Q420qD钢部分熔透角接接头焊接工艺与性能研究

采用CO_(2)气体保护焊对16 mm厚Q420qD钢进行部分熔透角接焊,对平焊、立焊和仰焊的焊接工艺进行优化设计,并分析了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:在13.25~19.77 kJ/cm的焊接热输入条件下,接头焊缝和热影响区组织稳定。焊缝显微组织主要为先共析铁素体和针状铁素体,粗晶区为贝氏体、针状铁素体和珠光体的混合组织,细晶区铁素体和珠光体组织均匀分布。不同位置焊接接头的硬度变化规律为:热影响区>焊缝>母材。焊接接头的屈服强度(558~669 MPa)明显高于母材(464 MPa),拉伸断裂位置均发生在热影响区;焊缝和热影响区在-20℃的冲击功≥69 J,表现出良好的冲击韧性。

终轧温度对Q420qD建筑结构钢组织和力学性能的影响

通过Gleeble-3500试验机、显微组织观察、室温拉伸性能测试研究了不同终轧温度(820~880℃)对Q420qD钢组织和力学性能的影响。结果表明:在820~880℃时,随着终轧温度的降低,Q420qD钢组织逐渐细化,M-A岛平均尺寸减小,面积百分数降低,钢的抗拉强度、屈服强度和屈强比均逐步升高。终轧温度860~880℃时,Q420qD钢的强度和屈强比满足GB/T 19879-2015对Q420级建筑钢的性能要求。

腐蚀环境中Q420qD钢十字接头的疲劳性能试验与数值研究

钢结构疲劳破坏是交变荷载长期作用下的结果,严重影响结构安全,尤其是腐蚀介质的存在,理论上就更加难以准确估计其破坏时间。采用试验和数值模拟方法,研究了腐蚀环境中Q420qD钢十字接头的疲劳性能。同时,基于S-N曲线法预测了十字接头的疲劳强度,并与相关规范进行对比分析。结果表明:角焊缝焊趾边缘位置含8个腐蚀坑的数值仿真结果与疲劳试验结果吻合度较高,其结果拟合S-N曲线可以作为处于腐蚀环境中10 a的十字接头疲劳寿命预估曲线;GJB 119规范设计曲线能够较好地预估疲劳寿命高于10万次循环的十字接头疲劳寿命,且安全储备较高。

复杂环境中Q420qD高性能钢角焊缝十字接头疲劳性能试验研究

目的研究腐蚀与火灾两环境因素对Q420qD高性能钢角焊缝十字接头疲劳性能的影响。方法进行了三种状况下的十字接头疲劳试验,建立95%存活率S-N曲线,并与现行规范进行比较,对其疲劳特性及疲劳寿命给予评价。结果在95%存活率下,十字接头在仅腐蚀处理和腐蚀与火灾处理时的疲劳极限值分别比无处理时的疲劳极限值低24.85%和17.41%。腐蚀后,疲劳断口裂纹源数量增多;受600℃火灾温度作用后,韧窝尺寸相对更大。结论腐蚀会降低十字接头的疲劳性能,且当火灾温度达到600℃时,火灾温度会提高十字接头的疲劳性能。循环次数高于20万次以上时,EN规范、GBJ规范和GB规范设计曲线分别能较好预估无处理、仅腐蚀处理和腐蚀与火灾处理时的角焊缝十字接头疲劳寿命,且均具有足够的安全储备。腐蚀会增加断口裂纹源数量,600℃火灾温度强化了材料的塑性,且瞬断前断口形貌特征和疲劳位移变化规律皆与疲劳损伤曲线相吻合。

安钢高强高韧Q420qD桥梁结构钢板的研制开发

阐述了安钢Q420q D高强高韧桥梁结构钢板的研制过程,以低碳贝氏体钢为设计主线,通过采取合理的多元化成分体系,精准的冶炼、连铸及控轧控冷工艺,获得了良好的微观金相组织,力学性能优良,焊接性能良好。试验结果表明,安钢研制的Q420q D具有高强、高韧、低屈强比等特点,产品满足了标准及用户要求,并具备批量生产能力。

Q420qD钢材应力腐蚀特征试验研究

为研究Q420qD钢材应力腐蚀特征,对应力水平为0.3倍屈服应力和无应力工况下共60个试件在相同腐蚀环境中进行通电加速腐蚀试验,建立了有应力和无应力腐蚀试件的腐蚀速率模型并进行对比。对部分腐蚀试件表面进行三维形貌扫描,研究了有应力和无应力试件的形貌发展规律、蚀坑深度分布规律以及蚀坑形态与径深比规律。利用差分盒维数计算腐蚀表面分形维数,对比了有应力和无应力试件分形维数随质量损失率和腐蚀时间的变化规律。结果表明:当试件应力为0.3倍屈服应力时,有应力和无应力试件腐蚀速率均表现为先快后慢,在目标腐蚀率小于18%时,有应力和无应力试件腐蚀速率近似为常数,且有应力试件的腐蚀速率近似为无应力试件的1.15倍;有应力试件腐蚀形貌发展快于无应力试件,且最终腐蚀形态都以均匀腐蚀为主;有应力和无应力试件表面分形维数变化规律相似,均在腐蚀初期迅速增大,之后出现减小—增大—减小的周期性上下波动现象;有应力试件分形维数在腐蚀初期发展速率高于无应力试件,且有应力试件的分形维数普遍大于无应力试件;蚀坑形态以球冠状为主,有应力和无应力试件单个蚀坑深度分布均能较好地服从正态分布规律;蚀坑径深比变化范围稳定于2~6,平均值在4附近波动。

Q420qD起重吊钩的工艺优化

Q420qD材料是起重吊钩用钢,属低碳合金钢。按照标准规定热处理为锻后正火+回火或调质。在我们生产实践过程中,工件正火+回火处理后检测连体试棒时有力学性能不合格现象。选用调质处理进行试验,获得的综合力学性能比正火+回火要高很多,这是由于在调质过程中,工件表层发生索氏体转变,而内层比正火的珠光体转变组织要细小,从而细化晶粒,使工件力学性能得到提高,满足了使用要求,提高了起重吊钩的使用安全系数,因此生产中我们优选热处理工艺为调质。

厚规格Q420qD钢板的成分及工艺研究

本文介绍了厚规格Q420qD钢板的成分和工艺设计思路，通过现场大生产试制，验证了成分和工艺设计的合理性；结合金相分析和有限元分析，说明了钢板温度分布和钢板内部的变形规律；通过轧机能力和Q420qO变形抗力的分析，为优化轧制规程提供了解决方法。

Q420qD宽厚钢板焊后探伤不合格原因分析

以焊后探伤不合格100 mm(厚)×2300 mm(宽)Q420qD钢板为研究对象,借助金相显微镜、扫描电镜等手段,对探伤不合格部位进行分析,确定探伤不合格原因。结果表明:钢板母材厚度1/2处存在严重的中心偏析、疏松及微裂纹缺陷,是造成Q420qD宽厚板焊后探伤不合格的原因。结合现场实际,通过对连铸拉速、二冷水量和轻压下位置等工艺参数进行优化,提升钢板内部质量,使Q420qD宽厚钢板焊后探伤结果完全符合客户使用要求。

国内某钢厂桥梁钢Q420qD的生产浅析

国内某厂的桥梁钢Q420qD采用新一代TMCP工艺生产。试验钢屈服强度460MPa^520MPa,抗拉强度570MPa^640MPa,延伸率22%~26%,在-20℃冲击功均230J^290J.符合GB/T 714-2015的标准,满足客户需求。

邯钢高性能桥梁用结构钢Q420qD的工艺控制

介绍了高性能桥梁钢Q420qD的工艺设计与生产实践。根据邯钢宽厚板线3500mm轧机装备特点,确定低碳+铌、钒微合金的成分设计,详细阐述用TMCP工艺生产Q420qD的加热、轧制、冷却工艺的设计思路。同时依据现场生产情况,对钢板实物进行性能和组织分析。

Nb微合金化U型肋桥梁钢Q420qD静态再结晶行为研究

为研究Nb含量与工艺参数对U型肋桥梁钢Q420qD静态再结晶行为的影响,利用热膨胀相变仪与金相显微镜等手段对其进行了分析与讨论,并确定了实验钢的静态再结晶动力学模型和静态再结晶激活能。结果表明:Nb对实验钢的静态再结晶产生阻碍作用,阻碍作用随Nb含量增大而增强,应变诱导析出的“鼻尖”温度在950~1000℃;Nb质量分数为0、0.044%和0.062%的3种实验钢再结晶激活能分别为242.43、268.77、291.96 kJ·mol^(-1),静态再结晶动力学模型分别为X_(S)=1-exp[-0.693×(t/t_(0.5))^(0.2367)],X_(S)=1-exp[-0.693×(t/t_(0.5))^(0.4777)],X_(S)=1-exp[-0.693×(t/t_(0.5))^(0.3783)];实验钢再结晶率随变形温度升高不断增大,同样变形温度下其静态再结晶率随道次间隔时间延长而增大;在Nb的应变诱导析出阶段实验钢静态再结晶率变化不明显,“平台期”结束后晶粒细化、再结晶形核增多;U型肋生产的待温阶段应控制温度在950~1000℃,并将待温结束时间锁定在“平台期”结束之前,以确保Nb元素对实验钢再结晶晶粒长大的抑制效果,达到细化晶粒、提升强韧性的目的。

加热时间对Q420qD钢组织和力学性能的影响

利用热模拟试验机及金相显微镜等仪器和方法,结合工业生产试制,采用加热温度1250℃,在炉时间分别为180min、200min、220min进行加热,研究不同加热时间对420MPa级高性能桥梁钢组织和力学性能的影响。结果表明,3种不同工艺下钢板屈服强度均能达到460MPa级,并且有良好的塑性和低温冲击韧性。20mm钢板的断面组织均匀,为准多变形铁素体+针状铁素体+粒状贝氏体+少量M/A组元构成的多相组织。板坯加热系数采用7-9分/厘米,在此范围内Q420qD钢板性能可以得到良好的强韧性配合。

桥梁板Q420qD-Z25生产实践

介绍了河北普阳钢铁有限公司生产Q420qD-Z25厚规格钢板的化学成分设计、控轧控冷工艺及钢板性能。研究了不同未再结晶区开轧温度对Q420qD-Z25厚规格钢板组织和力学性能的影响。结果表明:铌、钒微合金元素的复合添加,有助于细化铁素体晶粒,提高钢材的强度和韧性。采用两阶段控制轧制工艺,随着未再结晶区开轧温度的降低,组织更加细化,钢板的抗拉强度及伸长率变化不大,但屈服强度及-20℃冲击功显著提高。轧后钢板下线后迅速进行高温堆垛缓冷,保证了钢板具有优异的Z向性能。

Q420qD桥梁板冲击性能不合原因分析及改进措施

针对河北普阳钢铁有限公司3 500 mm产线生产的25 mm厚Q420qD桥梁板低温冲击性能不合的问题,通过对钢板化学成分、轧制工艺和金相组织的分析,发现精轧终轧温度过低,进入两相区轧制而形成沿晶界连续分布的铁素体网及混晶组织是导致钢板冲击不合的主要原因。通过降低Q420qD板坯出炉温度,以细化板坯的原始奥氏体晶粒,并提高精轧终轧温度到Ar;温度以上,避开两相区轧制,改善了钢板组织形态,使桥梁板低温冲击性能得到明显提高,满足标准要求。

Q420qD厚钢板的工艺研制

利用Q420qD在3800宽厚板轧机上进行厚70mm钢板的TMCP工艺试验。结果表明,采用出炉温度在1050～1150℃,加热时间不超过4h,精轧开轧温度为810～850℃,终轧温度为760～790℃,轧后采用层流冷却,终冷温度为610～630℃,未再结晶区总压下率大于40%的工艺生产Q420qD高强度厚板,其屈服强度达到420MPa以上,伸长率达到20%以上,-20℃冲击功达到100J以上。实现了良好的强度和韧性的结合,工艺上省去了热处理工序,降低了生产成本。