Q354鋼材的性能區(qū)別有哪些？

曉昀

. R8 F  X3 R$ e& N5 ]0 x5 s$ V

" t  d) G! K& }5 n5 v4 |
1 b: R" \$ n; e: ]         Q345A,、Q345B,、Q345C、Q345D,、Q345E鋼材性能有哪些區(qū)別,？

+ ]2 f# r6 |2 J' e% s

% z# [- P( ~* S" S% @1 ]' u* t- }: d

- W/ W8 f1 I- A. V; v# {
4 A( ^9 H  J6 h6 {2 F" l         Q345是一種鋼材的材質(zhì)。它是低合金鋼（C<0.2%),，廣泛應(yīng)用于建筑,，橋梁、車輛,、船舶,、壓力容器等。Q代表的是這種材質(zhì)的屈服強(qiáng)度,，后面的345，就是指這種材質(zhì)的屈服值,，在345MPa左右,。并會(huì)隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。
. O7 M$ v' S" `9 d
0 y1 V" c1 I5 [        Q345綜合力學(xué)性能良好,，低溫性能尚可,，塑性和焊接性良好，用做中低壓容器,、油罐,、車輛、起重機(jī),、礦山機(jī)械,、電站、橋梁等承受動(dòng)載荷的結(jié)構(gòu),、機(jī)械零件,、建筑結(jié)構(gòu)、一般金屬結(jié)構(gòu)件,，熱軋或正火狀態(tài)使用,，可用于-40℃以下寒冷地區(qū)的各種結(jié)構(gòu)。
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級(jí)別分類

       Q345按等級(jí)可分為Q345A,，Q345B,，Q345C,，Q345D，Q345E,。它們所代表的,，主要是沖擊的溫度有所不同。

        Q345A級(jí),，是不做沖擊;
* x% Q4 t+ @% A; ]) C
, Y$ l" T' P9 G6 X/ c# s! J& M! v        Q345B級(jí),，是20度常溫沖擊;
8 p/ T( l* ?( b0 L
        Q345C級(jí)，是0度沖擊;

: w, J8 S$ I  c2 z        Q345D級(jí),，是－20度沖擊;
3 p2 W  v0 D8 u! a
        Q345E級(jí),，是－40度沖擊。
  Q3 M7 Q# Z: K/ n2 I
        在不同的沖擊溫度,，沖擊的數(shù)值也有所不同,。


6 r  ~0 B3 d1 @# U% h

化學(xué)成分

3 a7 i- g# E; A1 k9 j8 W
0 a  q) b% P& ^& s            Q345A：C≤0.20,Mn ≤1.7，Si≤0.55,，P≤0.045,，S≤0.045，V 0.02~0.15,；

) }/ T& }/ y, @8 b! r            Q345B：C≤0.20,，Mn≤1.7，Si≤0.55,，P≤0.040,，S≤0.040，V 0.02~0.15,；
9 t9 N6 e3 Y* M. p
            Q345C：C≤0.20,，Mn≤1.7，Si≤0.55,，P≤0.035,，S≤0.035，V 0.02~0.15,，Al≥0.015,；
5 C- ?5 l4 {( w: u8 I4 @
/ V$ K- y8 x3 _) y1 X            Q345D：C≤0.20，Mn≤1.7,，Si≤0.55,，P≤0.030，S≤0.030,，V 0.02~0.15,，Al≥0.015；

7 M% k$ n/ y9 d3 w8 p  [1 C: G            Q345E：C≤0.20，Mn≤1.7,，Si≤0.55,，P≤0.025，S≤0.025,，V 0.02~0.15,，Al≥0.015。
; i3 Z/ N$ [4 G$ E; c5 Z* p
. h+ w( \5 _* E5 f. M( d* p2 ~0 a/ z& |+ ^

對(duì)比16Mn

( J9 ~0 \& T, n* @; \
/ Q% }. b+ E9 k! S9 p0 u7 L) e3 h             Q345鋼是老牌號(hào)的12MnV,、14MnNb,、18Nb、16MnRE,、16Mn等多個(gè)鋼種的替代,，而并非僅替代16Mn鋼一種材料。在化學(xué)成分上,，16Mn與Q345也不盡相同,。

            更重要的是兩種鋼材按屈服強(qiáng)度的不同而進(jìn)行的厚度分組尺寸存在較大差異，而這必將引起某些厚度的材料的許用應(yīng)力的變化,。因此,，簡單地將16Mn鋼的許用應(yīng)力套用在Q345鋼上是不合適的,而應(yīng)根據(jù)新的鋼材厚度分組尺寸重新確定許用應(yīng)力。

  |! N* x' W& X/ O, m! a            Q345鋼的主要組成元素比例與16Mn鋼基本相同,，區(qū)別是增加了V,、Ti、Nb微量合金元素,。少量的V,、Ti、Nb合金元素能細(xì)化晶粒,，大大提高了鋼的韌性，鋼的綜合機(jī)械性能得到較大提高,。

- ^) y  q5 z2 o! O$ l  l4 \+ N! \3 R             也正因?yàn)槿绱�,，鋼板的厚度才可以做得更大一些。因此,，Q345鋼的綜合機(jī)械性能應(yīng)當(dāng)優(yōu)于16Mn鋼,，特別是它的低溫性能更是16Mn鋼所不具備的。Q345鋼的許用應(yīng)力略高于16Mn鋼,。
, i6 a. j/ B( ~; o) ]; e: j
( O% P7 n+ q7 k  t: a" b

+ A  h% X: n- ?6 B# @; ~

/ s( P7 u; \; O/ N

8 z4 ?: H) g2 N+ m. v6 n

性能對(duì)比

' w% U! C5 Y: b
          Q345D無縫管力學(xué)性能：

            抗拉強(qiáng)度：490-675屈服強(qiáng)度：≥345 伸長率：≥22

, v) ~  t1 o: n2 [- p            Q345B無縫管力學(xué)性能：
8 H' h' R* t0 j: H3 G4 j8 S
; K  k0 u$ D+ F. g7 p, r" c             抗拉強(qiáng)度：490-675 屈服強(qiáng)度：≥345 伸長率：≥21
5 S" b  @$ G7 c8 l; X  ~1 y; Z
             Q345A無縫管力學(xué)性能：

# `# o: r' U) K6 }             抗拉強(qiáng)度：490-675 屈服強(qiáng)度：≥345 伸長率：≥21

            Q345C無縫管力學(xué)性能：

            抗拉強(qiáng)度：490-675 屈服強(qiáng)度：≥345 伸長率：≥22
3 ^* ?) i  r. J: e6 V  Q: ~; w% M
6 B' e. J6 ~! p4 K0 x7 \* _# O             Q345E無縫管力學(xué)性能：

              抗拉強(qiáng)度：490-675屈服強(qiáng)度：≥345 伸長率：≥22

產(chǎn)品系列

9 y& w$ E, b! l; L  v0 {
: _' p  V( V# Q) y) j  a           Q345D鋼材與Q345A,，B，C鋼相比而言,。低溫沖擊功的試驗(yàn)溫度低,。性能好。含有害物資P,S量比Q345A，B,，C要低,。

/ W' M4 E: Q: x' B市場(chǎng)價(jià)格比Q345A，B,，C要高,。

            Q345d定義：①由Q+數(shù)字+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)組成。它的鋼號(hào)冠以“Q”,，代表鋼材的屈服點(diǎn),，后面的數(shù)字表示屈服點(diǎn)數(shù)值，單位是MPa例如Q235表示屈服點(diǎn)（σs）為235MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼,。
7 u: V7 R$ g( X- ~( w; X
, l5 q3 d- L: \+ O                                    ②必要時(shí)鋼號(hào)后面可標(biāo)出表示質(zhì)量等級(jí)和脫氧方法的符號(hào),。質(zhì)量等級(jí)符號(hào)分別為A、B,、C,、D。
7 w' O: p8 U4 S1 G& `1 C5 E
                          脫氧方法符號(hào)：F表示沸騰鋼,；b表示半鎮(zhèn)靜鋼：Z表示鎮(zhèn)靜鋼,；TZ表示特殊鎮(zhèn)靜鋼，鎮(zhèn)靜鋼可不標(biāo)符號(hào),，即Z和TZ都可不標(biāo),。例如Q235-AF表示A級(jí)沸騰鋼。

                                     ③專門用途的碳素鋼,，例如橋梁鋼,、船用鋼等，基本上采用碳素結(jié)構(gòu)鋼的表示方法,，但在鋼號(hào)最后附加表示用途的字母,。

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Q345（低合金高強(qiáng)度鋼）網(wǎng)上摘錄相關(guān)資料

材料介紹
0 ?: _; \6 ~+ J6 c0 Z7 M. m
6 z" C% P8 ], B# W/ y8 s% O3 Z1. Q345化學(xué)成分如下表（%）：

2.Q345C力學(xué)性能如下表（%）：

機(jī)械性能指標(biāo)      伸長率（%）        試驗(yàn)溫度0℃       抗拉強(qiáng)度MPa     屈服點(diǎn)MPa
7 j, O9 b+ D) a& `
數(shù)值                   ≥22                      ≥34                   470-650           324-259
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- ~) Z% J& s# S
其中壁厚介于16-35mm時(shí)，σs≥325Mpa,；壁厚介于35-50mm時(shí),，σs≥295Mpa

2. Q345鋼的焊接特點(diǎn)

. _, |2 v- }/ k4 H2.1 碳當(dāng)量(Ceq)的計(jì)算

+ M. S" ^: |, s7 M$ y; aCeq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5
$ e. W3 @7 ^& O  j
% }8 P' M- ^0 Z計(jì)算Ceq=0.49%，大于0.45%,，可見Q345鋼焊接性能不是很好,，需要在焊接時(shí)制定嚴(yán)格的工藝措施。

8 @0 P# p2 N0 ?, g2.2 Q345鋼在焊接時(shí)易出現(xiàn)的問題

5 x' A9 P9 n( A$ M2.2.1 熱影響區(qū)的淬硬傾向

9 V+ {7 ?/ Y, x& k+ _( E& A+ [* x& q5 k1 xQ345鋼在焊接冷卻過程中,，熱影響區(qū)容易形成淬火組織-馬氏體,，使近縫區(qū)的硬度提高，塑性下降,。結(jié)果導(dǎo)致焊后發(fā)生裂紋,。

# p  x! E; F* @& G4 S' p+ \2.2.2 冷裂紋敏感性

Q345鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。
$ a& d6 u0 P- B3 T
. S2 m: h. m- E$ w& f7 P焊接施工流程
: _0 \8 Z. P9 v7 X1 v
坡口準(zhǔn)備→點(diǎn)固焊→預(yù)熱→里口施焊→背部清根（碳弧氣刨）→外口施焊 →里口施焊→自檢/專檢→焊后熱處理→無損檢驗(yàn)（焊縫質(zhì)量一級(jí)合格）
& U. g+ P4 T/ r7 \( _, T5 B1 C
7 y: d5 r2 a  H8 C! q3 j: M焊接工藝參數(shù)的選擇

通過對(duì)Q345鋼的焊接性分析，制定措施如下：
* D# v( X# ~2 C& y5 @
1. 焊接材料的選用
) w" U) u3 t, H: u6 P
$ Y8 E) A- d4 D, J由于Q345鋼的冷裂紋傾向較大,，應(yīng)選用低氫型的焊接材料,，同時(shí)考慮到焊接接頭應(yīng)與母材等強(qiáng)的原則，選用E5015 （J507）型電焊條,。

化學(xué)成分見下表（%）：
0 n7 h$ {- N$ @; O& j
2 K; l# h6 `. h& z4 q9 i9 R# X         元素   C               Mn          Si       S              P            Cr         Mo         V          Ti
) i& c4 f: Z- e3 X# n. X
# q' j) r* N5 I4 H* `, f) q         含量    0.071      1.11      0.50  0.009      0.016      0.02     0.01     0.01       0.01



力學(xué)性能見下表：σb/Mpa       σs/Mpa       δ5（%）      Ψ（%）     Akv/J-30℃

                                  440              540             31                79               164/114/76

, {% O" v+ ~5 I+ {5 n4 `（抗拉強(qiáng)度應(yīng)該大于屈服）

5 \% g: z8 r% y- o' n" s* u2. 坡口形式：（根據(jù)圖紙和設(shè)備供貨）
; h2 }- i$ \/ f. x1 c
3. 焊接方法：采用手工電弧焊（D）,。

4. 焊接電流：為了避免焊縫組織粗大，造成沖擊韌性下降,，必須采用小規(guī)范焊接,。具體措施為：選用小直徑焊條、窄焊道,、薄焊層,、多層多道的焊接工藝（焊接順序如圖一所示）。焊道的寬度不大于焊條的3倍,，焊層厚度不大于5mm,。第一層至第三層采用Ф3.2電焊條，焊接電流100-130A,；第四層至第六層采用Ф4.0的電焊條,，焊接電流120-180A。

% c, v3 [1 M7 z  a  y5. 預(yù)熱溫度：由于Q345鋼的Ceq>0.45%,，在焊接前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱,，預(yù)熱溫度T0=100-150℃，層間溫度Ti≤400℃,。

8 |+ H# z9 G( |, Y9 H6. 焊后熱處理參數(shù)：為了降低焊接殘余應(yīng)力,，減小焊縫中的氫含量，改善焊縫的金屬組織和性能,，在焊后應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行熱處理,。熱處理溫度為：600-640℃，恒溫時(shí)間為2小時(shí)（板厚40mm時(shí)）,，升降溫速度為125℃/h ,。

現(xiàn)場(chǎng)焊接順序

7 _$ T* n+ L( i' k; n3 v1. 焊前預(yù)熱

在翼緣板焊接前，首先對(duì)翼緣板進(jìn)行預(yù)熱,，恒溫30分鐘后開始焊接。 焊接的預(yù)熱,、層間溫度,、熱處理由熱處理控溫柜自動(dòng)控制，采用遠(yuǎn)紅外履帶式加熱爐片,，微電腦自動(dòng)設(shè)定曲線和記錄曲線,，熱電偶測(cè)量溫度。預(yù)熱時(shí)熱電偶的測(cè)點(diǎn)距離坡口邊緣15mm-20mm。

% l* q: d. i1 e% r6 t$ W2. 焊接

2.1 為了防止焊接變形,，每個(gè)柱接頭采用二人對(duì)稱施焊,，焊接方向由中間向兩邊施焊。在焊接里口時(shí)（里口為靠近腹板的坡口）,，第一層至第三層必須使用小規(guī)范操作,，因?yàn)樗�的焊接是影響焊接變形的主要原因。在焊接一至三層結(jié)束后,，背面進(jìn)行清根,。在使用碳弧氣刨清根結(jié)束后，必須對(duì)焊縫進(jìn)行機(jī)械打磨,，清理焊縫表面滲碳,，露出金屬光澤，防止表層碳化嚴(yán)重造成裂紋,。外口焊接應(yīng)一次焊完,，最后再焊接里口的剩余部分。
5 i+ a1 u. F& d- c
; f) p/ I" m) M# m/ b  n9 Q5 _2.2 當(dāng)焊接第二層時(shí),，焊接方向應(yīng)與第一層方向相反,，以此類推。每層焊接接頭應(yīng)錯(cuò)開15-20mm,。

. X1 U# a- H4 z2.3 兩名焊工在焊接時(shí)的焊接電流,、焊接速度和焊接層數(shù)應(yīng)保持一致。
" ^7 U, h  Y* s" V* u$ o
2 k) v4 |1 {2 B2.4 在焊接中應(yīng)從引弧板開始施焊,，收弧板上結(jié)束,。焊接完成后割掉并打磨干凈。
7 B, W+ o3 X# a
. R. A) W* c$ e' O4 `3. 焊后熱處理：焊口焊接完成后應(yīng)在12小時(shí)內(nèi)進(jìn)行熱處理,。如不能及時(shí)進(jìn)行熱處理應(yīng)采取保溫,、緩冷措施。在進(jìn)行熱處理時(shí),，應(yīng)采用兩根熱電偶測(cè)溫,，熱電偶點(diǎn)焊在焊口的里外側(cè)。

  o/ p" g& B0 H/ p8 ~  S0 A

4. 焊接檢驗(yàn)

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求,，焊口采用超聲波探傷法進(jìn)行檢驗(yàn),，檢驗(yàn)比例為100%。

/ H3 ?& l5 }$ s7 i- N( T4 H' ]現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理
$ m% G% r1 ?/ |  d* O$ r- Y4 M+ p
         1. 編制詳細(xì)的焊接施工作業(yè)指導(dǎo)書,。
% }9 d. O  E% d
         2. 全過程控制焊接工藝是確保質(zhì)量的核心,。
% a3 Z: D  o; d" x1 k8 D  W
         每個(gè)柱接頭的焊接時(shí)，應(yīng)有專人監(jiān)控焊接工藝,，如焊工不按作業(yè)指導(dǎo)書施工應(yīng)立即終止焊接,。在焊接過程中,，熱處理人員應(yīng)全程監(jiān)控層間溫度，如超標(biāo)應(yīng)立即通知焊工暫停,。
3 I; {# W: g6 u: M4 m' v
         3. 提高施工人員質(zhì)量意識(shí)是貫徹焊接工藝的關(guān)鍵

        在施工前,，進(jìn)行全員交底，并且開取施工工藝卡,。交底中詳細(xì)講解焊接工藝特點(diǎn)及嚴(yán)格控制現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝的必要性和控制要點(diǎn),。

9 D7 _$ D" y  c

結(jié)論

         按此焊接工藝措施施工，在現(xiàn)場(chǎng)共焊焊口102道,，經(jīng)無損檢驗(yàn)一次合格率達(dá)到100%,。經(jīng)過實(shí)際施工的驗(yàn)證，此焊接工藝措施不僅能在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)對(duì)Q345鋼的焊接,，而且能夠保證焊接質(zhì)量,。
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