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焊接工字钢之铌在其中的应用总结

发布时间:2020-11-18 16:47:36来源:泰州鑫子和不锈钢有限公司点击:95

  焊接工字钢之铌在其中的应用总结

  泰州鑫子和不锈钢有限公司总结如下:

  铌在高强度结构钢中获得了广泛的应用,高强钢的发展是近十年的主要冶金成就之一。

  与其它材料,尤其是钢筋混凝土的竞争,极大地促进了结构钢的发展。

  为保证结构钢的市场份额,促进了简便的生产技术和精炼技术的发展,这使得对钢的焊接性和缺口冲击韧性的要求越来越高。

  最近十年,钢的产量也明显提高。

  对氧气转炉和电弧炉冶炼的钢都可以进行精炼。

  与原先模铸不同,模铸工艺越来越被连铸工艺取代。

  各种不同的轧制工艺也应用于轧制生产中:传统的轧制、正常的轧制、控制轧制。

  铌经常用于钢中,或者单独添加,或者与其它元素如τi、v复合添加。

  添加Nb细化了钢的组织,可降低碳当量,提高钢的韧性和焊接性能。这对原钢材尤为有利。

  Nb还能够提高钢的强度,对氮含量较高的钢,如用电炉冶炼的钢,铌的作用尤为突出,通过固定N,降低了钢中自由N的含量,从而提高韧性。

  从这个角度来讲,Nb比A1或Ti有优势,Nb不降低连铸生产效率。

  在提高钢的强度方面,Nb更为有效,当采用控制轧制工艺时,含Nb钢的强度最高。

  每一种生产工艺可覆盖一-定的钢号和厚度范围,超过某一允许值,韧性或焊接性很难达到技术要求。

  当采用控制轧制工艺生产s460 (65Ksi) 钢时,最大厚度可达125mm。

  铌微合金工字钢能满足最严格的标准要求,不管是热轧状态还是经过8KJ/cm~ 50KJ/cm 线能量焊接后,都能达到强度、塑性和韧性的良好配合。

  现代高强钢使建筑、桥梁、海洋结构等领域的材料成本和制造费用相应降低。

  1引言

  高强钢的发展是最近十年冶金工业最具意义的成就。目前能达到强度、塑性、韧性、成型性和焊接性的完美结合,使成本较低的钢材年产量约占世界结构钢的10%的市场份额。

  回顾一下冶金史上高强度结构钢的发展,20世纪初期,结构工程师们使用的单一品种钢,按照牛津英语词典”,这种钢被称为“低碳钢”,意思是“低碳、柔软、易加工”按照Duckworth和Baird"的解释, 低碳钢没有特意用除碳以外的合金元素进行强化,钢中的Mn于脱氧,还含有稳定的硫化物,-般认为低碳钢化学成分范围: 0.1~0.25%C, 0.4~0.7%Mn,0.1~0.5%Si, 其余为s、p和其它元素。低碳钢的屈服强度约为250MPa。

  在1940年以前,对结构钢的主要要求是增加抗拉强度。为获得较高强度,c含量增加到0.3%,Mn含量达到1.5%左右,这种钢的应用范围不广,适应不了现代高强度结构钢的要求。

  它具有如下缺点: (a)厚度达到30mm的钢材,屈服强度太低,只能达到360MPa; (b)厚度增加时屈服强度下降的幅度很大; (c)高的 c和Mn含量使钢的焊接性能变差; (d)断裂韧性比低强度钢的低。

  与其它材料的竞争,尤其是钢筋混凝土,促进了结构钢的发展。

  为保证市场份额,开发了很多简便的生产技术和精炼技术,这使得对钢的焊接性和缺口冲击韧性要求越来越高。

  对1942~1949年期间发生在桥梁和船舶,尤其是著名“自由轮”的金属断裂行为进行了调查和研究,奠定了金属断裂力学的基础。

  主要通过以下工艺提高钢的性能:

  (1) 限制c含量

  (2) 提高洁净度,包括降低s、p含量

  (3) A1脱氧,微合金化,常化轧制和后来的控制轧制上述工艺细化了钢的组织,提高了钢的强度和韧性。

  1960年以后,修订的标准中介绍了一些新的钢号:法国的DIN17102标准、英国的BS4360标准、法国的NEA35. 504标准。

  这些国家标准成为后来欧洲统一标准一--细晶粒钢EN10113的基础。

  已有研究工作制订了钢抗脆性断裂的判定原则。这些工作”将通常的缺口冲击试验结果和KT值用于断裂机制。

  在下列条件下,需要材料具有更高的韧性:

  (1) 疲劳载荷下的工程结构

  (2)低的服役温度

  (3)高屈服强度

  (4) 厚断面钢材新的欧洲建筑设计规范‘包括了最小神击功为27J时的温度,并依此选择相应钢号等内容。

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  北极地区的海洋工业发展极大地促进了结构钢的发展,该地区需要在严酷的低温条件下装配工程结构。

  由于海洋结构承载能力有限,且随着深海石油和油气田的开发,对海洋结构而言,减轻重量成为当务之急,高强钢成为焦点。

  对这些苛刻环境下使用的钢材,制订了专用标准,如EN10225或API2 MT2o表1概括了现代结构钢钢种的特点。

  2生产工艺

  长条材既可用氧气转炉冶炼,也可用电弧炉冶炼,并更多地采用连铸工艺生产。

  常连铸成小方坯、大钢坯和扁锭,作为半成品,最近也连铸成工字钢形状。

  根据1964年BISRA的试验结果,1968 年在Algoma开始了钢梁连铸,以此作为工字钢的近终形铸造。

  该技术后来被日本的川崎制铁、日本钢铁和日本钢管、美国的Nucor Yamato、Chaparrol 和西北钢铁公司、欧洲的ProfilARBED等公司采用。

  欧洲PreflARBED集团公司热轧产品的不同类型的半成品。工字梁的最大宽度达1118mm,或者最大厚度达到125mm。

  热轧工字钢占结构钢的比例很大。因此下面的讨论虽集中于工字钢,但其主要原理同样适用于等效厚度的其它钢材。

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