钢结构高强钢焊接性及关键技术

戴为志

中国工程建设焊接协会 北京 100082

高强度钢通常指屈服强度≥390MPa、抗拉强度为500~1200MPa，并考虑焊接性而生产制造的钢材。抗拉强度≥1200MPa一般称为超高强度钢。高强度钢分为轧制后经调质处理的调质钢和不经调质处理的非调质钢。调质钢和非调质钢在力学性能、焊接性和接头性能方面有很大的差异。非调质钢的抗拉强度≤600MPa；而调质钢的抗拉强度≥600MPa。 在GB/T 1591—2018 《低合金高强度结构钢》 标准中设立的Q355、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690等8个牌号属高强钢范畴。

1 高强钢的焊接特性

近代开发的高强钢，大多采用降低碳含量并加入多元微量合金化元素，用控轧和热处理达到控制强韧性的目的。

高强钢焊接HAZ组织主要受母材的化学成分和焊接热循环条件影响。焊接HAZ各部位的热循环不同，导致焊接HAZ是多种显微组织共存的区域。靠近熔合线附近加热温度高，奥氏体晶粒明显长大。如果钢中合金元素含量减少，铁素体容易长大成魏氏体组织；若钢中合金元素种类多或合金元素的含量高，将形成贝氏体、马氏体和岛状马氏体组织。熔合区附近HAZ过热区对焊接接头的性能有至关重要的影响，在相同冷却速度下，晶粒越粗大越易于获得马氏体，见表1。

1.1 高强钢热裂纹倾向

微合金控轧控冷钢的碳及杂质含量低， C、S、P等元素得到有效控制，为了保证良好的综合性能和焊接性，要求钢中添加一些合金元素，如Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B及Cu等，添加这些合金元素主要为了提高钢的淬透性和马氏体的回火稳定性。这些元素可以推迟珠光体和贝氏体的转变，使产生马氏体转变的临界冷却速率降低。……