工艺设计 (13)2.3.1 焊接方法的选择 (13)2.3.2 焊接材料的选择 (14)2.3.3 坡口形式的选择 (14)2.3.4 预热和层间温度 (15)2.3.5 焊接热输入量 (16)2.3.6后热温度的确定 (16)3 热输入对Q890钢焊接接头组织及性能影响分析 (18)3.1 试验方法 (18)3.1.1金相组织观察 (18)3.1.2扫描电镜实验 (19)3.1.3焊缝纵向拉伸实验 (19)3.1.4冲击试验 (20)3.1.5显微硬度测试 (20)3.2实验结果分析 (21)3.2.1接头宏观金相分析 (21)3.2.2接头显微组织分析 (24)3.2.3焊缝纵向拉伸实验 (34)3.2.4低温冲击试验及断口形貌分析 (35)3.2.5接头硬度分析 (43)4 结论 (47)致谢 (48)参考文献 (49)文献综述 (52)本文对Q890钢进行了热输入分别为9kJ/cm、12kJ/cm、15kJ/cm的熔化极气体保护焊焊接。

采用金相组织观察，显微硬度测试、扫描电镜、冲击、拉伸性能测试等分析方法对不同热输入条件下的接头组织、性能等进行了综合的对比及研究。

浅谈低合金高强度结构钢焊接性能研究摘要：屈服强度为460MPa（S460M）及以上的结构钢用于桥梁、建筑和风电机组塔架的施工，以及铁路货运金属结构的制造。

与St3和09G2S产品相比，使用高强度轧制钢可使结构中的金属总含量降低80%，在这种强度等级的低合金钢结构中，其焊接性的研究成为一个相关的问题。

众所周知，在焊接过程中，金属热影响区（HAZ）会发生结构变化，从而导致力学性能的变化。

为此，本文研究了热焊接循环对金属热影响区性能和组织的影响，特别是抗冷裂性能的影响。

本文论证了S490钢强度用焊接材料的选择，分析了焊接性能的变化。

关键词：低合金；高强度；结构钢；焊接性能引言：强度等级S350及以上的结构钢被广泛应用于金属结构的制造中。

与St.3和09G2S级钢的产品相比，它们的应用大大降低了结构的总金属消耗。

本文研究了焊接热循环对热影响区金属支柱和组织的影响，以及焊接接头对冷裂纹形成的影响。

对S 490级强度钢焊接耗材的选择进行了论证，并对焊接接头力学性能的变化进行了分析。

结果表明，随着冷却速率的增加，模型试件的热影响区金属强度增加，延性降低。

1.低合金高强度结构钢现代工业、建筑业和电力工程的发展，对金属结构在降低金属消耗、提高可靠性方面提出了新的要求。

在现代生产中开发高强度钢主要有两种方法。

第一种方法是应用合金元素提高强度特性。

但这种方法导致轧制金属的成本明显增加。

合金化的替代方法是金属的热变形硬化或随后热处理的可控制轧制。

这些钢包括高强度低合金钢S460M（强度等级S490），与铌和钒微合金化。

根据标准EN10025-4的数据，该钢具有以下力学性能：s y>460MPa，st=540-720 MPa，d5>18%，KCV-40>27J/cm2。

[1]2.低合金高强度结构钢焊接性能研究2.1焊接接头的具体要求研究使用尺寸为120×12×12 mm的模型试样进行，这些试样在安装MSR-75[9]中按照焊接热循环进行热处理。

焊接热输入对890MPa高强钢热影响区组织和性能研究摘要利用Gleeble-3500热模拟试验机进行890MPa高强钢不同焊接热循环的热模拟试验，研究了焊接热输入对焊接热影响区粗晶区组织、显微硬度与和冲击韧性及其变化规律。

结果表明，一次热循环后，随着线能量的增加，热影响区的最大硬度随之减小，冲击韧性先是下降然后增加，组织主要由贝氏体和马氏体的混合组织，且随着热输入的增加，粗晶区的组织也出现长大的趋势，且贝氏体的含量有所增加。

经历峰值温度为800°C二次热循环后的韧性基本保持不变，但HAZ的最大硬度明显减小，其组织表现为晶间析出铁素体和晶粒内部的贝氏体和马氏体由于过热而产生分解的现象。

关键词高强钢；焊接热输入；焊接热影响区；冲击韧度；显微组织1 引言采用淬火-回火工艺制造的低合金高强钢因其优良的强韧性匹配、高的强度/质量比被广泛应用于采矿设备、工程机械和压力容器等结构的制造。

然而，这类钢在焊接时，受热循环作用后热影响区(HAZ)的组织和性能均会发生较大的变化，从而对实际的加工产生极为不利的影响。

低合金高强钢热影响区的组织和性能主要由焊接热循环决定，而焊接热循环决定于焊接热输入。

对于淬火-回火低合金钢，在焊接热输入的作用下，靠近熔合区的母材被加热到较高的温度，组织发生明显的变化[1]。

在加热过程中，基体组织会转变为奥氏体，高的峰值温度导致奥氏体晶粒粗化，形成粗晶区，基体组织中的原始析出物会溶解或者粗化。

在冷却过程中，奥氏体组织转变成马氏体、铁素体或贝氏体组织以及可能产生新的析出物[2-4]。

因此，研究焊接热输入对淬火-回火高强钢热影响区组织性能的影响对提高接头性能具有重要义。

此外，对于大厚度的高强度钢，在实际焊接过程中，焊接热影响区将经历多次热循环作用。

二次热循环对热影响区的组织和性能影响也成为了当前对这类材料焊接的重点内容[5-7]。

本文通过对890MPa级高强钢进行焊接热模拟试验，探讨不同焊接热输入下该钢焊接热影响区组织和韧性的变化规律，以及多道焊时二次热循环对HAZ的组织、硬度和冲击韧性的影响，对制定合理的焊接工艺具有重要作用，为今后的工程应用奠定基础。

低合金高强钢的强韧化机理与焊接性能张中武;魏兴豪;赵刚【摘要】回顾了低合金高强度钢的发展历程,介绍了该类钢的强化机制、韧性机制以及焊接性能,并阐述了显微组织及合金元素对其性能的影响.采用微合金化成分设计与控轧控冷工艺相结合的方式,在传统强化方式基础上,在低合金高强钢中引入纳米沉淀相利用沉淀强化代替碳强化,使钢既保持了较高的强度和韧性,又提升了钢的焊接性能.【期刊名称】《鞍钢技术》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】8页(P1-8)【关键词】低合金高强钢;强化机制;韧性机制;焊接性能【作者】张中武;魏兴豪;赵刚【作者单位】哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;鞍钢集团钢铁研究院海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室,辽宁鞍山114009;哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;鞍钢集团钢铁研究院海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室,辽宁鞍山 114009【正文语种】中文【中图分类】TG113金属材料，特别是钢铁材料的发展对于世界工业以及社会建设具有极其重要的推动作用。

21世纪的制造业被推向了新的高度，对传统材料的性能提出了更高的要求。

强度高、韧性好、综合性能优越的新型合金、复合材料等的不断涌现，为国民经济建设众多领域提供了强有力的支持。

钢铁材料作为应用最广泛的金属材料，长久以来都是材料界重点关注与研究的对象之一。

随着中国钢铁总产量的迅猛增长，品种结构调整成为了我国钢铁工业的重中之重。

低合金高强钢以其低成本、高强度、高韧性、易焊接、易加工等优点，被广泛地应用在石油运输管道、高层建筑结构和桥梁、汽车底盘、铁路和交通设备等众多领域。

随着微合金化技术的蓬勃发展，低合金高强钢的设计理念和性能也在不断发展和提高。

低合金高强钢的演变过程构成了钢铁材料近30年来最具影响力的发展之一。

1 低合金高强钢的发展历史按照强化方式及处理工艺的不同，高强度低合金结构钢的发展过程大致可以分成三个阶段，即高抗拉强度（HTS）钢，调质型高强度钢和低合金高强（HSLA）钢，如表 1 所示[1]。

低合金调质高强钢焊接工艺研究进展摘要：随着我国经济的快速发展，低合金调质高强钢焊的焊接工艺有了很大进步，近几年，高强度钢焊接广泛的运用在了工业中，并获得了可观的经济效益，但该工艺在发展中还存在一些问题，面对问题时应采取合理的解决措施。

本文主要研究低合金调质高强钢焊接工艺的进展，进而提高其焊接质量。

关键词：低合金调质；高强钢焊接工艺；进展研究低合金调质高强钢具有良好的韧性，和较高的强度，随着我国工业的迅速发展，其广泛的应用在了工程机械、汽车、电力等领域，焊接的质量能够决定低合金调质高强钢的应用，因此，研究高强钢焊接工艺有非常重要的意义。

一、低合金调质高强钢的焊接性1、低合金调质高强钢的含碳量高强钢的含碳量较低，其机械性是通过调质热处理和提高合金元素达到的，具有很好的韧性，强度也较高，但在焊接过程中容易出现问题，（1）高强钢会受到热影响区的影响，导致软化；（2）在经过热影响区时会使高强钢脆化；（3）热影响区的软化是热影响区被加热的区域，碳化物会使钢软化。

高强钢在焊后不进行焊接，无法避免热影响区带来的软化问题，在焊接过程中，控制输入参数是焊接的主要任务，以满足区域程度和软化程度。

2、焊接冷裂纹焊接冷裂纹和热影响区脆化是两个矛盾，能够影响高强钢焊接质量，在拘束度不变的情况下，冷却速度能够产生矛盾。

因低合金高强钢冷冽倾向和淬透性较大，焊接因温度较高形成低碳，影响其冷却时间，期间生成的马氏体，能够避免冷裂纹，若马氏体转速较快，就不能避免冷裂纹。

热影响的脆化是因冷却速度较慢形成的。

3、焊接工艺的评定标准在焊接前应对焊接技术进行评定，结合相关文件并查阅资料，对立焊、横焊、平焊进行等工艺进行评定，并根据评定结果对焊接工艺制定参数。

4、焊工资格控制焊工的焊接水平直接影响高强钢焊接质量，在实际工作中，应对焊工进行检查，查看其是否有焊接资格证书，因低合金调质高强钢焊接在工业上得到了广泛的应用，使社会上很多人都在学习焊接工艺，但单凭在实践中总结经验不能够提高焊工的专业水平，只有使其接受转恶业学习，和实践才能够独自进行焊接，因此，在焊工正式上岗前，工厂要对其进行专业培训和指导，在焊工学习过程中对其进行同工艺、同材质、同板厚等培训，使其掌握焊接的基础知识，在焊工上岗后，工厂应安排有经验的焊工带领他们操作，进而提高焊工的焊接能力。

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"强度级别较低的低合金高强钢，如３００～４００ＭＰａ级，由于钢中合金元素含量较少，其焊接性良好，接近于低碳钢。

随着钢中合金元素的增加，强度级别提高，钢的焊接性也逐渐变差，出现的主要问题有：(１)热影响区的淬硬倾向。

含碳量较少、强度级别较低的钢种，如０９Ｍｎ２、０９Ｍｎ２Ｓｉ、０９ＭｎＶ钢等，淬硬倾向很小。

随着强度级别的提高，淬硬倾向也开始加大，如１６Ｍｎ、１５ＭｎＶ钢焊接时，快速度冷却会导致在热影响区出现马氏体组织。

(２)冷裂纹。

低合金高强钢焊接时，热影响区的冷裂倾向加大，并且这种冷裂纹往往具有延迟的性质，危害性很大。

例如，材料为１８ＭｎＭｏＮｂ钢、壁厚１１５ｍｍ的一大型容器，由于预热温度不够，焊后在热影响区形成大量冷裂纹。

低合金高强钢的定位焊缝很容易开裂，其原因是由于焊缝尺寸小、长度短、冷却速度快，这种开裂属于冷裂纹性质。

(３)热裂纹。

一般情况下，强度等级为２９４～３９２ＭＰａ的热轧、正火钢，热裂倾向较小，但在厚壁压力容器的高稀释率焊道(如根部焊道或靠近坡口边缘的多层埋弧焊焊道)中也会出现热裂纹。

电渣焊时，若母材的含碳量偏高并含镍时，电渣焊缝中可能会出现呈八字分布的热裂纹。

强度等级为８００～１１７６ＭＰａ的中碳调质钢(如３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢)，焊接时热裂的敏感性较大。

(４)粗晶区脆化。

热影响区中被加热至１１００℃以上的粗晶区，当焊接线能量过大时，粗晶区的晶粒将迅速长大或出现魏氏组织而使韧性下降，出现脆化段。

低合金高强钢的焊接性研究关键信息项：1、研究目的：＿___________________________2、研究方法：＿___________________________3、研究时间安排：＿___________________________4、研究所需资源：＿___________________________5、研究成果评估标准：＿___________________________6、研究成果归属：＿___________________________7、保密条款：＿___________________________8、违约责任：＿___________________________1、引言11 低合金高强钢在现代工业中的广泛应用及其重要性。

12 焊接性研究对于确保低合金高强钢结构的质量和可靠性的意义。

2、研究目的21 确定低合金高强钢的焊接工艺参数，以获得良好的焊接接头性能。

22 评估不同焊接方法对低合金高强钢焊接性的影响。

23 研究焊接过程中可能出现的缺陷及其预防措施。

3、研究方法31 实验材料的选择选用具有代表性的低合金高强钢材料，明确其化学成分和力学性能。

32 焊接工艺的设计制定多种焊接工艺方案，包括焊接电流、电压、焊接速度、焊接角度等参数的变化。

33 焊接实验的实施按照设计好的工艺方案进行焊接实验，并对焊接过程进行详细记录。

34 焊接接头性能测试对焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能测试，以及金相组织分析、硬度测试等微观性能分析。

4、研究时间安排41 实验准备阶段（具体时间区间 1）完成实验材料的采购、焊接设备的调试和实验方案的制定。

42 实验实施阶段（具体时间区间 2）按照实验方案进行焊接实验，并完成焊接接头的性能测试。

43 数据分析与总结阶段（具体时间区间 3）对实验数据进行整理、分析，得出研究结论，撰写研究报告。

5、研究所需资源51 实验材料提供足够数量的低合金高强钢板材、焊丝等焊接材料。

低合金高强钢焊接性分析0前言随着科学技术的发展和不断进步，社会生产力的不断提高，重型装备制造业不断向着大型化，专业化的方向发展，焊接结构设计日益趋向高参数、轻量化，及大型化发展，要求在自重增加不多的条件下大幅度提高焊接结构的承载能力，因此，对制造这些重型设备的钢材的力学性能，稳定性等提出了更高的要求，需要有更高强度要求的钢材与之相匹配，这种情况下须采用高强钢甚至超高强钢。

由于与普通低碳钢相比，高强钢中加入了较多的合金元素，化学成分较为复杂，各种力学性能都发生了较大的变化，因此，必然在焊接性上也发生了很大变化。

只有充分了解和掌握其焊接性，才能够在现场施工作业中，做好焊接质量控制工作。

1 S690高强钢焊接性分析20世纪50～80年代，美、英、德、日等先后开发出性能优异的低碳调质钢，用于重要焊接结构，取得了显著的经济效益。

目前屈服强度为690MPa的低碳调质钢，较为著名的有美国的ABS Grade EQ70、德国的Dillinger Dillimax 690、法国的INDUSTEEL Superelso 690 CR和奥地利的Aldur 700 QL1等，被广泛的用于起重设备制造、海洋采油平台制造、海上钻井船桩腿制造等方面。

S690高强钢是一种应用于大型装备制造业如重型起吊机，挖掘机，煤矿机械等设备的低合金高强度细晶粒结构钢，它是一种德国产钢材，国内相应钢种为HQ-80C[1]，这种钢是我国在日本WEL-TEN80C钢基础上发展起来的屈服强度为685MPa级的工程机械用钢。

1.1 冷裂纹敏感性分析采用碳当量估算法，对S690高强钢冷裂纹敏感性进行分析。

所谓“碳当量”即把钢中包括碳在内的合金元素对淬硬、冷裂及脆化等的影响折合成碳的相当含量。

世界各国根据本国的具体情况相继建立了许多碳当量公式，国际焊接学会（IIW）推荐的碳当量公式如公式2.1所示：1.4 热影响区软化S690高强钢热影响区峰值温度高于母材回火温度至Ac1的区域会出现软化（强度、硬度降低）。

S890钢是一种高碳马氏体不锈钢，具有高强度、硬度和耐磨性。

它主要用于制造切削工具、模具和轴承等需要高硬度和耐磨性的零件。

以下是关于S890钢的一些标准：
1. 化学成分：S890钢的主要成分是碳（C）和铬（Cr），其中碳的含量约为0.85-0.95%，铬的含量约为17-19%。

此外，还含有少量的锰（Mn）、镍（Ni）、钼（Mo）和钨（W）等元素，这些元素有助于提高钢的硬度和耐磨性。

2. 机械性能：S890钢的硬度通常在HRC60-64之间，抗拉强度约为1300-1400 MPa，屈服强度约为1200-1300 MPa。

这种钢具有良好的切削性能和耐磨性，但韧性较低，容易发生脆性断裂。

3. 热处理：S890钢通常需要进行淬火和回火处理，以获得所需的硬度和韧性。

淬火温度通常在1020-1050℃之间，回火温度通常在520-560℃之间。

通过调整淬火和回火温度，可以在一定程度上改善钢的韧性和切削性能。

4. 表面处理：为了提高S890钢的耐磨性和耐腐蚀性，通常需要进行表面处理，如镀层、渗碳、氮化等。

这些处理方法可以提高钢的表面硬度和耐磨性，延长其使用寿命。

5. 应用范围：S890钢主要应用于制造切削工具、模具、轴承等需要高硬度和耐磨性的零件。

例如，它可以用于制造钻头、铣刀、车刀等切削工具；也可以用于制造塑料模具、冲压模具等模具；还可以用于制造轴承、齿轮等需要高硬度和耐磨性的零件。

总之，S890钢是一种高性能的切削工具钢，具有高硬度、耐磨性和切削性能。

了解其化学成分、机械性能、热处理方法和应用范围等方面的知识，有助于更好地使用和维护这种钢材料。

浅析低合金高强度钢的钢结构焊接发布时间：2023-01-30T08:31:26.643Z 来源：《城镇建设》2022年第18期作者：王伟[导读] 现阶段低合金高强度钢在建筑结构上已被广泛应用王伟中国水利水电第四工程局有限公司摘要：现阶段低合金高强度钢在建筑结构上已被广泛应用，主要用于各类大型的工程结构及载荷较大的轻型结构上，但核能行业应用还比较少，因此保证核能重点工程质量尤为重要。

关键词：低合金；高强度钢；钢结构；焊接引言钢结构功能强大，坚固耐用，易于构建和维护，非常适合多层建筑。

符合国家“绿色建筑、节能环保、循环利用、住宅产业化、工业化”的理念。

钢框架的元件包括型钢、钢板通过焊接、铆钉、螺栓连接构成。

焊接是现代钢结构中常见的连接方法。

他们提供的服务包括优点包括结构简单、材料经济、制造方便、使用方便，适用于所有类型的元件连接。

较为常见的缺陷是焊接裂纹、焊瘤、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透。

最大的危险是焊缝有裂纹，不仅可能导致焊缝结构损坏，而且可能导致产品报废甚至受伤。

为此，在钢的制造和装配过程中，尤其是在裂纹控制过程中，控制焊接控制尤为重要。

1影响建筑钢结构焊接性能的因素通常状况下，钢结构在稳固性上能够有一定的保证，且力学性能可以保证结构的安全。

为了能够更好地保证钢结构焊接的质量，相关人员应该对材料的性能进行详细分析。

然而在具体工程中，不同建筑结构的设计与技术的应用，会对材料的性能产生影响，因此设计人员在进行方案规划前，应该对钢材和焊接材料的化分、力学性能进行复验。

复验后，其性能应能符合国家现行有关工程质量验收标准的规定。

技术人员应该在具体工作中，将工程诉求与钢结构性能进行一一的比对，从而选择最有效的方式。

对于钢结构的焊接来讲，碳含量的高低含量会影响最终的焊接质量。

一般情况下，碳含量越高，最终焊接的难度就会越大。

根据现阶段的调查来讲，符合国家标准的钢材主要是根据碳含量作为标准，在难度等级上，共有4个等级。

低合金高强钢的激光焊接研究进展一、激光焊接技术近年来，激光焊接技术是增长最快和发展最有前途的一项激光加工技术。

由于相对于传统焊接技术有许多突出的优点，激光焊接工艺已经越来越普遍地应用在汽车、造船、航天等领域。

激光焊接技术尤其在制造领域的应用稳步增长，经历了由脉冲到连续，由小功率薄板到大功率厚板，由简单单缝到形状复杂的焊接过程，因此，激光焊接在不断的探索和发展过程中，已经逐步成为21世纪重要的成熟的现代加工工艺手段。

二、低合金高强钢的焊接性合金元素小于5%的钢，称为低合金钢。

低合金高强钢的主要特点是强度高、塑性和韧性好，广泛应用于压力容器、车辆、船舶和桥梁等结构。

低合金钢由于含有一定量的合金元素，具有较高的淬硬倾向，其焊接性与碳钢相比具有明显的差别，主要表现在焊接热影响区（HAZ ）的组织变化。

淬硬组织的组分增加，对冷裂纹的敏感性提高、接头的韧性降低。

2.1 HAZ 组织变化激光焊接对焊接接头热作用的特点，是快速加热和快速冷却，热循环的峰值温度高于1100℃，即使加热时间促短，仍可能使奥氏体晶粒迅速长大，但奥氏体的均匀化和碳化物的溶解过程进行的不完全。

在快速的冷却过程中，奥氏体可直接变为马氏体或贝氏体等淬硬组织[23]。

由于HAZ 中的不同部位经历了不同的焊接热循环，其组织特也有明显的差异：距熔合区越近，加热的峰值温度越高，加热速度和冷却速度也越大，焊后的组织性能变化也越大。

图1 热影响区组织 （1）部分熔合区此区紧靠熔合线，温度达到1350~1450℃，晶粒本身大部分未熔，晶界已熔化。

在许多情况下熔合区是产生裂纹、脆性破坏的发源地。

早在1995年J.Oñoro 等人[1]对低合金高强钢的激光焊接缺陷进行了研究，裂纹一般从熔合区和热影响区的边界附近开始扩展，经过穿晶过程向母材生长扩展，且熔合区的气孔不是裂纹出现的起始点。

（2）过热区（粗晶区）此区的加热温度在1300~1000℃之间，且高温停留的时间较长，奥氏体晶界相当活泼，晶粒可长到最大尺寸。

工程技术低合金高强度钢的焊接性探讨沈黎红(安徽省矿业机电装备有限责任公司．安徽淮北235000)睛舶车主目4T曲a叠南§t坶h■*h，n&##^■^日*#i雌En持目秽日*亭t H*#基R彤屯的4日48柑。

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低合金高强度结构钢低温（-10℃～-25℃）焊接工法低合金高强度结构钢是一类优质材料，广泛应用于汽车、铁路、船舶、桥梁等领域。

然而，针对低温环境下（-10℃～-25℃）的焊接工艺仍然存在一些挑战，如焊缝冷脆、焊接接头低温韧性差等问题。

本文将从焊接工法的角度，探讨低合金高强度结构钢在低温环境下焊接的问题及解决方法。

低温环境下焊接时，焊接接头的强度、韧性、冷脆性等性能需满足工程要求。

低合金高强度结构钢材料中的合金元素间元素间存在显著的互作用，对焊接接头性能产生重要影响。

为了提高焊接接头的低温韧性，应遵循以下几个原则：一、选择合适的焊接材料焊接材料的选择对焊接接头的性能至关重要。

应选用含有足够量的强化相的焊接材料，以提高焊接接头的韧性。

同时，焊接材料的化学成分应与基材匹配，防止碳、氮等元素的沉淀导致接头冷脆。

二、控制焊接热输入热输入对焊接接头的韧性、冷脆性有重要影响。

低温环境下，应控制焊接热输入，降低焊接温度。

采用适当的焊接工艺参数，如焊接电流、电压、焊接速度等，可有效控制热输入。

三、预热与焊后热处理预热可改善焊接接头的低温韧性。

在焊接前，通过适当的加热处理，使基材达到一定温度。

焊后热处理则能进一步消除残余应力，提高接头的韧性。

预热温度和热处理温度应根据具体情况进行确定。

四、采用适当的焊接工法对于低温环境下的焊接，选择适当的焊接工法也是提高接头性能的关键。

常用的焊接工法包括手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等。

其中，气体保护焊具有焊接速度快、热输入小的优点，可有效控制焊接接头的低温韧性。

五、严格控制焊接缺陷焊接缺陷是影响焊接接头性能的主要因素之一。

应加强焊接工艺控制，确保焊接缺陷的控制在允许范围内。

同时，焊接接头的无损检测也非常重要，可通过探伤、X射线检测等手段，及时发现并修复焊接缺陷。

总之，低合金高强度结构钢在低温环境下焊接需要综合考虑材料选择、焊接工艺参数、预热和热处理等因素，以提高焊接接头的低温韧性。