高強(qiáng)度鋼主要用于海洋工程、起重設(shè)備、工程機(jī)械、容器儲罐等工作條件苛刻，希望減少自重的重要鋼結(jié)構(gòu)。高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用，除了能降低材料成本、運(yùn)輸成本、制作成本外；還能節(jié)約焊材消耗、焊接工時(shí)，減少焊后應(yīng)力；降低焊接預(yù)熱溫度、降低焊后熱處理要求等。

自從1956年Q235被印刷在GB/T 700中開始，QXXX的家族持續(xù)興盛了三十多年。三十年來QXXX家族從來沒有停下他們變高變強(qiáng)的腳步，一路從一般強(qiáng)度鋼打拼成高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼。成為助力人類社會發(fā)展的重要鋼鐵伙伴。

國內(nèi)QXXX家族常見成員

《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 700-2006，強(qiáng)度級別 Q195~Q235~Q275；《低合金高強(qiáng)度鋼》 GB/T1591-2008，強(qiáng)度級別Q345~Q690。

《高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)用調(diào)質(zhì)鋼》 GB/T16270-2009 ，強(qiáng)度級別 Q460~Q690 及 Q800~Q960。

 在國際上QXXX家族擁有更多的名字，比如Q690在歐洲被稱為S690或P690。

隨著鋼鐵材料、焊接材料制造和焊接工藝技術(shù)不斷的進(jìn)步，結(jié)構(gòu)用鋼強(qiáng)度級別不斷提高，1000MPa以上強(qiáng)度級別的鋼種屢見不鮮，高強(qiáng)鋼的總體需求量逐年增加。

在建筑鋼結(jié)構(gòu)、壓力容器、橋梁、造船、海洋工程等行業(yè)，結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度鋼常用 Q345、Q390、Q420、Q460、Q620、Q690 等。海工吊車、船用液罐、自升式海洋平臺樁腿、煤礦液壓支架等，較多地使用了 Q690 高強(qiáng)度鋼；而在汽車、集裝箱、工程機(jī)械泵車、吊車等，用到了所謂的超高強(qiáng)度鋼 Q800、Q890、Q960，甚至更高強(qiáng)度的 Q1100、Q1300、Q1600 等。

對于海工領(lǐng)域，690MPa級別高強(qiáng)度鋼已成為看家鋼種。雖然Q800、Q960等高強(qiáng)度鋼也有嘗試應(yīng)用，但是受到材料焊接配套的制約，更高強(qiáng)度的鋼材成功應(yīng)用的還很少。

常用的 690MPa 高強(qiáng)度鋼

常用的 690MPa 高強(qiáng)度鋼主要有：美標(biāo) ASTM A514 《焊接高屈服強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼》的A514 Grade B（點(diǎn)擊標(biāo)準(zhǔn)名稱或牌號可查看標(biāo)準(zhǔn)和牌號詳情）， A517 《壓力容器用淬火回火高強(qiáng)度合金鋼板》的A517 Grade Q（點(diǎn)擊標(biāo)準(zhǔn)名稱或牌號可查看標(biāo)準(zhǔn)和牌號詳情）；歐標(biāo) EN10025-6 《焊接高屈服強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼》 的S690，EN10028-6《壓力容器用高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼》的P690（點(diǎn)擊標(biāo)準(zhǔn)名稱或牌號可查看標(biāo)準(zhǔn)和牌號詳情）；國標(biāo) GB/T16270-2009 《高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)用調(diào)質(zhì)鋼》的Q690 （點(diǎn)擊標(biāo)準(zhǔn)名稱或牌號可查看標(biāo)準(zhǔn)和牌號詳情） 。國內(nèi)如寶鋼、鞍鋼、武鋼、舞鋼、南鋼、新鋼、湘鋼等都有能力生產(chǎn)。

注：國標(biāo)中要求對Nb≤0.06；歐標(biāo)中要求Nb≤0.06，Cu≤0.06，Zr≤0.15。

高強(qiáng)度鋼的熱處理常用 N/NL 正火；Q/QL，Q +T調(diào)質(zhì)；M/ML/TMCP 熱機(jī)械控軋，及 PH 沉淀強(qiáng)化等方式。常用的 690MPa 高強(qiáng)度鋼的調(diào)質(zhì)處理，一般為 Q + T 淬火+ 回火處理。淬火采用水淬方式，得到馬氏體+貝氏體組織，回火（450–650℃）后，硬度降低、韌性提高、強(qiáng)度略微降低；改變回火溫度可調(diào)節(jié)強(qiáng)度。

690MPa 高強(qiáng)度鋼另一個(gè)特點(diǎn)是細(xì)晶粒，通過 Al, Ti, Nb 等元素細(xì)化晶粒，（晶粒尺寸 ≤ 30μm），可獲得高屈服和抗拉強(qiáng)度，延性斷裂，高斷裂韌性，以及優(yōu)良的焊接性。

690MPa 高強(qiáng)度鋼在海工產(chǎn)品上的應(yīng)用

1 LPG 船液罐

LPG 船是液化石油氣（Liquefied petroleum gas）船的簡稱。LPG船主要運(yùn)輸以丙烷和丁烷為主要成份的石油碳?xì)浠衔锘騼烧呋旌蠚?，還有一些化工產(chǎn)品。LPG 船因其特殊用途而產(chǎn)生了各方面的特殊要求，其技術(shù)難度大，代表當(dāng)今世界的造船技術(shù)水平。液罐是LPG 船最重要的結(jié)構(gòu)，液罐的質(zhì)量決定了船的使用壽命和安全。

船用全壓式液罐采用高強(qiáng)度鋼材料，強(qiáng)度級別最高用到 690MPa，可大大減輕儲罐的重量，從而降低運(yùn)輸成本。近年受能源需求日益增長的影響，國內(nèi)LPG運(yùn)輸船儲罐的制造技術(shù)發(fā)展迅猛，現(xiàn)已基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。到2018年底，全球共有329艘（非中國旗3000立方米以上）的壓力式LPG船舶，其中包括在2018年交付的6艘新船（總計(jì)運(yùn)力達(dá)36,500立方米）。

2海洋鉆井平臺

中國海上油氣年產(chǎn)量超1億噸，助推我國成為世界海洋石油生產(chǎn)大國，海洋鉆井平臺亦將得到發(fā)展。為保證海洋石油平臺建造的經(jīng)濟(jì)性以及服役期的安全性，平臺用鋼應(yīng)具有更高的強(qiáng)度、更優(yōu)的低溫韌性和可焊性，高強(qiáng)鋼在鉆井平臺的應(yīng)用將更為廣泛。目前通過船級社認(rèn)證的海洋平臺用高強(qiáng)鋼的最高強(qiáng)度級別為FH690，國際上對海洋平臺用高規(guī)格的齒條鋼普遍采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)中的A517Q和A514Q。我國每年新建50-60座海上采鉆平臺，高強(qiáng)鋼的市場容量近400億人民幣/年。

3海工起重設(shè)備

另一類重要的海工產(chǎn)品是海上起重設(shè)備，主要包括船用甲板吊車、海洋平臺吊車、海工重型起重機(jī)等，這些設(shè)備中臂架、吊臂及基座轉(zhuǎn)盤等受力部位使用Q690高強(qiáng)鋼。

4海工產(chǎn)品 690MPa 高強(qiáng)度鋼的焊接

國內(nèi)船廠九十年代初期就涉足液罐產(chǎn)品，現(xiàn)已基本掌握 LPG/LEG/LNG 液罐的全套建造技術(shù)，但以手工焊為主，焊接方法單調(diào)，焊接效率低下。在高強(qiáng)度鋼液罐的制造中目前主要采用的高效率焊接方法包括半自動氣保焊，簡易自動化焊；自動氣體保護(hù)焊和特殊的埋弧自動焊。

國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

歐洲已經(jīng)將S690高強(qiáng)鋼應(yīng)用于海洋平臺建設(shè)，挪威的?？品扑箍刷蛱柡Ｑ筱@井平臺是歐洲第1座使用改進(jìn)韌性S690Q鋼板的海洋平臺。在俄羅斯S690高強(qiáng)鋼的應(yīng)用越來越廣泛，如Arktickeskaya自升式鉆井平臺。日本對海洋平臺用鋼的研究較早，新日鐵開發(fā)了HTUFF技術(shù)，利用微合金化元素的析出工藝生產(chǎn)WEL-TEN系列高強(qiáng)鋼板?，F(xiàn)今為了減少鋼板厚度，國外正通過調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)屈服強(qiáng)度超過1100 MPa 超高強(qiáng)度鋼，但焊接困難和耐腐蝕開裂問題阻礙了其發(fā)展。

目前，我國船舶與海洋工程用鋼已能滿足國內(nèi)市場的大部分需求，但部分高級別的特種鋼材仍依賴進(jìn)口，主要是大厚度具有高強(qiáng)度、抗層狀撕裂、大熱輸入量焊接、超低溫韌性、高止裂等性能的鋼板，其生產(chǎn)工藝十分嚴(yán)格，對設(shè)備要求高，開發(fā)難度大。為此，急需開發(fā)一系列高品質(zhì)海洋工程用鋼，進(jìn)一步推進(jìn)我國海洋工程業(yè)的發(fā)展。

鋼鐵作為海洋工程裝備的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于鉆井平臺、生產(chǎn)平臺以及海底管道等。由于服役時(shí)間長，要長期抵抗惡劣的風(fēng)浪條件，水下修理維護(hù)的成本極高，其采用的鋼板逐漸向高強(qiáng)度、高韌性、易焊接性、良好的耐腐蝕性以及大厚度、大規(guī)格化方向發(fā)展。

隨著材料強(qiáng)度的提高，焊接難度和風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)提高，對焊接工藝也提出了新的要求。和薄板、一般強(qiáng)度鋼不一樣，高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)制作問題主要體現(xiàn)在可焊性、施工性，裂紋等焊接缺陷的防止。 下回道哥為您重點(diǎn)講述690MPa高強(qiáng)度鋼的焊接工藝特點(diǎn)。