Q390低合金高强钢焊接性讨论

摘要：低合金高强钢广泛应用于石油化工、采油平台、球罐等大型工业设施建设，具有良好的加工性与抗腐蚀性。Q390低合金高强钢是一种新型钢，与传统低合金高强钢相比，Q390低合金高强钢的焊接性更好、冷热加工性能更强，适合多种高负荷钢结构的要求，加强Q390低合金高强钢焊接性是提高实用性能的重点。

关键词：Q390低合金高强钢 焊接 工业

本文通过实验的办法对Q390低合金高强钢的焊接技术进行讨论，通过建立Q390低合金高强钢焊接热影响区热模型，对其焊接性能进行讨论与分析。

一、实验材料与方法

绘制Q390低合金高强钢焊接影响区连续冷去转变图（SH-CCT图）。在本文模型测试中，热模拟峰值温度是1320℃，因此结合SH-CCT图中的数据与实验焊接过程的实际冷却速度（t8/5），能判断不同焊接方式的粗晶区的组织成分与具体性能。

1、实验准备阶段

本文实验材料主要是Q390C-Z15钢，具体仪器是Gleeble-3500热模拟试验机，在实验过程之前，要建立热模拟式样。整个实验依据YB/T5128-93和YB/T5127-93为标准（《钢的连续冷却转变曲线图的测定方法》和《钢的临界点测定方法》），进行各项研究试验活动。

2、实验内容

本文实验主要包括两个方面，一是测定平衡临界温度，二是绘制SH-CCT图。

（1）测量平衡临界温度（Acl、Ac3）

在测量平衡临界温度过程中，要注意以下几方面问题：

加热过程应该以1℃/S的速度逐渐上升到1000℃

保温过程要注意峰值温度的持续时间，在本次实验过程中，峰值温度（Tp=1000℃）至少要持续2分钟。

要严格控制冷却过程的速度变化，以2℃/S的平均速度逐渐冷却到室温温度

绘制T-L曲线拐点图绘制Acl、Ac3，以确定平衡临界温度

（2）绘制SH-CCT图

绘制SH-CCT图要注意以下问题：

在绘制加温过程中，要以200℃/S 的速度快速升温到1320℃

保温过程中，峰值温度（Tp=1320℃）的保温时间是1S

冷却过程主要分为两个阶段。在第一阶段中，先保证以40℃/S的速度逐步冷却到900℃，当温度到达目标时，要保持30S'900℃，为第二阶段实验做准备。在本文第二段试验中，选取10种速度为参考依据，记录着10种冷却速度在冷却过程中的过程。最终根据这10种数据的膨胀曲线确定相变点，将性质相同的并已经发生温度变化的数据点相连接，构建最终的曲线图。

二、实验结果与分析

1、组织转变测定

由上图所示，试样温度在T0是开始发生转变，在热胀冷缩的作用下，试样呈下降趋势（即上图中oa段）。当温度下降到Ta之后，受T0段的影响，使膨胀曲线发生转折。当温度到达T时，由于整个过程并没有受到外界因素的干扰，膨胀曲线沿着oa段的延长线向A点变化。在这个过程中受到相变的影响，膨胀曲线在通过C点之后，发生了新的变化。当温度下降到Tb时，整个相变过程结束。

设相变量与相变体积成正比，在考虑到新相合母相之间存在膨胀系数，根据杠杆定律可以得出：

其中，AB代表转变温度范围的C点横坐标（上图中垂线与膨胀曲线之间的两者相交直线部分），反之AC亦是如此。

Q%是在固定温度范围中温度的最大变量值。

2、绘制Q390钢的SH-CCT值

上述图表是一则温度膨胀曲线图，根据公式可以得出Q390钢的临界点。结合焊接点连续冷却的曲线步骤，绘制Q390钢的SH-CCT图。

在实验过程中，Q390钢在焊接过程中发生连续冷却转变，结合具体冷却速度与膨胀曲线变化情况，可以得出室温组织和钢结构硬度的相关资料。因此在实际焊接过程中，要严格把控冷却速度与冷却时间，将两者数据与临界冷却速度和临界冷却时间相比较，计算出在特定温度下室温组织对Q390钢的影响，保证工作者的工作准确度。

上图是现实t8/5与显微硬度之间的关系图表。根据图表可以判断出，当t8/5位于[120s，1500s]区间时，铁素体与珠光体是站主导地位，随着冷却时间不断减小，珠光体的含量不断增多、铁素体的含量不断减少，显微硬度值由229上升到256。当t8/5位于[37.3S，120S]区间时，贝氏体的含量逐渐超过珠光体，显微硬度由256上升到287.当t8/5位于[10s，37.5s]区间时，马氏体含量不断增加，并逐步取代铁素体与贝氏体组织，显微硬度值快速上升。

3、奥氏体温度变换对焊接的影响

在焊接工作中，随着冷却速度不断增加，其钢材温度也随之转变，冷却速度不断加快，奥氏体温度转变的速度也越来越快。通常情况下，奥氏体温度转变与不同冷却速度间呈“S”型关系，说明在变量开始阶段与变量结束阶段，奥氏体转变不明显，在中间区域，奥氏体转变速度不断增加并保持稳定。

在焊接工作的开始处与收尾处，要注意温度的稳定，降低受热不均匀对焊接工作的影响。在焊接中期，要合理分配热源问题，提高焊接效率，保证焊接质量。

4、实验过程的注意事项

在实验中，要仔细观察各组织中铁素体、珠光体、马氏体与贝氏体的微观形貌，证实在马氏体中有奥氏体的存在。

在绘制SH-CCT图纸过程中，要标清各个临界冷却时间与临界硬度的具体数值，评定出Q390低合金高强钢的冷裂倾向，才能在真正焊接中避免发生冷裂纹现象。

结束语：

本文对Q390低合金高强钢的实验进行了分析，通过建立实验模型，分析了整个焊接的整体技术要点与问题，希望能为开展Q390低合金高强钢焊接工作提供方向与建议。在焊接工作中，要注意CO2气体保护工作，时刻关注扩散氢含量，注意电流区对扩散氢含量的影响，保证平稳进行焊接工作。

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