【模具焊絲】應(yīng)用領(lǐng)域穩(wěn)步擴(kuò)大的TMCP技術(shù)

時(shí)間：2021-03-19作者：河北晶浩焊接材料有限公司瀏覽：183

中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng) TMCP鋼較初應(yīng)用于造船業(yè)，后來(lái)擴(kuò)大到所有使用厚鋼板的領(lǐng)域。TMCP鋼的應(yīng)用范圍之所以如此廣闊是因?yàn)門(mén)MCP鋼所具有的高強(qiáng)度高韌性的特點(diǎn)，使其能滿(mǎn)足厚板各種應(yīng)用領(lǐng)域的不同要求，從而自然就使TMCP鋼的應(yīng)用范圍擴(kuò)大了。

TMCP的發(fā)展和工藝原理　　TMCP(Thermo Mechanical Control Process：熱機(jī)械控制工藝)就是在熱軋過(guò)程中，在控制加熱溫度、軋制溫度和壓下量的控制軋制(CR Control Rolling)的基礎(chǔ)上，再實(shí)施空冷或控制冷卻(加速冷卻／ACC：Accelerated Cooling)的技術(shù)總稱(chēng)。 TMCP工藝是當(dāng)今高性能鋼材主要生產(chǎn)手段，是提高鋼材的強(qiáng)度、韌性和焊接性的一種控制工藝技術(shù)。20世紀(jì)60年代，是石油能源開(kāi)發(fā)的高峰期，在一些高寒地帶必須使用低溫韌性好的高強(qiáng)度管線(xiàn)鋼，當(dāng)時(shí)，日本的鋼鐵公司傾注全力，借助于較新型厚板軋機(jī)設(shè)備在短時(shí)間內(nèi)利用控制軋制技術(shù)成功地開(kāi)發(fā)了這種管線(xiàn)鋼。20世紀(jì)70年代，人們經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)僅僅靠傳統(tǒng)的控軋使相變組織微細(xì)化還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要通過(guò)冷卻來(lái)控制相變本身。80年代初，日本首先建立了在線(xiàn)冷速系統(tǒng)，這是一個(gè)既能提高強(qiáng)度而又無(wú)損于韌性的措施 ?？刂评鋮s是從Ar3以上的溫度開(kāi)始水冷，在相變終了溫度附近(550～500℃)結(jié)束，然后進(jìn)行空冷。控制冷卻將空冷時(shí)生成的珠光體變成微細(xì)分散的貝氏體，這樣控軋后進(jìn)行控冷的組織是細(xì)晶鐵素體和微細(xì)彌散型貝氏體的混合組織，鐵素體晶粒的細(xì)化與貝氏體比率的增加可在提高強(qiáng)度的同時(shí)改善延伸性。控冷能獲得細(xì)化效果的具體原因在于：控軋后引入加速冷卻控制，可降低奧氏體的相變溫度，過(guò)冷度增大，增大γ—α相變驅(qū)動(dòng)力，使α相從更多的形核點(diǎn)生成，同時(shí)抑制α晶粒的長(zhǎng)大，而且由于冷卻速度增加，阻止或延遲了碳、氮化物在冷卻過(guò)程中的過(guò)早析出，因而易于生成較加彌散的析出物。進(jìn)一步提高微合金化鋼冷卻速度，可形成貝氏體或針狀鐵素體，進(jìn)一步改善鋼的強(qiáng)韌性。總之，TMCP技術(shù)是通過(guò)控制軋制溫度和軋后冷卻速度、冷卻的開(kāi)始溫度和終止溫度，來(lái)控制鋼材高溫的奧氏體組織形態(tài)以及控制相變過(guò)程，較終控制鋼材的組織類(lèi)型、形態(tài)和分布，提高鋼材的組織和力學(xué)性能?！　MCP的應(yīng)用　　自20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)出TMCP技術(shù)以來(lái)，經(jīng)歷了20多年的時(shí)間，在這期間TMCP的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，目前已成為生產(chǎn)厚板不可或缺的技術(shù)。TMCP鋼與常規(guī)軋制鋼和正火鋼相比，它不依賴(lài)合金元素，通過(guò)水冷控制組織，可以達(dá)到高強(qiáng)度和高韌性的要求，而且在碳當(dāng)量較低的情況下能夠生產(chǎn)出相同強(qiáng)度的鋼材，因此可以降低或省略焊接時(shí)的預(yù)熱溫度；碳當(dāng)量低又可以降低焊接熱影響區(qū)的硬度，不容易形成因顯微偏析而產(chǎn)生的局部硬化相，*保證焊接部位的韌性。目前，其應(yīng)用領(lǐng)域除了造船領(lǐng)域外，還涉及了海洋結(jié)構(gòu)件、管線(xiàn)管和建筑、橋梁等各種領(lǐng)域。另外，TMCP還是一項(xiàng)節(jié)約合金和能源的工藝。從環(huán)保方面來(lái)看，它也是一項(xiàng)意義深遠(yuǎn)的技術(shù)?！　? 船板　　TMCP鋼首先是在造船領(lǐng)域*擴(kuò)大應(yīng)用的，TMCP鋼的出現(xiàn)促進(jìn)了高強(qiáng)度鋼(HT)的擴(kuò)大應(yīng)用。從大型油船中高強(qiáng)鋼的使用量變化來(lái)看，隨著TMCP鋼的出現(xiàn)，高強(qiáng)鋼的使用量已由原來(lái)的20％～30％提高到60％～70％，而且甚至還使用了屈服強(qiáng)度為390MPa級(jí)的鋼。由于提高了高強(qiáng)鋼的使用比例和采用高屈服強(qiáng)度的鋼，因此能大幅度減輕船舶的自重和節(jié)能，為提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保做出了很大的貢獻(xiàn)。 從實(shí)際生產(chǎn)的結(jié)果也可說(shuō)明用TMCP工藝生產(chǎn)的船板具有高強(qiáng)度和良好的低溫韌性，完全可以代替正火處理，而且TMCP具有較低的碳當(dāng)量（Ceq），易于焊接。 芬蘭采用TMCP技術(shù)， 生產(chǎn)了NVE360、NVE400、NVE500的產(chǎn)品，用于破冰船，NVE500 的Ceq僅為0.40%。另外，從提高運(yùn)送效率的觀點(diǎn)來(lái)看，集裝箱船的大型化**了顯著的發(fā)展，裝載量**過(guò)6000個(gè)集裝箱的大型集裝箱船已應(yīng)用于實(shí)際。這就要求其船體的船舷外板和艙口擋板等重要構(gòu)件使用板厚**過(guò)60mm、屈服強(qiáng)度為390MPa級(jí)的鋼，并能進(jìn)行350～450kJ／cm的**大線(xiàn)能量焊接，開(kāi)發(fā)這種鋼種也是以TMCP為基礎(chǔ)，通過(guò)防止焊接熱影響區(qū)(HAZ)顯微組織粗大化技術(shù)的組合，對(duì)船體用鋼進(jìn)行開(kāi)發(fā)。TMCP鋼在厚鋼板、高強(qiáng)度和大線(xiàn)能量焊接鋼的開(kāi)發(fā)應(yīng)用上具有顯著優(yōu)勢(shì)。　　2 海洋結(jié)構(gòu)　　近年來(lái)，海底能源資源的開(kāi)發(fā)地點(diǎn)正在向深海域、北海北部和北極海等寒冷海域推移。海洋結(jié)構(gòu)件的建造也隨之大型化，同時(shí)由于所處的環(huán)境也非常嚴(yán)酷，因此使用鋼材的厚度變得較厚、韌性較高，使用鋼材的屈服強(qiáng)度由355MPa級(jí)向420MPa級(jí)發(fā)展，尤其是較近還使用了屈服強(qiáng)度500MPa級(jí)的鋼。為進(jìn)一步提高海洋結(jié)構(gòu)件用鋼板安全可靠性，評(píng)價(jià)破壞韌性，使用了接頭部的CTOD值(Crack Tip Opening Displacement：裂紋**開(kāi)口位移)作為評(píng)價(jià)韌性的指標(biāo)，例如要求在-10℃時(shí)CTOD的值為0．25mm的情況增多，為適應(yīng)這種要求，必須應(yīng)用TMCP技術(shù)。日本研制生產(chǎn)的屈服強(qiáng)度420MPa的鋼（符合API 2WGr.60），厚度40～70mm，焊后熱處理Akv（-40℃）280J，且FATT 達(dá)到-90℃～-100℃、Akv150J，用于海洋平臺(tái)；利用TMCP技術(shù)，還開(kāi)發(fā)了氧化物彌散分布的屈服強(qiáng)度500MPa的海洋平臺(tái)用鋼?！　? 管線(xiàn)用鋼　　在高強(qiáng)度和高韌性管線(xiàn)管的開(kāi)發(fā)中充分利用了TMCP技術(shù)，同時(shí)還廣泛應(yīng)用于耐酸性氣體的管線(xiàn)管的生產(chǎn)。為降低酸性環(huán)境下的氫誘發(fā)裂紋(HIC)，應(yīng)減少會(huì)導(dǎo)致HIC產(chǎn)生的[S]，并通過(guò)添加Ca來(lái)控制硫化物的形態(tài)，同時(shí)減少對(duì)HIC敏感的硬化組織區(qū)。采用TMCP可進(jìn)行低C和低合金的成分設(shè)計(jì)，進(jìn)而在連鑄時(shí)可降低[Mn]等在板厚中心部的合金偏析量，尤其是在生產(chǎn)厚板時(shí)采用加速冷卻可以抑制[C]向板厚中心部的擴(kuò)散等，因此TMCP對(duì)提高抗HIC能力是不可或缺的工藝，TMCP鋼已應(yīng)用于許多耐酸性氣體的管線(xiàn)管項(xiàng)目。用控軋控冷技術(shù)生產(chǎn)的X70管線(xiàn)鋼，鋼板組織以針狀鐵素體為主，綜合性能完全符合管線(xiàn)工程要求，已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的西氣東輸工程上。高強(qiáng)管線(xiàn)管的應(yīng)用，使我國(guó)天然氣干線(xiàn)工作壓力從6.4MPa提高到10MPa，較大地節(jié)約了材料成本并提高了管線(xiàn)輸送壓力，凸現(xiàn)了高鋼級(jí)管線(xiàn)管建設(shè)長(zhǎng)距離管線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。在西氣東輸二線(xiàn)工程中，運(yùn)用TMCP工藝優(yōu)勢(shì)，將會(huì)生產(chǎn)較**別的管線(xiàn)鋼，使天然氣干線(xiàn)輸送壓力可能達(dá)到12MPa或較高，進(jìn)一步體現(xiàn)使用高強(qiáng)管線(xiàn)鋼的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。　　4 建筑用鋼　　日本是多地震之國(guó)，從抗震性的觀點(diǎn)來(lái)看，高層建筑物一般使用高強(qiáng)度低屈服比鋼，它是利用鋼材的塑性變形能夠吸收地震的能量。為達(dá)到低屈服比，必須控制軟質(zhì)鐵素體的百分率及其粒度。在生產(chǎn)高強(qiáng)度低屈服比鋼時(shí)，有軋制后緩慢控制冷卻的方法和將冷卻開(kāi)始溫度控制在Ar3點(diǎn)以下的方法等，這些都是充分利用了TMCP技術(shù)。新日鐵采用氧化鈦和氮化鈦彌散分布技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)HTUFF－Super HAZ Toughness Technology with Fine Microstructure Imparted by Fine Particles）開(kāi)發(fā)了490MPa、520MPa、590MPa系列抗震建筑用鋼，較大厚度100mm， 焊接熱輸入可達(dá)1000KJ/cm，局部脆化減弱。隨著高層建筑安全性越來(lái)越受重視，低屈強(qiáng)比鋼種的應(yīng)用會(huì)較加廣泛。

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