J390FR耐火钢焊条模拟火灾条件下高温性能

　　摘要：通过调整390 MPa级耐火钢配套用焊条合金元素C，Mn，Ni，Mo，研究影响焊条熔敷金属高温拉伸性能的因素;采用光学显微镜和扫描电镜观察焊条熔敷金属微观组织，研究在模拟二次火灾下影响焊条熔敷金属高温性能的机理。结果表明，合金元素C，Mn主要影响焊条熔敷金属室温抗拉强度;合金元素Mo是高温性能主要影响因素，尤其是在模擬二次火灾条件下，随着合金元素Mo含量增加，焊条熔敷金属高温屈服强度升高;Mo元素固溶于铁素体强化作用及焊缝金属具有热稳定良好的M-A组织，是焊条熔敷金属在高温下具有良好性能的重要原因。

　　关键词：390 MPa级耐火钢配套焊条; 高温屈服强度; 合金元素Mo; M-A

　　0 前言

　　国内外钢结构的大型建筑、高层建筑不断涌现，建筑钢结构的防火工艺设计已成为保证建筑安全的必要措施之一。普通建筑用钢受热时其强度和承载能力迅速降低，不能满足设计要求[1-2]。耐火型高建钢是一种具有优异高温性能的材料，在600 ℃高温状态下，耐火型高建钢可以保持2/3 以上的室温屈服强度，在火灾发生时，耐火钢结构的建筑具有更高的安全性[3-4]。目前国内外耐火钢板材包括传统型和南京钢铁股份有限公司研发的“智能型”耐火钢，其性能机理性研究相对完整，但是不同级别耐火钢配套用焊材研究开发相对较少。通过对焊材生产厂商的调研，目前，国外仅有日本神钢对不同级别耐火钢配套用焊材进行研究开发，国内尚无焊材生产厂商进行研制。因此，该研究是哈尔滨威尔焊接有限责任公司为390 MPa级耐火钢提供配套焊条，并研究耐火钢焊条熔敷金属高温性能稳定的机理，为不同级别耐火钢配套焊材研究提供理论依据。

　　1 试验方法

　　为了满足390 MPa级耐火钢配套焊条熔敷金属性能要求(性能要求见表1)，试验中焊条用焊芯保持不变，通过焊条药皮向熔敷金属中过渡元素，调整合金元素含量，最终获得三批次焊条小样;焊接用试板是由南京钢铁股份有限公司提供，牌号是Q390FR，尺寸为300 mm×300 mm×20 mm，开V形坡口，坡口角度45°焊接工艺参数见表2。焊后将试板加工成10 mm×10 mm×55 mm标准夏比V形缺口冲击试样和10 mm的室温和高温拉伸试样。金相试样选择焊态拉伸试样和热处理后经过高温拉伸试验后的试样进行金相观察。金相试样经研磨抛光两端面后采用腐蚀剂腐蚀10～30 s，观察其金相组织形貌。

　　2 试验结果与分析

　　2.1 焊条熔敷金属化学成分

　　试验通过改变焊条药皮中不同合金元素含量，向熔敷金属中过渡，主要包括C，Mn，Ni，Mo四种合金元素，并制备了三批次焊条小样，焊条熔敷金属化学成分见表3。2.2 焊条熔敷金属力学性能试验结果

　　2.2.1 焊条熔敷金属冲击性能

　　焊条熔敷金属低温冲击试验按照标准GB/T 2650—2008《焊接接头冲击试验方法》的要求进行，试验结果见表4。从表4可以得出，三批焊条熔敷金属低温冲击韧性均能满足在-40 ℃下冲击吸收能量大于34 J要求，低温冲击韧性在低强度耐火钢配套焊条熔敷金属性能较容易达到。

　　2.2.2 焊条熔敷金属拉伸性能

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文章名称： J390FR耐火钢焊条模拟火灾条件下高温性能

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