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低合金高强钢的焊接性
低合金高强(HSLA)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。在过往的40年,HSLA钢取得了明显进展,精炼技术、微合金钢技术、控轧控冷技术、形变热处理(TMCP)等一些技术的应用,使得现代HSLA钢的焊接性大大改善,尤其是HAZ冷列裂纹敏感性大大降低,粗晶区韧性大幅度进步,高效率、大线能量焊接工艺得以应用。然而,新的题目也伴随着出现,如母材的低碳当量高强度化使得冷裂纹从HAZ转移到焊缝金属中,多层焊接头中的局部脆性区题目等。本文将论述HSLA钢制造技术的进步给焊接性带来的变化,以及技术发展趋势。
1 HSLA钢的技术进步及其对焊接性的改善
过往40年,低本钱、高性能是钢铁行业技术进步的主要发展方向,从焊接性的角度来看,影响大的是精炼技术和轧制技术。
1.1 精炼技术的影响
焊接热裂纹、液化裂纹曾经是低碳钢、低合金钢焊接的一个重要题目,随着铁水预处理、碱氧炉炼钢、钢包精炼、真空精炼等精炼技术的采用,钢中S、P等杂质元素的含量越来越低,热裂纹、液化裂纹发生的频率已降得非常低。
以管线钢为例,目前的超纯净冶炼技术能够达到如下水平:(P£20p×10-6, S£5p×10-6, N£20×10-6, O£10p×10-6, H£1.0p×10-6)此外,上世纪80年代以来,模铸已逐渐被连铸所代替,2001年我国的连铸比已超过90%,高均匀性连铸技术的应用,大大降低了铸坯中间偏析。
一方面,S、P等杂质元素的含量越来越低,另一方面,杂质元素的偏析程度越来越小,因此,HSLA钢焊接性评定中已不再进行热裂纹、液化裂纹敏感性评定。
1.2 轧钢技术和微合金化的影响
在上世纪五、六十年代,广泛应用的结构钢就是C-Mn钢,钢材的强度主要靠进步C的含量和合金元素的含量来实现,强度越高,冷裂纹敏感性就越大。