一、耐候鋼及耐海水腐蝕用鋼的種類(lèi)、用途、標(biāo)準(zhǔn)和性能

耐候鋼，即耐大氣腐蝕鋼，是指含有少量合金元素在大氣中具有良好耐蝕性的低合金高強(qiáng)度鋼，主要合金元素有Cu、P、Cr、Ni、Mn、V、RE等。耐候鋼在使用過(guò)程中表面會(huì)逐漸形成一層致密的保護(hù)膜，阻止大氣中的氧、水及其他腐蝕性介質(zhì)對(duì)基體進(jìn)一步腐蝕，使腐蝕速率相對(duì)普通低合金鋼大大降低。

GB/T4171—2008對(duì)耐候結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行了分類(lèi)，按照鋼中P含量的高低，耐候結(jié)構(gòu)鋼分為高耐候鋼（牌號(hào)中以GNH標(biāo)示）和焊接耐候鋼（牌號(hào)中以NH標(biāo)示）。高耐候鋼中P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07%～0.15%，與焊接耐候鋼相比，具有較好的耐大氣腐蝕性能；而焊接耐候鋼中w（P）≤0.03%，與高耐候鋼相比，具有較好的焊接性。上述兩種耐候鋼均采用Cu-Cr-Ni合金體系，同時(shí)，為了改善鋼的性能，鋼中添加一種或數(shù)種微合金化元素，如Nb、V、Ti等。美國(guó)ASTM A242系列和日本 JIS SPA系列均屬于含P的高耐候鋼,而ASTM A588系列及JIS SMA系列屬于焊接耐候鋼。

GB/T 4171—2008對(duì)耐候鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能作出了規(guī)定，分別見(jiàn)表1和表2。由于低合金耐候鋼具有較高的強(qiáng)度，而且成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于不銹鋼，因此在橋梁、鋼結(jié)構(gòu)建筑物、輸變電塔架、鐵路（公路）車(chē)輛、挖掘機(jī)、起重機(jī)、礦用設(shè)備、集裝箱、輸送管線(xiàn)中等得到廣泛應(yīng)用。

耐海水腐蝕用鋼與耐候鋼相似，同屬低合金耐蝕鋼體系，國(guó)外耐海水腐蝕用鋼有美國(guó)的“Mariner”鋼，日本的“Mariloy”鋼等；國(guó)產(chǎn)的耐海水腐蝕用鋼包括：10MnPNbRE、10Cr2MoAlRE、08PVRE等。表3中列出了幾種典型的耐海水腐蝕用鋼成分。耐海水腐蝕鋼主要用于海洋結(jié)構(gòu)，如海上采油平臺(tái)、海底石油采掘設(shè)備、石油儲(chǔ)藏設(shè)備、海底油氣管線(xiàn)、海洋觀察塔等。

二、耐候鋼及耐海水腐蝕用鋼的焊接性

耐候結(jié)構(gòu)鋼合金體系普遍采用Cu-Cr-Ni，由于Cr、Ni均為增加淬透性的元素，其碳當(dāng)量比同級(jí)別其他低合金鋼要高一些，屈服強(qiáng)度大于460MPa的焊接耐候鋼及厚度較大的耐候鋼結(jié)構(gòu)對(duì)冷裂紋有一定的敏感性，實(shí)際焊接生產(chǎn)中應(yīng)采取必要的防止焊接冷裂紋產(chǎn)生的工藝措施；耐候鋼中的Cu能增大熱裂紋產(chǎn)生傾向，但由于其含量較低（質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.2%～0.4%)，加之C含量較低,因此焊縫中產(chǎn)生熱裂紋傾向不大；對(duì)于P含量較高的高耐候鋼，由于P是增加鋼材冷脆傾向的元素，一方面P在焊縫金屬晶界上易產(chǎn)生偏析而促進(jìn)結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生，另一方面P還能使近縫區(qū)的硬度增加，降低焊接接頭的塑性和韌性，增大冷裂紋的敏感性。因此從防止焊接裂紋產(chǎn)生及改善焊接接頭韌性出發(fā)，應(yīng)避免在大拘束條件下焊接，焊接過(guò)程中盡量采用小的焊接熱輸入，以減少母材的稀釋?zhuān)�同時(shí)通過(guò)焊接材料向焊縫金屬中添加細(xì)化晶粒的合金元素。耐海水腐蝕用鋼的合金體系與耐候鋼相似。其焊接性與耐候鋼相近。

三、耐候鋼及耐海水腐蝕用鋼的焊接材料

耐候鋼及耐海水腐蝕用鋼焊接材料選擇時(shí)，除了滿(mǎn)足力學(xué)性能要求以外，應(yīng)重點(diǎn)考慮保證焊接接頭的耐蝕性與母材相一致。焊接材料選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮工藝性能、熔敷金屬力學(xué)性能及其耐蝕性，通過(guò)工藝評(píng)定后確定。

 四、耐候鋼及耐海水腐蝕用鋼的焊接工藝

大部分耐候及耐海水腐蝕用鋼的焊接性與屈服強(qiáng)度為235～345 MPa的熱軋或正火鋼相當(dāng)，所以其焊接工藝可參考這一強(qiáng)度級(jí)別熱軋或正火鋼的焊接工藝，但對(duì)于調(diào)質(zhì)狀態(tài)交貨的Q460NH鋼，建議參考低合金低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝；對(duì)于P含量較高的耐候鋼及耐海水腐蝕用鋼，宜采用母材稀釋率較小的焊接工藝方法進(jìn)行焊接，可有效防止焊接裂紋的產(chǎn)生； 薄板焊接時(shí)應(yīng)注意控制焊接熱輸入及焊道間溫度，以確保焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度及焊接接頭的沖擊韌度。耐候鋼及耐海水腐蝕用鋼常用的焊接工藝方法是焊條電弧焊及氣體保護(hù)焊，焊接材料的選擇可參考表4，焊接接頭形式、坡口尺寸及焊接參數(shù)的制訂與一般低合金結(jié)構(gòu)鋼相同。大厚度低合金耐候及耐海水腐蝕鋼的焊接可以采用埋弧焊工藝。埋弧焊時(shí)，首先也是要根據(jù)產(chǎn)品性能要求選擇合適的焊絲焊劑，焊接時(shí)應(yīng)采用偏小的焊接熱輸入，以防止接頭過(guò)熱，保證焊接接頭有足夠的力學(xué)性能。

五、典型鋼種的焊接及實(shí)例

1. Q450NQR1及B450NbRE高強(qiáng)度耐候鋼的焊接

Q450NQR1及B450NbRE分別是上海寶山鋼鐵集團(tuán)公司和包頭鋼鐵稀土集團(tuán)公司研制開(kāi)發(fā)的屈服強(qiáng)度為450MPa級(jí)低合金高強(qiáng)度耐候鋼，主要用于鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛。某車(chē)輛廠生產(chǎn)的25t軸運(yùn)煤敞車(chē)車(chē)體主要承載結(jié)構(gòu)采用Q450NQR1鋼板制造，梁及牽引梁采用B450NbRE鋼制造。采用下面三種焊接工藝方法進(jìn)行焊接，即SF—80W藥芯焊絲氣體保護(hù)焊、H10MnSiCuNiⅡ?qū)嵭暮附z氣體保護(hù)焊及H10MnSiCuNiⅢ+Sj101埋弧焊。三種焊接材料熔敷金屬的耐腐蝕性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。根據(jù)小鐵研試驗(yàn)結(jié)果，采用SF—80W藥芯焊絲及H10MnSiCuNiⅡ?qū)嵭暮附z氣體保護(hù)焊在-5℃不預(yù)熱條件下焊接，焊接接頭不產(chǎn)生焊接冷裂紋! 表明兩種鋼的焊接性良好。采用上述三種焊接材料按表6的焊接參數(shù)焊接Q450NQR1及B450NbRE高強(qiáng)度耐候鋼! 焊接接頭綜合力學(xué)性能通過(guò)焊接工藝評(píng)定，按此工藝批量生產(chǎn)的25t軸運(yùn)煤敞車(chē)經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行考驗(yàn)，焊接質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

2. Q345NHY3鋼的焊接

Q345NHY3鋼是上海寶山鋼鐵集團(tuán)公司研制開(kāi)發(fā)的屈服強(qiáng)度為345MPa級(jí)耐海水腐蝕用鋼! 采用Cu-Cr-Mo合金體系，焊接性能優(yōu)良，

厚度為25mm以下板可以不預(yù)熱焊接。上海國(guó)際航運(yùn)中心洋山深水港工程鋼管樁采用20～25mm厚Q345NHY3鋼焊制。螺旋管采用埋弧焊，焊接材料為寶山鋼鐵集團(tuán)公司自行研制的BH500NHY3焊絲，配SJ101焊劑，埋弧焊焊接時(shí)熱輸入控制在35～40kJ/cm；鋼管對(duì)接采用焊條電弧焊工藝，焊條為J507CrNi。鋼管焊后不進(jìn)行焊后熱處理。

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