現概要介紹四面匣形樁的大熱量輸入焊接部高韌化技術—JFEEWEL和用此技術生產的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用及目標性能 匣形樁角部(即棱邊)焊接用SAW工藝而內擋板部焊接用ESW工藝。施加的焊接輸入熱量隨板厚的增大而增大,有時SAW超過60kJ/mm而ESW超過100kJ/mm。 以焊接內擋板的ESW焊縫為例:因其HAZ長時間滯留于1400℃高溫而使奧氏體(γ)晶粒顯著粗大化,在焊后冷卻中產生γ→α相變,從γ晶界生成粗大鐵素體的同時,因舊γ晶內變成了含在硬質島狀馬氏體(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度、厚壁化和Ceq的增大,其韌性會顯著下降。
鋼板(SA440-E)的目標性能與獲得了(日本)國土交通大臣材料認定的現行HBL325、355、385及SA440的規格相同;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,平均目標值≥70J。 3 大熱量輸入焊縫的高韌化技術 用大熱量輸入焊接匣形樁時,其HAZ高韌化技術包括γ晶粒細化技術、HAZ晶內組織控制技術、最佳成分設計及生產工藝、以及利用來自WM的B擴散以控制HAZ組織共4個方面內容,有效利用這些技術,即可實現建筑用高強度鋼板的開發和應用目標。
為了進行粗晶HAZ(下稱CGHAZ)的極小化,利用在高溫下穩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上易于控制的TiN,就最大限度應用其對γ晶粒的細化作用進行了研究。 在采用了熱微積分學(thermo-cale)的熱力學解析和實驗研究基礎上,對鋼中的Ti、N含量、Ti/N及微合金化(microalloying)進行控制,將TiN固溶溫度從原<1400℃提高到了>1400℃,從而實現了TiN質點的彌散分布。
用再現焊接熱循環裝置,將細化了γ晶粒的鋼加熱到相當于大熱量輸入焊接時HAZ溫度后的1400℃,再以80s慢冷至1200℃后急冷,以凍結鋼的高溫組織并調查了γ晶粒尺寸。結果表明,用γ晶粒細化技術可將其細化到200μm以下,從而實現了CGHAZ的極小化。