現(xiàn)概要介紹四面匣形樁的大熱量輸入焊接部高韌化技術(shù)—JFEEWEL和用此技術(shù)生產(chǎn)的590N/mm2鋼板(SA440-E)的母材性能、以及用配套焊接材料焊接的焊縫性能。
2 大熱量輸入焊接的應(yīng)用及目標(biāo)性能 匣形樁角部(即棱邊)焊接用SAW工藝而內(nèi)擋板部焊接用ESW工藝。施加的焊接輸入熱量隨板厚的增大而增大,有時(shí)SAW超過60kJ/mm而ESW超過100kJ/mm。 以焊接內(nèi)擋板的ESW焊縫為例:因其HAZ長時(shí)間滯留于1400℃高溫而使奧氏體(γ)晶粒顯著粗大化,在焊后冷卻中產(chǎn)生γ→α相變,從γ晶界生成粗大鐵素體的同時(shí),因舊γ晶內(nèi)變成了含在硬質(zhì)島狀馬氏體(M-A)的上貝氏體(upperbainite)組織,故HAZ韌性低下。一般隨著鋼板的高強(qiáng)度、厚壁化和Ceq的增大,其韌性會(huì)顯著下降。
鋼板(SA440-E)的目標(biāo)性能與獲得了(日本)國土交通大臣材料認(rèn)定的現(xiàn)行HBL325、355、385及SA440的規(guī)格相同;且其SAW及ESW的HAZ、焊接接合部(FL)以及WM的0℃夏比沖擊吸收能(vEo),與在小熱量多層堆焊的鋼架梁端焊接接合部的性能要求相同,平均目標(biāo)值≥70J。 3 大熱量輸入焊縫的高韌化技術(shù) 用大熱量輸入焊接匣形樁時(shí),其HAZ高韌化技術(shù)包括γ晶粒細(xì)化技術(shù)、HAZ晶內(nèi)組織控制技術(shù)、最佳成分設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝、以及利用來自WM的B擴(kuò)散以控制HAZ組織共4個(gè)方面內(nèi)容,有效利用這些技術(shù),即可實(shí)現(xiàn)建筑用高強(qiáng)度鋼板的開發(fā)和應(yīng)用目標(biāo)。
為了進(jìn)行粗晶HAZ(下稱CGHAZ)的極小化,利用在高溫下穩(wěn)定的氮化物和氧化物抑制γ晶粒粗大化是有效的。為此,著眼于在鋼中的彌散分布且在工業(yè)上易于控制的TiN,就最大限度應(yīng)用其對(duì)γ晶粒的細(xì)化作用進(jìn)行了研究。 在采用了熱微積分學(xué)(thermo-cale)的熱力學(xué)解析和實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上,對(duì)鋼中的Ti、N含量、Ti/N及微合金化(microalloying)進(jìn)行控制,將TiN固溶溫度從原<1400℃提高到了>1400℃,從而實(shí)現(xiàn)了TiN質(zhì)點(diǎn)的彌散分布。
用再現(xiàn)焊接熱循環(huán)裝置,將細(xì)化了γ晶粒的鋼加熱到相當(dāng)于大熱量輸入焊接時(shí)HAZ溫度后的1400℃,再以80s慢冷至1200℃后急冷,以凍結(jié)鋼的高溫組織并調(diào)查了γ晶粒尺寸。結(jié)果表明,用γ晶粒細(xì)化技術(shù)可將其細(xì)化到200μm以下,從而實(shí)現(xiàn)了CGHAZ的極小化。