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焊接工字鋼之鈮在其中的應用總結

發布時間:2020-11-18 16:47:36來源:泰州鑫子和不銹鋼有限公司點擊:281

  焊接工字鋼之鈮在其中的應用總結

  泰州鑫子和不銹鋼有限公司總結如下:

  鈮在高*度結構鋼中獲得了廣泛的應用,高*鋼的發展是近十年的主要冶金成就之一。

  與其它材料,尤其是鋼筋混凝土的競爭,極大地促進了結構鋼的發展。

  為保證結構鋼的市場份額,促進了簡便的生產技術和精煉技術的發展,這使得對鋼的焊接性和缺口沖擊韌性的要求越來越高。

  *近十年,鋼的產量也明顯提高。

  對氧氣轉爐和電弧爐冶煉的鋼都可以進行精煉。

  與原先模鑄不同,模鑄工藝越來越被連鑄工藝取代。

  各種不同的軋制工藝也應用于軋制生產中:傳統的軋制、正常的軋制、控制軋制。

  鈮經常用于鋼中,或者單獨添加,或者與其它元素如τi、v復合添加。

  添加Nb細化了鋼的組織,可降低碳當量,提高鋼的韌性和焊接性能。這對原鋼材尤為有利。

  Nb還能夠提高鋼的*度,對氮含量較高的鋼,如用電爐冶煉的鋼,鈮的作用尤為突出,通過固定N,降低了鋼中自由N的含量,從而提高韌性。

  從這個角度來講,Nb比A1或Ti有優勢,Nb不降低連鑄生產效率。

  在提高鋼的*度方面,Nb更為有效,當采用控制軋制工藝時,含Nb鋼的*度*高。

  每一種生產工藝可覆蓋一-定的鋼號和厚度范圍,超過某一允許值,韌性或焊接性很難達到技術要求。

  當采用控制軋制工藝生產s460 (65Ksi) 鋼時,*大厚度可達125mm。

  鈮微合金工字鋼能滿足*嚴格的標準要求,不管是熱軋狀態還是經過8KJ/cm~ 50KJ/cm 線能量焊接后,都能達到*度、塑性和韌性的良好配合。

  現代高*鋼使建筑、橋梁、海洋結構等領域的材料成本和制造費用相應降低。

  1引言

  高*鋼的發展是*近十年冶金工業*具意義的成就。目前能達到*度、塑性、韌性、成型性和焊接性的完美結合,使成本較低的鋼材年產量約占世界結構鋼的10%的市場份額。

  回顧一下冶金史上高*度結構鋼的發展,20世紀初期,結構工程師們使用的單一品種鋼,按照牛津英語詞典”,這種鋼被稱為“低碳鋼”,意思是“低碳、柔軟、易加工”按照Duckworth和Baird"的解釋, 低碳鋼沒有特意用除碳以外的合金元素進行*化,鋼中的Mn于脫氧,還含有穩定的硫化物,-般認為低碳鋼化學成分范圍: 0.1~0.25%C, 0.4~0.7%Mn,0.1~0.5%Si, 其余為s、p和其它元素。低碳鋼的屈服*度約為250MPa。

  在1940年以前,對結構鋼的主要要求是增加抗拉*度。為獲得較高*度,c含量增加到0.3%,Mn含量達到1.5%左右,這種鋼的應用范圍不廣,適應不了現代高*度結構鋼的要求。

  它具有如下缺點: (a)厚度達到30mm的鋼材,屈服*度太低,只能達到360MPa; (b)厚度增加時屈服*度下降的幅度很大; (c)高的 c和Mn含量使鋼的焊接性能變差; (d)斷裂韌性比低*度鋼的低。

  與其它材料的競爭,尤其是鋼筋混凝土,促進了結構鋼的發展。

  為保證市場份額,開發了很多簡便的生產技術和精煉技術,這使得對鋼的焊接性和缺口沖擊韌性要求越來越高。

  對1942~1949年期間發生在橋梁和船舶,尤其是著名“自由輪”的金屬斷裂行為進行了調查和研究,奠定了金屬斷裂力學的基礎。

  主要通過以下工藝提高鋼的性能:

  (1) 限制c含量

  (2) 提高潔凈度,包括降低s、p含量

  (3) A1脫氧,微合金化,?;堉坪秃髞淼目刂栖堉粕鲜龉に嚰毣虽摰慕M織,提高了鋼的*度和韌性。

  1960年以后,修訂的標準中介紹了一些新的鋼號:法國的DIN17102標準、英國的BS4360標準、法國的NEA35. 504標準。

  這些國家標準成為后來歐洲統一標準一--細晶粒鋼EN10113的基礎。

  已有研究工作制訂了鋼抗脆性斷裂的判定原則。這些工作”將通常的缺口沖擊試驗結果和KT值用于斷裂機制。

  在下列條件下,需要材料具有更高的韌性:

  (1) 疲勞載荷下的工程結構

  (2)低的服役溫度

  (3)高屈服*度

  (4) 厚斷面鋼材新的歐洲建筑設計規范‘包括了*小神擊功為27J時的溫度,并依此選擇相應鋼號等內容。

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  北極地區的海洋工業發展極大地促進了結構鋼的發展,該地區需要在嚴酷的低溫條件下裝配工程結構。

  由于海洋結構承載能力有限,且隨著深海石油和油氣田的開發,對海洋結構而言,減輕重量成為當務之急,高*鋼成為焦點。

  對這些苛刻環境下使用的鋼材,制訂了專用標準,如EN10225或API2 MT2o表1概括了現代結構鋼鋼種的特點。

  2生產工藝

  長條材既可用氧氣轉爐冶煉,也可用電弧爐冶煉,并更多地采用連鑄工藝生產。

  常連鑄成小方坯、大鋼坯和扁錠,作為半成品,*近也連鑄成工字鋼形狀。

  根據1964年BISRA的試驗結果,1968 年在Algoma開始了鋼梁連鑄,以此作為工字鋼的近終形鑄造。

  該技術后來被日本的川崎制鐵、日本鋼鐵和日本鋼管、美國的Nucor Yamato、Chaparrol 和西北鋼鐵公司、歐洲的ProfilARBED等公司采用。

  歐洲PreflARBED集團公司熱軋產品的不同類型的半成品。工字梁的*大寬度達1118mm,或者*大厚度達到125mm。

  熱軋工字鋼占結構鋼的比例很大。因此下面的討論雖集中于工字鋼,但其主要原理同樣適用于等效厚度的其它鋼材。

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