Q345q-C ≤0.20 1.00~1.60 ≤0.60 ≤0.30 — ≤0.30 ≤0.30 — ≤0.08
Ti≤0.02
Cu≤0.30
N≤0.018 ≤0.035 ≤0.035
Q345q-D ≤0.18 1.10~1.60 ≤0.60 ≤0.30 — ≤0.30 ≤0.30 ≥0.015 ≤0.025 ≤0.025
Q370q-C ≤0.18 1.20~1.60 ≤0.50 ≤0.30 — ≤0.30 ≤0.30 — ≤0.035 ≤0.035
Q370q-D ≤0.17 1.20~1.60 ≤0.50 ≤0.30 — ≤0.30 ≤0.30 ≥0.015 ≤0.025 ≤0.025
表 2 部分高强度桥梁用钢的力学性能
用 途 钢 号 钢板厚度
t/mm σb/MPa σs/MPa δs(%) AKV/J 弯曲试验
d=弯心直径
a=试样厚度
桥梁用
结构钢 Q345q-C ≤16
>16~35
>35~50 510
490
470 345
325
315 21
20
20 34(0℃)
34(0℃,时效) d=2a
d=3a
d=3a
Q345q-D ≤16
>16~35
>35~50 510
490
470 345
325
315 21
20
20 34(-20℃)
34(-20℃,时效) d=2a
d=3a
d=3a
Q370q-C ≤16
>16~35
>35~50 530
510
490 370
355
330 21
20
20 41(0℃)
34(0℃,时效) d=2a
d=3a
d=3a
Q370q-D ≤16
>16~35
>35~50 530
510
490 370
355
330 21
20
20 41(-20℃)
34(-20℃,时效) d=2a
d=3a
d=3a
注:d为弯心直径;a为试样厚度;δs为钢板的最小延伸率。
分析金属焊接性的方法有化学成分分析法、CCT图分析法、材料物理性能分析法、材料化学性能分析法等,这里利用化学成分分析法对Q370q-D钢的焊接性加以综合分析。
首先,利用碳当量法判断其淬硬倾向及裂纹敏感性;按式(1)计算得出了碳当量值为0.30%左右,当含碳量小于0.40%时,母材的淬硬倾向、冷裂纹敏感性较低,焊接性较好,由钢材焊接性与Cep及板厚t之间的关系,得知 Q370q-D钢的焊接性良好,薄板在常温下无需预热及后热处理;
其次,由式(1)焊接冷裂敏感指数计算法可知, Q370q-D钢在一定的焊接工艺条件下,产生冷裂纹或淬硬组织的可能性较小,不需进行消除应力处理,为防止低合金高强度钢在焊接时产生对氢致裂纹敏感的M(马氏体)或M+B(马氏体和贝氏体)混合组织,同时保证母材与焊缝等强性,采用低氢型焊材。
Pcm=m(C)+m(Si)/24+m(Mn)/6+m(Ni)/40+m(Cr)/5+m(Mo)/4+m(V)/14 (1a)
Pc= Pcm +m(H)/60+t/600 (1b)
式中:m(H)为扩散氢含量,%。
在上述分析的基础上,进行焊接性试验,根据现场实际情况,确定两种焊接方法:埋弧焊、熔化极活性混合气体保护焊。通过焊接操作实践,拟定了初步的焊接参数范围,之后按照所拟参数进行施焊并对焊接接头进行了无损检测(射线和超声波检测),结果焊缝成形良好,各层间均无裂纹、未熔合等缺陷产生。
3 焊接工艺的确定
3.1工艺试板
TB10212-98标准中,对接焊缝板厚的认可规定如表3所示。
表 3 对接接头试板厚度 单位:mm
产品厚度 试板厚度
8~16 12~16
17~32 24~32
33~56 33~56
此次焊接工艺中,选用的Q370q-D试板厚度t为40mm,根据TB10212-98认可的范围为33~56mm,符合钢箱梁相应的板厚要求。
在钢箱梁制造中使用的Q370q-D钢板,是武钢按照WJX(ZB)64-2006标准生产的。在进行焊接工艺评定所采用钢板的化学成分:C为0.14%;Si为0.27%;Mn为1.47%;P为0.012%;S为0.004%;Cu为0.3%;Al为0.036%;Cr为0.2%;Ni为0.1%;Nb为0.24%。供货状态:控轧。
试板的尺寸:600mm×150mm×40mm(长×宽×厚)×1对。
根据GB/T985-2008《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口;埋弧焊的推荐坡口》,结合钢箱梁结构具体情况,制定合理的坡口形式:V形坡口(SAW)和X形不对称坡口(MAG)见图2。
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