一、基本介紹
GBT-1591-2018-低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，Q355是一種鋼材的材質(zhì)（Q355B鋼是碳素結(jié)構(gòu)鋼)。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355，就是指這種材質(zhì)的屈服值，在355兆帕左右。并會隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。
Q355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)。
級別分類
Q355按等級可分為Q355A，Q355B，Q355C，Q355D，Q355E。它們所代表的，主要是沖擊的溫度有所不同。
Q355A級，是不做沖擊;
Q355B級，是20度常溫沖擊;
Q355C級，是0度沖擊;
Q355D級，是－20度沖擊;
Q355E級，是－40度沖擊。
在不同的沖擊溫度，沖擊的數(shù)值也有所不同。
化學(xué)成分
Q355A：C≤0.20,Mn ≤1.7，Si≤0.55，P≤0.045，S≤0.045，V 0.02~0.15；
Q355B：C≤0.20， Mn ≤1.7，Si≤0.55，P≤0.040，S≤0.040，V 0.02~0.15；
Q355C：C≤0.20，Mn ≤1.7，Si≤0.55，P≤0.035，S≤0.035，V 0.02~0.15，Al≥0.015；
Q355D：C≤0.20，Mn ≤1.7，Si≤0.55，P≤0.030，S≤0.030，V 0.02~0.15，Al≥0.015；
Q355E：C≤0.20，Mn ≤1.7，Si≤0.55，P≤0.025，S≤0.025，V 0.02~0.15，Al≥0.015；
對比16Mn
Q355鋼是老牌號的12MnV、14MnNb、18Nb、16MnRE、16Mn等多個鋼種的替代，而并非僅替代16Mn鋼一種材料。在化學(xué)成分上，16Mn與Q355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Q355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。
Q355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。也正因為如此，鋼板的厚度才可以做得更大一些。因此，Q355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。Q355鋼的許用應(yīng)力略高于16Mn鋼。
性能對比 Q355D無縫管力學(xué)性能：
抗拉強(qiáng)度：490-675屈服強(qiáng)度：≥355 伸長率：≥22
Q355B無縫管力學(xué)性能：
抗拉強(qiáng)度：490-675 屈服強(qiáng)度：≥355 伸長率：≥21
Q355A無縫管力學(xué)性能：
抗拉強(qiáng)度：490-675 屈服強(qiáng)度：≥355 伸長率：≥21
Q355C無縫管力學(xué)性能：
抗拉強(qiáng)度：490-675 屈服強(qiáng)度：≥355 伸長率：≥22
Q355E無縫管力學(xué)性能：
抗拉強(qiáng)度：490-675屈服強(qiáng)度：≥355 伸長率：≥22
產(chǎn)品系列 Q355D鋼材與Q355A，B，C鋼相比而言。低溫沖擊功的試驗溫度低。性能好。含有害物資P,S量比Q355A，B，C要低。
市場價格比Q355A，B，C要高 Q355d定義
①由Q+數(shù)字+質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號組成。它的鋼號冠以“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235 MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼。
②必要時鋼號后面可標(biāo)出表示質(zhì)量等級和脫氧方法的符號。質(zhì)量等級符號分別為A、B、C、D。脫氧方法符號：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，即Z和TZ都可不標(biāo)。例如Q235-AF表示A級沸騰鋼。
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，但在鋼號最后附加表示用途的字母。
Q355（低合金高強(qiáng)度鋼）網(wǎng)上摘錄相關(guān)資料
材料介紹
1. Q355化學(xué)成分如下表（%）：
Q355C力學(xué)性能如下表（%）：
其中壁厚介于16-35mm時，σs≥325Mpa；壁厚介于 35-50mm時，σs≥295Mpa
2. Q355鋼的焊接特點(diǎn)
2.1 碳當(dāng)量(Ceq)的計算
Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5
計算Ceq=0.49%，大于0.45%，可見Q345鋼焊接性能不是很好，需要在焊接時制定嚴(yán)格的工藝措施。
2.2 Q355鋼在焊接時易出現(xiàn)的問題
2.2.1 熱影響區(qū)的淬硬傾向
Q345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。
2.2.2 冷裂紋敏感性
Q345鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。
二、焊接施工流程
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（焊縫質(zhì)量一級合格）
三、焊接工藝參數(shù)的選擇
通過對Q355鋼的焊接性分析，制定措施如下：
1. 焊接材料的選用
由于Q355鋼的冷裂紋傾向較大，應(yīng)選用低氫型的焊接材料，同時考慮到焊接接頭應(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（%）：
力學(xué)性能見下表：
（抗拉強(qiáng)度應(yīng)該大于屈服）
2. 坡口形式：（根據(jù)圖紙和設(shè)備供貨）
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。
5. 預(yù)熱溫度：由于Q355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℃。
6. 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)對焊縫進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為：600-640℃，恒溫時間為2小時（板厚40mm時），升降溫速度為125℃/h 。
四、現(xiàn)場焊接順序：
1. 焊前預(yù)熱
在翼緣板焊接前，首先對翼緣板進(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控制，采用遠(yuǎn)紅外履帶式加熱爐片，微電腦自動設(shè)定曲線和記錄曲線，熱電偶測量溫度。預(yù)熱時熱電偶的測點(diǎn)距離坡口邊緣15mm-20mm。
2. 焊接
2.1 為了防止焊接變形，每個柱接頭采用二人對稱施焊，焊接方向由中間向兩邊施焊。在焊接里口時（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，因為它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。
2.2 當(dāng)焊接第二層時，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)錯開15-20mm。
2.3 兩名焊工在焊接時的焊接電流、焊接速度和焊接層數(shù)應(yīng)保持一致。
2.4 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。
3. 焊后熱處理：焊口焊接完成后應(yīng)在12小時內(nèi)進(jìn)行熱處理。如不能及時進(jìn)行熱處理應(yīng)采取保溫、緩冷措施。在進(jìn)行熱處理時，應(yīng)采用兩根熱電偶測溫，熱電偶點(diǎn)焊在焊口的里外側(cè)。
Q355鋼的焊接溫度曲線如下圖
4. 焊接檢驗
根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》的要求，焊口采用超聲波探傷法進(jìn)行檢驗，檢驗比例為100%。
五、現(xiàn)場技術(shù)管理
1. 編制詳細(xì)的焊接施工作業(yè)指導(dǎo)書。
2. 全過程控制焊接工藝是確保質(zhì)量的核心。
每個柱接頭的焊接時，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. 提高施工人員質(zhì)量意識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)場焊接工藝的必要性和控制要點(diǎn)。
六、結(jié)論
按此焊接工藝措施施工，在現(xiàn)場共焊焊口102道，經(jīng)無損檢驗一次合格率達(dá)到100%。經(jīng)過實(shí)際施工的驗證，此焊接工藝措施不僅能在現(xiàn)場指導(dǎo)對Q355鋼的焊接，而且能夠保證焊接質(zhì)量。
說明：文中所有的Q355在舊標(biāo)準(zhǔn)中為Q345，其實(shí)是一樣的，請知悉。
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