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Q390高强度厚钢板焊接技术研究与应用（科学技术奖申报）.pdf

项日名称 建筑用Q390高强钢焊接技术研究与应用 应用单位 应用成果起止时间 2010.3—2010.12 应用情况： 课题通过对Q390高强钢焊接性及焊接技术进行基础试验研究与评定，为Q390 高强钢在南京南站中的使用提供了技术指导，为该项目的顺利施工提供了保障，该 课题研究内容与南站工程的焊接技术联系紧密。 准确及时提供了Q390高强钢焊接性基础研究：Q390钢焊接连续冷却转变产物 图（SHCCT)、不同焊接材料CO2手T半自动焊接方法焊接接头中氢含量的测定与 分析保证了Q390高强钢埋弧焊、气保焊两种焊接方法的焊接工艺评定和焊接规范 的制定。 课题采用数值模拟对焊接钢结构接头应力进行的分析为南京南站工程所需大型 立柱的焊接组装顺序、焊接过程、焊后热处理等综合工序过程的合理设计提供了理 论保障， 社会经济效益： 京沪高速铁路是我国“十一五”规划的重点工程，新建铁路南京南站工程是京 沪高速铁路五大始发站中最大的一个，建成后的南京南站将成为全国最大的铁路交 通极纽。南站站房中采用人大量60mm厚Q390c材料，该技术解决了其焊接技术难 顾，保证该工程顺利施工，同时为同类工程的施工技术、安全、质量提供保障。 该技术应用于南站站房建设中132根人型立柱的焊接及箱型栓焊结构桁架的焊 接，总焊接Q390钢材量达4.8万吨，使用焊接材料2110吨，经检测，焊接质量稳 定符合相关标准要求，该部分产值达76800万元

2010年12月26日

【冀】12J3-1：外墙外保温2010年12月26日

服告编号：201032NLG00238

项 目 名 称：Q390材料性能与焊接性质量综合评定 委 托 人 委 托 位 南京理工大 委 托 日 期 2010年 床子塔 查 新 机 构：南京理 查新完成日期：2010年明30日

中华人民共和国科学技术部 二000年制

determination in steel at parts per million levels by melting extracting mcthods has been investigated in this work.The hydrogen was measured by thermal conductivity and infrared detection.The flat sheet samples werezinc coated and uncoated ferritictypes ofsteel.The zinc coatingwas removedby chemical (acidetching)and physical (paper scraping)methods,Dichloromethaneacetone/ethanol, tetrachloromethane and alkaline steel cleaner (Ridoline C72)havebeen used for cleaning the surface of uncoated samples.The results of the totalhydrogen content obtained by applying the differentmethods wereevaluated.?2010ElsevierB.V.All rightsreserved. (22refs.) Database:Compendex

年，卷（期）：199914(1) 分类号：TG14 关键词：扩散氢 湿度氢致裂纹焊接工艺 摘要：通过在温湿可调焊接实验室中进行不同环境条件下的测氧焊接试验，研究了环境条件对熔敷 金属中扩散氢含量的影响结果表明，焊接环境的绝对湿度对超低氢焊条熔敷金属中扩散氢含量有 较大影响，绝对湿度越大，焊缝金属中扩氢含量越高 文献十 标题：熔焊热过程的数值模拟与综合分析 作者：王传标 学科专业：材料加工工程 Wo 授子学位：硕上 学位投子单位：合肥工业大学 导师姓名：李萌盛 学位年度：2008 关键调：熔焊热过程数值模拟综合分析 摘要：本文基于ANSYS平台，分别对低碳钢Q235平板对接钨极氟弧焊、低碳钢20g管状混合气体 保护焊、马氏体耐热钢T91管状对接鸽极氟弧焊的焊接动态温度场和应力场进行了模拟与分析。分 别选用高斯热源模型和双椭球热源模型，利用函数功能实现热源的移动。采用非均匀网格划分， 考虑了相变潜热以及材料热物理性能和力学性能随温度的变化，利用生死单元技术实现了双道焊 打底焊道与盖面焊道焊接动态过程的依次模拟。研究内容包括：通过对模拟结果的比较及实际施 焊接买的检测验证，讨论了高斯热源模型、双球热源模型对低碳钢Q235平板对接铭极氧弧焊三 维动态温度分布的模拟精度，分析了热源模型自 的适用性。采用模拟精度较高的双椭球热源模型 钢9焊接接头的动态温度分布。根据模拟出的热循环曲 分别采取焊前不顶热、焊前预热250 预热250℃且焊后去应力热处理这样三种不同加热参数情 说进行了模拟分析， 对比了由此所成的接头焊接温度场与应力场的差异，探讨了焊前预热的必 要性及焊后热处理的重要作用。模拟结果表明：对于平板对接钨极氧弧焊热过程的数值模拟，采 用双椭球热源模型计算出的熔池最高温度、熔池截面积及高温下的停留时间，均明显高于高斯热 源模型的计算结果，且与实测热循环曲线及焊缝截面形状、尺寸吻合较好。焊前预热对降低T91 锅小口径薄壁管接头焊接死余应力意义不大。焊后去应力热处理能够显著降低接头中的焊接残余 应力。通过对各实际施焊接头的显微组织、显微硬度及焊缝截面尺寸的测定，验证了模拟方法的 合理性与模拟结果的准确性。所建立的双椭球热源模型不仅适用于钨极氨弧焊而且适用于混合气 体保护焊，可用于平板对接、管状对接结构焊接热过程的数值模拟。 文献十： 标题：12MnTiNb钢焊接CCT图（详见附件）

1、报告中陈述的事实是真实和准确的、 2、我们按照科技查新规范进行查新、文献分析和审核，并作出上述查新结论。 3、我们获取的报酬与本报告中的分析、意见和结论无关，也与本报告的使用 无关。

对熔敷金属中扩散氢含量的影响 余数 张京海易传宝 魏占江

材料开发与应用990103 试验材料选用高碳当量（C>0.59)440MPa级船用钢板及其配套用焊条。试板厚度 8=20mm，化学成分见表1，力学性能见表2，试验用焊条为超低氢碱性焊条，规格为 4mm，熔敷金属化学成分见表3，熔敷金属力学性能见表4。 事：440m级航用编板的业送成A

在温湿可调焊接实验室的试验箱内，进行不同焊接环境条件下的测氢焊接试验 采用气相色谱法测量敷金属中的扩散氢含量

温度/℃00555101010202020 相对湿度/%507095507095507095507095

焊接电流/A焊接电压/V电源种类及极性 焊条烘焙制度试样保温温度和时间 165 24~26 DC、反接 400CX2h 50℃X48h

测氢试验结果如图1和图2所示，由图可见，当环境空气中相对湿度一定而温度不 同时，熔敷金属中扩散氢含量随着环境温度的升高而升高。当环境温度相同而相对湿 度不同时，熔敷金属中扩散氢含量随着相对湿度的升高而升高。

图！温度对扩散氢含量的影响

图2相对湿度对扩散氢含量的影响

手工电弧焊电弧气氛中的气体组分为CO2、CO、H2、H2O，其中H2和H2O的来源 是焊条药皮和焊接环境大气中的水分，在1500~1800℃时，电孤气氛中的H20和CO发 生反应，从反应式H2O+CO=H2+CO2中更能说明在电弧气氛中H2O的分压增大时，H 的分压也增大【1］。低氢型焊条由于其药皮中去掉了有机物而含有大量的碳酸盐，因 此在电弧气氛中产生大量的CO气体，降低了氢分压。所以在低氢型焊条的电弧气氛 中氢的比例特别低，低氢型焊条中氢气的比例只有4%左右，而在高纤维素型焊条、钛 钙型焊条电弧气氛中H2的比例为35%~45%，这是空气中水蒸气分压对低氢型焊条的焊 敷金属中扩散氢含量有较大影响的原因之一 试验中发现，环境温湿度越高，试验用的铜夹具表面吸潮越明显，如在20℃、 95%相对湿度的环境条件下，铜夹具表面明显吸附着许多细小水珠，擦干后不久又吸 附上来，这也是高温高湿环境中扩放氢含量明显增商的一个原因。 把不同温度/相对湿度按公式H=P*B（其中，H绝对湿度，P饱和蒸汽压，B相对湿 变）换算成绝对湿度，列于表7。根据表7可以绘制出环境绝对湿度与熔敷金属扩散氢合

图3绝对湿度对扩收氢含量的影响

从表7可以看出，若环境绝对湿度相同，则试验测得的熔敷金属扩散氢含量也相 同。熔敷金属扩散氢含量随着环境绝对湿度的升高而升高，排除高温湿度环境下焊接 夹具吸潮等因素的影响，可以认为影响熔敷金属扩散氢含量的主要因素是环境空气的 水蒸气分压，即空气的绝对湿度，而温度和相对湿度则是影响绝对湿度的两个主要因 素。如果焊接环境中的温度和相对湿度的变化改变了空气中的绝对湿度，则熔敷金属 中扩散氢含量也会改变，反之熔敷金属中打散氢含量的变化将很小。

表7环境湿度与扩散氢含量的关系

（1)焊接环境条件对超低氢型焊条的熔敷金属扩散氢含量有较大响。在温度一定 的情况下，环境相对湿度越高，则熔敷金属中扩散氢合量越大；在相对湿度一定的情 况下，环境温度越高则熔金属中扩散氢合量越大。 （2)熔金属中扩散氢含量随着空气中的水蒸气分压JGJ 130-2011标准下载，即绝对湿度的增加而明显增 加。 作者单位：洛阳船舶材料研究所洛阳471039 参考文献 1铃木春义著.钢材的焊接裂纹.清华大学焊接教研组译.北京：清华大学出版社 970

江苏省建筑工程管理局文件

际建管质【2009】132

关于下达2009年度省建筑业

附件：1、2009年度江苏省建筑业科研计划项目目录 2、2009年度江苏省建筑业科研指导项目目录

建筑钢结构 焊接工艺评定报告

焊接工艺评定检验结果

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