摘要： 簡明闡述了高強度、高韌性、綜合性能穩(wěn)定的超低碳貝氏體 Q550CFD 鋼特點，進行了焊接性能試驗并在離通風機上得以實際應用。

關(guān)鍵詞：離心式通風機；超低碳貝氏體鋼；焊接；葉輪

中圖分類號： TG44 文獻標識碼： B

The application of javascript:showjdsw(’jd_t’,’j_’)">ultra-low carbon bainite steel in centrifugal fan

Abstract: this paper has briefly specified the characteristics of javascript:showjdsw(’jd_t’,’j_’)">ultra-low carbon bainite Q550CFD steel , which are high strength, high toughness , and comprehensive properties stability. The welding performance test is carried out and it has applied in centrifugal compressor.

Key words: centrifugal compressor; javascript:showjdsw(’jd_t’,’j_’)">ultra-low carbon bainite steel ; welding; impeller

0　 引言

　　離心通風機廣泛應用在建材、冶金、電力、化工等各個領(lǐng)域。隨著風機市場需求向高參數(shù)化、大型化發(fā)展，這就對風機產(chǎn)品采用的材料及制造工藝提出了更高、更新的要求，風機葉輪的制造必須要選用高強度、高韌性綜合性能穩(wěn)定，可焊性好的材料以確保產(chǎn)品的設(shè)計需要，運行安全可靠。

1　 超低碳貝氏體鋼的特性

　　超低碳貝氏體鋼是國際上近20年來，發(fā)展起來的高純凈度、高強度、高韌性、焊接性能優(yōu)良的新鋼系，被稱譽為21世紀鋼種，它是現(xiàn)代冶金生產(chǎn)技術(shù)與物理冶金研究成果相結(jié)合的產(chǎn)物。鋼的碳含量很低，因此碳的危害、碳化物析出的影響等問題基本消除，具有低的碳當量和較低的焊接裂紋敏感性，可以實現(xiàn)焊前不預熱或低溫預熱、焊后不熱處理，熱影響粗晶區(qū)在各種冷卻條件下均能得到極高韌性，鋼材韌性明顯高于同強度級別的普通微合金鋼。屬低焊接裂紋敏感性高強度鋼，國際上稱為CF鋼。這類鋼在發(fā)達國家的石油天燃氣管線、工程機械、海洋設(shè)施、橋梁、壓力容器等領(lǐng)域得到了廣泛的應用[1]。

　　焊接性能的好壞是評價鋼材使用性能的主要標志之一[2]。超低碳貝氏體鋼除了強度和綜合性能優(yōu)于普通的低合金鋼以外，良好的焊接性是在葉輪制造上應用的必要條件。鋼材本身的性能、與之配套的焊接材料和正確的焊接工藝，是超低碳貝氏體鋼在風機上應用的3個重要因素。

　　Q550CFD 鋼技術(shù)指標見表1和表2。

表1 Q550CFD鋼的化學成分

C

Si

Mn

P

S

Pcm

不 大 于

0.08

0.50

1.80

0.020

0.010

0.25

為保證鋼板的性能可添加V、Nb、Ti、Cr、Cu、Ni、Mo、B等合金元素，具體含量在質(zhì)量證明書中注明。

. 表2 Q550CFD 鋼的力學性能

厚度/mm

屈服強度/（N/mm2）

抗拉強度/（N/mm2）

伸長率/%

彎曲180°

d=彎心直徑

a=試樣厚度

沖擊功Akv/J

縱向

交貨狀態(tài)

≤50

≥550

670～830

≥16

d=3a

-20℃

≥47

TMCP加回火

注：（1）鋼的牌號表示方法：屈服點的漢語拼音字母（Q）、屈服強度數(shù)值、國際上代表低焊接裂紋敏感性的英文字母CF（crack free的縮寫）及質(zhì)量等級符號（C、D、E）組成，其中D為沖擊值-20℃的。

（2）TMCP為鋼板交貨狀態(tài)，溫度-形變控軋控冷。

（3）Pcm為焊接裂紋敏感性指數(shù)，Pcm（%）=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B 。

2 Q550CFD 鋼斜Y型坡口抗裂性試驗

2.1 試驗方法與標準

　　采用富氬氣體保護方法，參照GB/T4675.1《焊接性試驗斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法》標準，進行了斜Y型坡口焊接裂紋試驗。

２.2 試驗結(jié)果

　　對于屈服強度500MPa級以上的鋼，焊接時一般都需要進行100～150℃或經(jīng)更高的溫度預熱后焊接。由于Q550CFD屬于低焊接裂紋敏感性高強度鋼，實際碳當量小于0.40%、焊接裂紋敏感性指數(shù)遠遠小于0.25%，所以在試驗中沒有進行預熱，在室溫下焊接，空氣中自然冷卻，試件焊后放置48h以后解剖試件、加工試樣，觀測裂紋率，試驗結(jié)果見表3。

表3 斜Y型坡口焊接裂紋試驗結(jié)果

鋼號

板厚/mm

焊接方法

試件溫度/℃

表面裂紋率

根部裂紋率

斷面裂紋率

Q550CFD

20

富氬氣體保護焊

5

0

0

0

　　從試驗結(jié)果上看，試件未預熱，試驗條件又很嚴格，表面、根部、斷面裂紋率均為0，證明Q550CFD鋼抗裂性能良好。

３ Q550CFD 鋼氣體保護焊焊接工藝性試驗

　　焊接試板長度方向為軋向，試板鋼板厚20mm，長為500mm,寬為300mm。坡口型式：60°V型、1mm鈍邊、間隙2～3mm。預留反變形量，正面焊接后，將反面機械清根后焊接，焊接工藝參數(shù)見表4。

　　焊接接頭性能試驗結(jié)果見表5。

表4 　Q550CFD 鋼氣體保護焊焊接工藝參數(shù)

焊接材料

保護氣體

焊接電流/A

電弧電壓/V

層間溫度/℃

氣體流量/L/min

焊接速度cm/s

強度級別為550MPa

直徑φ1.2

Ar80%

+CO220%

220～260

23～28

＜150

18～20

0.5

表5 焊接接頭性能試驗結(jié)果

抗拉強度/（N/mm2)

180°彎曲d=3a

Akv(-20℃)/J

710

側(cè)彎合格

焊縫

65

　　昨日，市科技局向社會公示2010年度中山市科技獎擬獎項目，包括科技重大貢獻獎1人、產(chǎn)學研合作獎3家、科技進步獎89項等。公示之日起20日內(nèi)可受理書面異議，異議應當簽署真實姓名或加蓋單位公章，并注明聯(lián)系方式，受理地址是市政府729室，市科技局產(chǎn)學研結(jié)合與科技服務(wù)管理科。

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