钢板分层和焊接（火切）冷脆性开裂的区别及处理

核心理念提示信息：充斥着国际铁矿石价格的急剧上涨，我省钢铁工业陷入微（薄）利时代。2010年我省大中型钢铁企业实际利润率897亿，销售利润率率2.91%，远低于全国工业企业6.2%的平均水平，其中宝钢380亿，占到利润率的42%，多数企业处在亏本或亏损状态。而钢铁企业降成本的毛毛在于减少钛和发生改变工艺技术走线。三流钢铁企业的钢制质量急剧度下降，多层钢制急剧增加，主要其原因是调钛和工艺技术走线的简化。选用提碳降锰，甚至Q345B也要紧接著了，否则都可能将有冷塑性裂缝造成。钢制绝大多数用于研磨，而铜焊钢又为钢铁企业所制造，制造的钢制发生改变了化学成分，发生改变了组织结构，铜焊钢也发生改变了，两者的发生改变，也会再次出现不匹配的现象。目前多层钢制多，偏析轻微钢制多，冲压后问题多难以避免。对冲压工艺技术相当调整，解决一些冲压后再次出现的问题，成为当前的焦点之一。

钢制多层与钢制火切、冲压后的冷塑性裂缝，整体表现方式一般相同，都为钢材东部的裂缝，从使用上来讲，多层钢制必须摘除，小块多层就小块摘除，局部性多层可以局部性摘除。钢制的冷塑性裂缝，整体表现的方式为东部脱落，有的是人也称之为脱落，为方便分析，定义为冷塑性脱落较为妥当些，此种瑕疵可以选用预防措施，用适当冲压工艺技术来处置，不用拆解。

1、钢制多层

多层是钢制（坯）剖面再次出现局部性的缝隙，使钢制剖面逐步形成局部性柱状，是废钢中的一种防卫性瑕疵，钢制不得有多层，蟹蛛科花1。多层亦称第二层、花色素，是废钢的外部瑕疵。角蕨（坯）内的液体、小块的非金属参杂物、未完全摘除的残余缩孔或发生卷曲、轻微的偏析均可能将引发废钢的多层，而不太合理的合金钢压下规章又可能将使多层加剧。

图1 钢制多层

2、钢制多层的种类

根据造成其原因的相同，多层所整体表现的部位形态也相同，有的是隐藏在废钢外部，内表层与废钢表层相连接或基本相连接；也有的是延伸到废钢表层,又在废钢表层逐步形成楔形状的表层瑕疵。概括起来有2种方式：

第1种为开口型多层。此种多层瑕疵在废钢的梳齿上宏观就可辨认出，一般在钢铁企业和工厂里基本上能被复检出来。

第2种为封闭式多层。此种多层瑕疵在废钢的梳齿中看不到，在工厂内如果不进行逐张钢制100%超音波熔接，亦难以辨认出，它是一种处在钢制外部的封闭式多层。此种多层瑕疵从矿山带到工厂，最后被研磨制造成产品交货。

多层瑕疵的存在使多层区钢制承受有效载荷的有效厚度减少，减少了与多层逆行受载的承载力。多层瑕疵的球道形状尖锐，对形变作用非常敏感，会引发轻微的形变集中。在运行过程中若有反复的读取、装载、升温、降温，就会在形变集中区逐步形成很大的接头处形变,以致造成形变疲劳。

3、冷裂缝的评估方法

3.1碳当量法----评估废钢冷裂缝倾向

由于冲压热影响区的淬硬及冷裂缝倾向与钢种的化学成分有关，所以利用化学成分间接地评估废钢冷裂缝的敏感性。把钢中钛元素的含量按其作用换算成碳的相当含量，作为粗略评定废钢冷裂倾向的一种参数指标，即碳当量法。对于低台金钢的碳当量法，国际冲压学会（IIW）推荐公式：Ceq(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，

根据公式计算碳当量的数值越大，被焊废钢的淬硬倾向就越大，热影响区越易造成冷裂缝。因此可以用碳当量的大小来评定废钢冲压性的优劣，并按冲压性的优劣提出防止造成冲压裂缝的最佳工艺技术条件。

当使用国际学会推荐的公式时，若Ceq(IIW)＜0.4％，则淬硬倾向不大，冲压性良好，焊前不需要紧接著；若Ceq (IIW)＝0.4％～0.6％，尤其是大于0.5％时，废钢易淬硬．说明冲压性已变差，焊时需紧接著才能防止冲压裂缝，随板厚增大紧接著温度要相应提高。

3.2冲压冷裂缝敏感指数

低钛高强钢冲压时造成冷裂缝的其原因除化学成分外，还有熔敷金属中扩散氢含量、接头的拘束形变等，日本伊藤等人选用斜Y形坡口铁研试验对200多个钢种做了大量试验提出了由化学成分、扩散氢和拘束度(或板厚)所建立的冷裂缝敏感指数等公式，并用冷裂缝敏感性指数来确定防止冷裂缝所须的焊前紧接著温度。一般认为，下述公式可用于碳含量不大于0.16%、抗拉强度为400～900MPa的低钛高强度钢。

Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B （%）；

Pc=Pcm+[H]/60+t/600（%）

To=1440Pc-392 （℃）

式中： [H]——选用日本JIS 3113标准测定的熔敷金属扩散氢含量（ml/100g）；

t——板厚（mm）；To——最低焊前紧接著温度（℃）。

计算出该厚度钢制的冲压冷裂缝敏感性指数Pc，和不裂的最低焊前紧接著温度To约为多少度。计算结果To≥50℃时，该钢制具有一定的冲压冷裂缝敏感性，要进行紧接著。

4、大型构件冷塑性脱落的修复

钢制冲压完成以后，某块钢制某部分脱落了，说是多层了，见下图2，裂缝的形貌。冲压专家认为修复工艺技术定义为钢制Z向裂缝的焊补工艺技术为妥些。由于构件很大，将此钢制拆下，工作量大，再重新冲压一块，极有可能将整个构件发生变形，整个构件要拆解，损失很大。

图2 大型构件脱落

图3 多层钢制熔接波形（图2钢制厚度35mm)

4.1、Z向裂缝发生其原因及防止措施

由于切割、冲压造成的Z向裂缝属冷裂。钢制硬度及厚度越大，再次出现Z向裂缝几率就越高。如何避免其发生，最佳方法是切割、冲压之前进行紧接著，紧接著的温度取决于钢制的等级和厚度。紧接著可以通过切割枪、电子履带加热垫进行，应当在加热点的背面测量所需的温度。（注：要使整个钢制切割截面均匀受热，以免接触热源的区域再次出现局部性过热的现象）选用紧接著，可减少切割、冲压造成Z向裂缝的几率。推荐各厚度紧接著温度及切割速度如下表：

钢级厚度紧接著温度Q345～Q（S）890等10-30100℃30-49.9150℃50-70175℃

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钢级厚度紧接著温度Q345～Q（S）890等10-30100℃30-49.9150℃50-70175℃

4.2、返修工艺技术

1、先用角磨机将裂缝处磨到看不见裂缝后，将补焊处周围紧接著到100℃左右再选用CO2焊（药芯焊丝最佳）。焊完第一层，立即用圆锥锤敲击焊缝，然后进行下面各层的冲压，做到每焊完一层都要用锤敲击焊缝。保证层间温度≤200℃。

2、裂缝比较深的话，将补焊处周围紧接著到100℃左右，立即选用碳弧气刨清根，再用角磨机打磨直至露出金属光泽，（如果补焊处温度不到100℃，要重新进行紧接著）然后冲压。

3、焊完后，用硅酸铝棉或石棉将焊缝保温，保温时间≥2小时。

4、为保险起见对修复部位进行超音波熔接。

原文出自：钢制多层和冲压（火切）冷塑性脱落的区别及处置-钢铁知识-常州精密钢管博客网