现概要介绍四面匣形桩的大热量输入焊接部高韧化技术—JFEEWEL和用此技术生产的590N/mm2钢板(SA440-E)的母材性能、以及用配套焊接材料焊接的焊缝性能。
2 大热量输入焊接的应用及目标性能 匣形桩角部(即棱边)焊接用SAW工艺而内挡板部焊接用ESW工艺。施加的焊接输入热量随板厚的增大而增大,有时SAW超过60kJ/mm而ESW超过100kJ/mm。 以焊接内挡板的ESW焊缝为例:因其HAZ长时间滞留于1400℃高温而使奥氏体(γ)晶粒显著粗大化,在焊后冷却中产生γ→α相变,从γ晶界生成粗大铁素体的同时,因旧γ晶内变成了含在硬质岛状马氏体(M-A)的上贝氏体(upperbainite)组织,故HAZ韧性低下。一般随着钢板的高强度、厚壁化和Ceq的增大,其韧性会显著下降。
钢板(SA440-E)的目标性能与获得了(日本)国土交通大臣材料认定的现行HBL325、355、385及SA440的规格相同;且其SAW及ESW的HAZ、焊接接合部(FL)以及WM的0℃夏比冲击吸收能(vEo),与在小热量多层堆焊的钢架梁端焊接接合部的性能要求相同,平均目标值≥70J。 3 大热量输入焊缝的高韧化技术 用大热量输入焊接匣形桩时,其HAZ高韧化技术包括γ晶粒细化技术、HAZ晶内组织控制技术、最佳成分设计及生产工艺、以及利用来自WM的B扩散以控制HAZ组织共4个方面内容,有效利用这些技术,即可实现建筑用高强度钢板的开发和应用目标。
为了进行粗晶HAZ(下称CGHAZ)的极小化,利用在高温下稳定的氮化物和氧化物抑制γ晶粒粗大化是有效的。为此,着眼于在钢中的弥散分布且在工业上易于控制的TiN,就最大限度应用其对γ晶粒的细化作用进行了研究。 在采用了热微积分学(thermo-cale)的热力学解析和实验研究基础上,对钢中的Ti、N含量、Ti/N及微合金化(microalloying)进行控制,将TiN固溶温度从原<1400℃提高到了>1400℃,从而实现了TiN质点的弥散分布。
用再现焊接热循环装置,将细化了γ晶粒的钢加热到相当于大热量输入焊接时HAZ温度后的1400℃,再以80s慢冷至1200℃后急冷,以冻结钢的高温组织并调查了γ晶粒尺寸。结果表明,用γ晶粒细化技术可将其细化到200μm以下,从而实现了CGHAZ的极小化。