采用650℃加热温度、空冷和石棉布缓冷两种冷却方式对耐候桥梁钢Q345qDNH进行火焰矫正试验,对火焰矫正处理后的试样进行显微组织观察和力学性能检测.试验结果表明:上述两种火焰矫正工艺可以使钢板的显微组织保持不变而晶粒明显细化,且不产生脆硬相;火焰矫正后试样的屈服强度、塑性和韧性略有提高,硬度略有降低;与石棉布缓冷相比,空冷后钢板组织更为细小.在实际应用时,可采用650℃保温+空冷工艺对焊后变形的耐候桥梁钢Q345qDNH进行矫正.

分别采用CO2气体保护焊和埋弧焊两种焊接方式对20 mm厚的稀土高性能桥梁钢Q345qENH钢板进行焊接,研究焊接接头的显微组织和力学性能.结果表明:两种接头焊缝的组织均为先共析铁素体+针状铁素体+粒状贝氏体,细晶热影响区组织均为铁素体+粒状贝氏体,CO2气体保护粗晶热影响区组织为贝氏体+少量粒状贝氏体,埋弧焊粗晶热影响区组织为贝氏体;两种接头具有良好的拉伸性能、冲击性能、冷弯性能,热影响区硬度最高,但满足桥梁钢技术标准要求,焊接接头冷裂纹倾向小,可焊性好.

利用膨胀法并结合金相法,采用相变仪Formast-F测定了800 MPa级水电工程用低焊接裂纹敏感性钢的临界点相变温度和连续冷却转变静态CCT曲线,并研究了冷却速度对显微组织的影响.结果表明:试验钢Ac1 为675℃,Ac3 为875℃,Ar1 为 615℃,Ar3 为 739℃;当冷速小于 0.25℃/s 时,转变产物为铁素体(F)+珠光体(P)+少量贝氏体(B);当冷速在0.25～1℃/s时,相变产物为铁素体(F)+贝氏体(B);当冷速在1～5℃/s时,转变产物为贝氏体(B);当冷速在5～20℃/s时,转变产物为贝氏体(B)+马氏体(M);当冷速大于20℃/s时,转变产物为马氏体(M).

采用低碳、低碳当量(Ceq)、低焊接裂纹敏感性指数(Pcm)的合金体系路线,利用100 kg真空感应炉进行试验钢冶炼,在TMCP及调质的工艺下在实验室研制800 MPa级水电工程用低焊接裂纹敏感性钢.对试验钢的强度、冲击及弯曲等力学性能进行了检测,并利用光学显微镜(OM)和场发射扫描电镜(SEM)对试验钢的显微组织及断口形貌进行分析.结果表明,试验钢室温显微组织为回火索氏体,各项力学性能优良,试验钢屈服强度、抗拉强度、断后伸长率分别为788 MPa、842 MPa、18.1％,-40℃低温冲击吸收功为197 J,强韧性匹配好,焊接裂纹敏感指数低,满足使用性能要求.

针对大跨度、高强度、轻量化桥梁钢的高品质要求,采用低碳、低裂纹敏感性成分设计路线和控轧控冷工艺,研制了一种新型高性能桥梁钢.添加耐候元素Cu、Cr、Ni以保证钢板耐蚀性,添加稀土 Ce来进一步提高钢板的低温冲击韧性及耐蚀性.结果表明:新型桥梁钢的再结晶轧制区铸坯开轧温度为1150～1190℃,非再结晶轧制区终轧温度控制在820～870℃;钢板的冷却速率为6～10℃/s,终冷温度为630～650℃.显微组织为珠光体和铁素体,强度、塑性、冷弯及低温冲击韧性均满足标准要求.添加稀土 Ce后,试验钢的平均腐蚀速率由51.8 μm/a降至34.50 μm/a.

通过稀土微合金化成分体系、TMCP+回火工艺设计,研制Q370qENH稀土耐候桥梁钢.采用两阶段轧制模式,粗轧阶段开轧温度1 150～1 190℃,精轧阶段开轧温度≥1 100℃,终轧温度控制在780～820℃之间,轧后进行550～620℃高温回火.轧态和回火态显微组织均为细晶粒铁素体+珠光体,但回火态基体上有弥散的第二相NbC颗粒存在;试验钢板具有良好的强韧性、冷成型性能及耐腐蚀性能,尤其是-40℃低温冲击性能优异;试验钢板中的夹杂物仅为细小Ds类夹杂物,表明稀土通过净化钢液、改性夹杂,可以改善试验钢的低温冲击韧性及耐腐蚀性能.

通过对包钢生产的桥梁钢Q345 qDNH进行斜Y型坡口焊接裂纹试验、热影响区最高硬度试验及刚性对接试验,试验结果表明:20 mm厚的Q345qDNH桥梁钢冷裂纹敏感性不大,在实际焊接过程中采用不预热或者50℃的预热温度制度,可以避免Q345 qDNH桥梁钢冷裂纹的产生.

采用低碳、铌钛微合金化成分设计及控轧控冷工艺,在包钢2250 mm热轧生产线成功开发出高强度旋挖钻机钻杆用热轧卷板,该钢屈服强度≥550 MPa,抗拉强度≥650 MPa,断后伸长率≥25％,-20℃纵向全尺寸冲击功≥100 J,强韧性匹配良好,具有良好的低温冲击性能、冷弯性能和焊接性能,能够满足客户旋挖钻机钻杆用热轧卷板的技术要求.实现了包钢高强度旋挖钻机钻杆用热轧卷板产品的批量生产及供货.