各种高性能钢材和钢材的焊接材料作简要介绍！

钢铁材料广泛应用于船舶、桥梁、建筑、低温储罐、汽车等众多领域。 为了满足不同的需求，开发了具有高强度、高耐腐蚀性、优异的低温韧性等不同特性的高性能钢。 这些钢材应具有被加工和组装成结构的功能。

焊接是钢材装配的重要技术，已发展了电弧焊、电阻焊、激光焊等多种技术。 其中电弧焊比其他方法对高温焊接热源具有更好的控制能力，因此得到广泛应用。 而且，还开发了多种焊接材料来满足钢材的不同性能要求。 本文重点介绍电弧焊，并对各种高性能钢和钢焊接材料进行简要介绍。

1、常用钢材及焊接材料

1）焊接材料的要求

高强度钢材可以使钢材轻量化，从而提高钢结构的运输效率和施工效率。 因此，许多行业对高强度钢材都有需求。 在建筑行业中，已经使用抗拉强度为950MPa的钢材。 TS1.8GPa级钢已用于汽车。 因此，要求相应的焊接材料具有高强度。

在桥梁、造船、汽车等领域，为了解决钢材的腐蚀问题，各种耐腐蚀钢材和表面处理钢材得到了开发并产业化。 因此，钢材的焊接部位也要求降低腐蚀程度。 在造船和建筑行业中，使用的钢板最大厚度已达到100mm，从而导致焊接效率下降。 为了解决这个问题，开发了相应的焊接材料。 在能源领域，LPG、LNG等运输和储存设备需要对应罐内液化温度的极低温韧性。 例如，液化天然气储罐所用的钢材应具有一旦发生脆性裂纹即可阻止裂纹扩展的特性。 此外，针对各种应用领域中使用的钢，还开发了具有高可焊性和高焊接效率的焊接材料。 下面，对典型钢材及焊接材料的特点进行简要介绍。

2）造船业

在全球海运量不断增加的背景下，船舶正向大型化方向发展，以降低运输成本。 其中，大开口集装箱船上甲板上缘钢板厚度超过60毫米。 但厚钢板的抗脆性断裂能力下降，成为船舶的不安全因素。 为此，研制了屈服强度（YS）为460MPa、断裂韧性优异的厚钢板，并于2007年开始使用。随着高强度厚钢板的实际应用，集装箱运输船在集装箱运输船的发展中进一步前进。规模化方向。 已建造超过20000TEU（折算20英尺标准集装箱数量）的大型集装箱船。 厚度大于60mm钢板的焊接方法为高效立式气焊（EGW）。 此外，还开发了高效双电极VEGA焊接及其焊接材料。

原油泄漏造成的海洋污染对于原油运输船来说是一个严重的问题。 国际船级社（IMO）制定的原油船国际法规日趋严格。 IMO于2013年发布的原油船防腐标准采用了日本提出的可以使用耐腐蚀钢作为替代涂层防腐技术的技术。 原油储罐罐底和罐顶的腐蚀机理和腐蚀形式不同。 储罐底部坑坑洼洼，顶部完全腐蚀。 为此，开发了罐底用NSGP-1耐腐蚀钢和上甲板用NSGP-2耐腐蚀钢。 在原油储罐的装配中，除采用对接焊外，还采用角焊来装配加强筋。 因此，不同类型耐腐蚀钢之间的焊接以及耐腐蚀钢与普通造船钢之间的焊接是必要的。 为此，我们开发了全位置焊用药芯焊丝和角接焊用药芯焊丝，保证焊接接头良好的耐腐蚀性能，并对焊接材料进行了系列化。

3）建筑业

随着高层、大跨度建筑的发展，建筑柱的强度不断增强。 目前，柱用钢板的屈服强度已超过YS630MPa水平。 高强度厚钢板箱形柱隔板的高效立式焊接方法是电渣焊（ESW）。 有时钢板最大厚度为100mm，焊缝能量超过100kJ/mm。 本案采用的无监控焊接技术是单电极、双电极非熔化电极导体电渣焊（SESNET）和焊接材料并用。 箱形柱的角部采用埋弧焊（SAW），已开发出YS500MPa级以下、板厚60mm以下的焊接材料，一次焊接就能保证焊接件的性能经过。

梁、柱等钢结构的装配一般采用熔化极气体保护焊（GMAW），多采用实芯焊丝。 实心焊丝的优点是焊接熔深大、熔渣少。 但与药芯焊丝相比，实芯焊丝存在焊接飞溅大、电弧稳定性差等焊接作业性差的缺点。 如今，兼具高焊接质量和良好焊接作业性的金属药芯药芯焊丝，最大焊接强度等级为YS690MPa，已实现商品化。

近年来，使用机器人的焊接自动化得到推广，并开发出了送丝稳定、焊接飞溅小的优良焊接材料。

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4）桥梁建设行业

高性能桥梁钢（SBHS）可以降低桥梁建设成本，比传统桥梁钢强度更高，具有更好的加工性和焊接性，于2008年纳入JIS标准。SBHS钢是耐候桥梁钢，屈服强度为400、500 和 700MPa。 耐候钢是添加Cu、Ni、Cr等元素，在钢材表面形成一层富含​​这些元素的致密保护锈层，从而延缓钢材腐蚀的一类钢。 各种SBHS钢可采用实芯焊丝（SMAW）、药芯焊丝（GNAW）和埋弧焊丝。

为了防止腐蚀，许多桥梁在使用前都进行了涂漆。 但在大气盐份较多的沿海地区和涂有防冻剂的地区，桥梁涂层薄弱部位和涂层缺陷部位可能会出现涂层剥落和钢板减薄的情况。 重新喷漆和维修会导致维护成本增加。 现在，可降低桥梁等公共基础设施的生命周期成本（LCC）的延长重涂期钢（CORSPACE钢）已被开发并投入实际使用。 CORSPACE之所以具有优异的耐腐蚀性能，延长重涂周期，是因为钢中添加了Sn以及钢良好的焊接加工性。 CORSPACE 不仅适用于桥梁，还适用于许多领域。 为此，开发了与 CORSPACE 结合使用的 SMAW、GNAW 和 SAW 专用焊接材料。 新开发的焊接材料（SF-1·PX）的焊缝金属厚度减少量仅为普通焊接材料焊缝金属厚度减少量的1/4。

电弧焊常用于连接结构钢、高强度钢和低温钢。 满足各行业焊接特性要求的焊接材料已系列化。 为了减轻环境负荷、降低公共设施的全生命周期成本，钢材正向高强度、高耐蚀、高低温韧性等高性能方向发展。 钢结构的性能往往取决于焊接件的性能。 为了提高焊接件的健全性和可靠性，应进一步推动钢材和焊接材料的技术进步。

本文为部分内容。 全文参见《世界金属导报》第19期B12期。

▲《世界金属导报》第19期B12