高强材料的焊接浅析工程技术论文.doc

高强材料的焊接浅析_工程技术论文 　　摘要：在现代工业中，高强材料越来越占有重要的地位，但其焊接时的焊接裂纹、脆化、软化等现象，给安全生产与产品的使用效率带来了隐患为此，笔者根据自身学习与实践经历，就高强材料尤其是高强钢的焊接特性进行分析阐述　　关键词：高强材料；焊接；特性　　　　一、高强材料概况　　在当前的管道、容器中，高强材料越来越占有重要的地位当中最重要的，是将钢里除碳意外添加一类或多类合金成分(合金成分的比例低于百分之五)，用来加强钢的强度，将钢的强度提高到275MPa或更高，并产生更优的综合质量，此种钢被称为高强钢，它的基本优点为强度高、塑性与韧性也优于普通钢根据钢的屈服强度的程度和热处理时的特性，高强钢总体上有两种　　热轧、正火钢，其屈服强度处于294Mpa～490MPa间，而利用状态是热轧、正火与控轧，在类别上是非热处理强化钢，该种钢的现实中使用的最为常见　　调质钢，其屈服强度处于490Mpa～980Mpa间，通常在调质状态中应用，在类别上是热处理强化钢该种刚的特性是不烦强度高，而且塑性与韧性比较好，能够直接于调质时进行焊接所以，这中调质钢在使用中越来越普及。

　　现在常使用的高强钢，钢板牌号包含以下几种：16MnR、15MnVR、13MnNiMoNbR、18MnMoNbR；锻件牌号包含以下几种：16Mn、15MnV、20MnMo、20MnMoNb　　二、高强钢的焊接特性　　高强钢中碳含量通常不高于0.20％，合金成分的总量通常不高于5％因为高强钢包含一些的合金成分，使它的焊接性和别的材料有一些不同，具体焊接特性有以下几点：　　1、焊接时的焊接裂纹　　（1）.高强钢因为使用了让钢强度增加的碳、锰等元素成分，当焊接的时候往往产生淬硬，而产生的硬化部分往往很敏感，所以，当刚性过强与拘束应力较强的状态下，如果焊接方式有问题，就会造成冷裂纹加上这中裂纹存在较长的延迟，容易造成较大的危害　　（2）.再热裂纹为在焊作业完成后，慢慢去掉应力热的过程中，或较长时间在高温状态下于临近熔合线粗晶部位造成的沿晶开裂通常认为，此类裂纹造成的原因，是因为焊接高温导致HAZ旁边的V、Nb、Cr、Mo等元素固溶在了奥氏体内，焊接完成后进行，但没有完全析出，而是在PWHT的时候呈弥散状态析出，所以强化了晶内，将应力在松弛的时候产生的蠕变变形汇聚在了晶界　　高强钢在焊接的时候，通常不会造成再热裂纹，例如16MnR、15MnVR之类。

然而对Mn-Mo-Nb与Mn-Mo-V等类别的高强钢，因为Nb、V、Mo等成分比较敏感，是造成再热裂纹的常见因素，所以这些高强钢与焊接完成后实施热处理时，需要特别回避容易造成再热裂纹的温度范围，以免造成再热裂纹　　2、焊接部位的脆化与软化　　（1）.应变时效脆化焊接部位于焊接前要进行各种冷处理(如钢板的剪切、管道筒罐的卷圆)，材料会导致有所变形，要是变形的部位再收到200至450℃的热作用，可能造成应变时效，继而产生脆化，往往导致材料的塑性减弱，因此造成钢材的脆断　　PWHT能够减弱焊接时产生应变时效，将韧性一定程度上恢复1998年制定的《钢制压力容器》中明确规定，筒状钢材的厚度要达到下列标准：碳素钢达到的的厚度不能低于圆筒内部直径的百分之三；别的钢的达到的厚度不能低于内部直径的百分之二点五而且，那些冷成形与中温成形中制作的受压产品，要在成形之后实施热处理　　（2）.焊缝与热影响区产生的脆化对材料进行焊接时，加热与冷却往往不会十分均匀，便会产生不均匀的结构焊缝与热影响区具有一定的脆性，这是是焊接接头里最薄弱的地方焊接线的能量强度会对高强钢WM与HAZ性能产生较大影响，高强钢容易淬硬，线能量如果不高，HAZ会产生马氏体造成裂纹；线能量如果过高，WM与HAZ产生粗糙的晶粒，会造成焊接部位的脆化。

线能量如果过高，调质钢而造成的HAZ脆化现象尤其明显因而焊接作业时，要把线能量控制于合适的度量　　（3）.焊接部位的热影响区产生的软化因为焊接时的热作用，会造成部分地区强度降低，形成了一定的软化带HAZ区的结构软化会因为焊接线热度的提升与预热温度的提升而恶化，不过通常的软化区的性能还是能够达到规定标准值的最低标准，因而这些钢材地热影响部位产生的软化现象，如果做到工艺合适，就不会降低焊接部位的正常使用　　三、当代新式高强材料的焊接特性　　1、高强管线钢　　高强管线钢指X70以上的钢级，至尽为止，X80是已建管线钢中使用的强度最高的管线钢加拿大Ipsco钢铁公司在1998年年报中明确指出，该公司已成功进行了X90和X100SSAW钢管试生产，最终目标是生产各种规格的X100钢管日本NKK、住友金属、新日铁、川崎制铁及欧洲钢管公司也相继研制成功X90和X100UOE钢管，正在研制X120钢管　　为保障管线的安全可靠性，在提高强度的同时，必须相应提高韧性特别是高压输气用钢管，必须有很高的CVN超贝氏体和超马氏体被誉为21世纪的管线钢，其钢级为X80～X100(贝氏体)、X100～X120(马氏体)。

在成分设计上，大体上都是（超）的Mn-Nb-Ti系或Mn-Nb-V（Ti）系，有的还加入Mo、Ni、Cu等元素，因此，热影响区的韧性不会比较低强度的管线钢差，冷裂纹敏感性不大对于强度高于600MPa的钢，焊接时要特别关注WM冷裂纹问题，尤其是现场对接环焊缝必须采用超低氢焊接材料　　2、超细晶粒钢　　上世纪90年代，世界主要产钢国相继开展了新一代钢铁材料的研究，其中，尤以日本的“超级钢“计划、中国的“新一代钢铁材料重大基础研究”和韩国的“21世纪高性能结构钢”引起世界钢铁界的瞩目和热情参与　　在新一代钢铁材料的研究中，最引人注目的是超细晶粒的研究，通过超细晶粒（最小1mm）实现强度翻番的目标超细晶粒钢焊接的最大问题就是HAZ的晶粒长大倾向，为解决这一问题，须采用激光焊、超窄间隙MAG焊、脉冲MAG焊等低热输入焊接方法　　　　　　参考文献　　[1]王建利.高强钢的焊接工艺评定[J].云南水力发电,2007,(02).　　[2]李明.高强钢的焊接[J].现代焊接,2005,(03).　　[3]栗卓新,刘秀龙,李虹,李国栋.高强钢焊材及焊接性的国内外研究进展[J].新技术新工艺,2007,(05). 。