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水帘生产厂家超低碳贝氏体钢在离心通风机上的应用风电技术带头人
摘要： 简明阐述了高强度、高韧性、综合性能稳定的超低碳贝氏体 Q550CFD 钢特点，进行了焊接性能试验并在离通风机上得以实际应用。
关键词：离心式通风机；超低碳贝氏体钢；焊接；叶轮
中图分类号： TG44 文献标识码： B
The application of javascript:showjdsw(’jd_t’,’j_’)">ultra-low carbon bainite steel in centrifugal fan
Abstract: this paper has briefly specified the characteristics of javascript:showjdsw(’jd_t’,’j_’)">ultra-low carbon bainite Q550CFD steel , which are high strength, high toughness , and comprehensive properties stability. The welding performance test is carried out and it has applied in centrifugal compressor.
Key words: centrifugal compressor; javascript:showjdsw(’jd_t’,’j_’)">ultra-low carbon bainite steel ; welding; impeller
0 引言
离心通风机广泛应用在建材、冶金、电力、化工等各个领域。随着风机市场需求向高参数化、大型化发展，这就对风机产品采用的材料及制造工艺提出了更高、更新的要求，风机叶轮的制造必须要选用高强度、高韧性综合性能稳定，可焊性好的材料以确保产品的设计需要，运行安全可靠。
1 超低碳贝氏体钢的特性
超低碳贝氏体钢是国际上近20年来，发展起来的高纯净度、高强度、高韧性、焊接性能优良的新钢系，被称誉为21世纪钢种，它是现代冶金生产技术与物理冶金研究成果相结合的产物。钢的碳含量很低，因此碳的危害、碳化物析出的影响等问题基本消除，具有低的碳当量和较低的焊接裂纹敏感性，可以实现焊前不预热或低温预热、焊后不热处理，热影响粗晶区在各种冷却条件下均能得到极高韧性，钢材韧性明显高于同强度级别的普通微合金钢。属低焊接裂纹敏感性高强度钢，国际上称为CF钢。这类钢在发达国家的石油天燃气管线、工程机械、海洋设施、桥梁、压力容器等领域得到了广泛的应用[1]。
焊接性能的好坏是评价钢材使用性能的主要标志之一[2]。超低碳贝氏体钢除了强度和综合性能优于普通的低合金钢以外，良好的焊接性是在叶轮制造上应用的必要条件。钢材本身的性能、与之配套的焊接材料和正确的焊接工艺，是超低碳贝氏体钢在风机上应用的3个重要因素。
Q550CFD 钢技术指标见表1和表2。
表1 Q550CFD钢的化学成分
C
Si
Mn
P
S
Pcm
不 大 于
0.08
0.50
1.80
0.020
0.010
0.25
为保证钢板的性能可添加V、Nb、Ti、Cr、Cu、Ni、Mo、B等合金元素，具体含量在质量证明书中注明。
. 表2 Q550CFD 钢的力学性能
厚度/mm
屈服强度/（N/mm2）
抗拉强度/（N/mm2）
伸长率/%
弯曲180°
d=弯心直径
a=试样厚度
冲击功Akv/J
纵向
交货状态
≤50
≥550
670～830
≥16
d=3a
-20℃
≥47
TMCP加回火
注：（1）钢的牌号表示方法：屈服点的汉语拼音字母（Q）、屈服强度数值、国际上代表低焊接裂纹敏感性的英文字母CF（crack free的缩写）及质量等级符号（C、D、E）组成，其中D为冲击值-20℃的。
（2）TMCP为钢板交货状态，温度-形变控轧控冷。
（3）Pcm为焊接裂纹敏感性指数，Pcm（%）=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Cr/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B 。
2 Q550CFD 钢斜Y型坡口抗裂性试验
2.1 试验方法与标准
采用富氩气体保护方法，参照GB/T4675.1《焊接性试验斜Y型坡口焊接裂纹试验方法》标准，进行了斜Y型坡口焊接裂纹试验。
２.2 试验结果
对于屈服强度500MPa级以上的钢，焊接时一般都需要进行100～150℃或经更高的温度预热后焊接。由于Q550CFD属于低焊接裂纹敏感性高强度钢，实际碳当量小于0.40%、焊接裂纹敏感性指数远远小于0.25%，所以在试验中没有进行预热，在室温下焊接，空气中自然冷却，试件焊后放置48h以后解剖试件、加工试样，观测裂纹率，试验结果见表3。
表3 斜Y型坡口焊接裂纹试验结果
钢号
板厚/mm
焊接方法
试件温度/℃
表面裂纹率
根部裂纹率
断面裂纹率
Q550CFD
20
富氩气体保护焊
5
0
0
0
从试验结果上看，试件未预热，试验条件又很严格，表面、根部、断面裂纹率均为0，证明Q550CFD钢抗裂性能良好。
３ Q550CFD 钢气体保护焊焊接工艺性试验
焊接试板长度方向为轧向，试板钢板厚20mm，长为500mm,宽为300mm。坡口型式：60°V型、1mm钝边、间隙2～3mm。预留反变形量，正面焊接后，将反面机械清根后焊接，焊接工艺参数见表4。
焊接接头性能试验结果见表5。
表4 Q550CFD 钢气体保护焊焊接工艺参数
焊接材料
保护气体
焊接电流/A
电弧电压/V
层间温度/℃
气体流量/L/min
焊接速度cm/s
强度级别为550MPa
直径φ1.2
Ar80%
+CO220%
220～260
23～28
＜150
18～20
0.5
表5 焊接接头性能试验结果
抗拉强度/（N/mm2)
180°弯曲d=3a
Akv(-20℃)/J
710
侧弯合格
焊缝
65
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