工程科学学报.第42卷，第11期：1473-1480.2020年11月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.11:1473-1480,November 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.23.001;http://cje.ustb.edu.cn 大线能量焊接用EH420海工钢生产工艺及焊接性能 刘洪波)区，李建新)，吝章国)，李玉谦)，田志强)，杜琦铭)，梅东贵》， 刘崇)，刘占礼，马浩冉) 1)河钢集团钢研总院，石家庄0500002)河钢股份有限公司.石家庄0500003)河钢股份有限公司邯郸分公司.邯郸056000 ☒通信作者，E-mail:ustbliuhongbo(@163.com 摘要河钢集团有限公司开发了利用钢液中形成TiO,-MgO-CaO细小粒子改善焊接粗晶热影响区韧性的TFFP技术 (Improve the toughness of HAZ by forming TiO,-MgO-CaO fine particles in steel),成功试制生产出大线能量焊接用30mm厚度 规格(H30)和60mm厚度规格(H60)EH420海洋工程用钢.母材力学性能试验结果表明，H30和H60试制钢屈服强度分别达 到461MPa和534MPa,抗拉强度分别达到570MPa和628MPa,延伸率分别为26%和24.5%，满足EH420海洋工程用钢国家 标准要求.采用Gleeble-3800型热模拟试验机对试制钢进行了200kJcm条件下热模拟试验，并对焊接热影响区中的显微组 织和-40℃冲击韧性进行了分析和测试.结果表明，试制钢中形成的CO(-MgO-Al,O3-TiO,-MnS夹杂物可以有效地诱导 针状铁素体析出，显著提高钢材的冲击韧性.另外，利用气电立焊设备对H30和H60试制钢分别进行了焊接线能量为247kJcm 和224kcm的实焊试验，结果显示.H30试制钢焊接接头表面和根部焊缝处-40℃冲击吸收功值≥74J.焊接热影响区 ≥115J,H60试制钢焊接接头表面和根部焊缝处-40℃冲击吸收功值≥91J.焊接热影响区≥75J,焊接接头的冲击性能远高于 国家标准值42J. 关键词EH420海工钢；焊接热模拟：气电立焊；夹杂物：组织；性能 分类号TG406 Production technology and welding properties of high heat input welding EH420 offshore steel LIU Hong-bo LI Jian-xin)LIN Zhang-guo LI Yu-qian TIAN Zhi-qiang.DU Qi-ming.MEI Dong-gui LIU Chong. LIU Zhan-li,MA Hao-ran) 1)Technology Research Institute,HBIS Group,Shijiazhuang 050000,China 2)HBIS Company Limited,Shijiazhuang 50000,China 3)Hansteel Company,HBIS Company Limited,Handan056015,China Corresponding author,E-mail:ustbliuhongbo@163.com ABSTRACT Extensive efforts have been made to remove "harmful"inclusions during the steelmaking process.However,the concept of"oxide metallurgy"was proposed,where fine inclusions are used to induce the formation of acicular ferrite and pin the grain boun- dary,thus enhancing the low temperature toughness of the heat-affected zone (HAZ).The technology of improving the toughness of HAZ by forming TiO,-MgO-CaO fine particles(ITFFP)in steel has been successfully applied to the trial production of 30 mm(H30) and 60 mm(H60)thick high heat input welding EH420 offshore steel.The mechanical testing results show that the yield strength,tensile strength,and elongation of H30 steel are 461 MPa,579 MPa,and 26%,respectively.In addition,the yield strength,tensile strength,and elongation of H60 steel are 534 MPa,628 MPa,and 24.5%,respectively.The tested H30 and H60 steels achieved the national standard 收稿日期：2020-03-23 基金项目：国家重点研发计划资助项目(2016YFB0300602):深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室开放基金资助项目(BPT2019001)大线能量焊接用 EH420 海工钢生产工艺及焊接性能 刘洪波1) 苣，李建新1)，吝章国2)，李玉谦3)，田志强1)，杜琦铭3)，梅东贵3)， 刘    崇1)，刘占礼1)，马浩冉1) 1) 河钢集团钢研总院，石家庄 050000    2) 河钢股份有限公司，石家庄 050000    3) 河钢股份有限公司邯郸分公司，邯郸 056000 苣通信作者，E-mail：ustbliuhongbo@163.com 摘    要    河钢集团有限公司开发了利用钢液中形成 TiOx−MgO−CaO 细小粒子改善焊接粗晶热影响区韧性的 ITFFP 技术 （Improve the toughness of HAZ by forming TiOx−MgO−CaO fine particles in steel），成功试制生产出大线能量焊接用 30 mm 厚度 规格（H30）和 60 mm 厚度规格（H60）EH420 海洋工程用钢. 母材力学性能试验结果表明，H30 和 H60 试制钢屈服强度分别达 到 461 MPa 和 534 MPa，抗拉强度分别达到 570 MPa 和 628 MPa，延伸率分别为 26% 和 24.5%，满足 EH420 海洋工程用钢国家 标准要求. 采用 Gleeble-3800 型热模拟试验机对试制钢进行了 200 kJ·cm−1 条件下热模拟试验，并对焊接热影响区中的显微组 织和−40 ℃ 冲击韧性进行了分析和测试. 结果表明，试制钢中形成的 CaO(−MgO)−Al2O3−TiOx−MnS 夹杂物可以有效地诱导 针状铁素体析出，显著提高钢材的冲击韧性. 另外，利用气电立焊设备对 H30 和 H60 试制钢分别进行了焊接线能量为 247 kJ·cm−1 和 224 kJ·cm−1 的实焊试验，结果显示，H30 试制钢焊接接头表面和根部焊缝处−40 ℃ 冲击吸收功值≥74 J，焊接热影响区 ≥115 J，H60 试制钢焊接接头表面和根部焊缝处−40 ℃ 冲击吸收功值≥91 J，焊接热影响区≥75 J，焊接接头的冲击性能远高于 国家标准值 42 J. 关键词    EH420 海工钢；焊接热模拟；气电立焊；夹杂物；组织；性能 分类号    TG406 Production  technology  and  welding  properties  of  high  heat  input  welding  EH420 offshore steel LIU Hong-bo1) 苣 ，LI Jian-xin1) ，LIN Zhang-guo2) ，LI Yu-qian3) ，TIAN Zhi-qiang1) ，DU Qi-ming3) ，MEI Dong-gui3) ，LIU Chong1) ， LIU Zhan-li1) ，MA Hao-ran1) 1) Technology Research Institute, HBIS Group, Shijiazhuang 050000, China 2) HBIS Company Limited, Shijiazhuang 050000, China 3) Hansteel Company, HBIS Company Limited, Handan 056015, China 苣 Corresponding author, E-mail: ustbliuhongbo@163.com ABSTRACT    Extensive efforts have been made to remove “harmful” inclusions during the steelmaking process. However, the concept of “oxide metallurgy” was proposed, where fine inclusions are used to induce the formation of acicular ferrite and pin the grain boun￾dary, thus enhancing the low temperature toughness of the heat-affected zone (HAZ). The technology of improving the toughness of HAZ by forming TiOx−MgO−CaO fine particles (ITFFP) in steel has been successfully applied to the trial production of 30 mm (H30) and 60 mm (H60) thick high heat input welding EH420 offshore steel. The mechanical testing results show that the yield strength, tensile strength, and elongation of H30 steel are 461 MPa, 579 MPa, and 26%, respectively. In addition, the yield strength, tensile strength, and elongation of H60 steel are 534 MPa, 628 MPa, and 24.5%, respectively. The tested H30 and H60 steels achieved the national standard 收稿日期: 2020−03−23 基金项目: 国家重点研发计划资助项目（2016YFB0300602）；深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室开放基金资助项目（BIPT2019001） 工程科学学报，第 42 卷，第 11 期：1473−1480，2020 年 11 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 11: 1473−1480, November 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.23.001; http://cje.ustb.edu.cn