Q345A、Q345B、Q345C、Q345D、Q345E鋼材的性能差異
Q345是一種鋼材的材質(zhì)。它是低合金鋼（C<0.2%)，廣泛應用于建筑，橋梁、車(chē)輛、船舶、壓力容器等。Q代表的是這種材質(zhì)的屈服強度，后面的345，就是指這種材質(zhì)的屈服值，在345MPa左右。并會(huì )隨著(zhù)材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。
Q345綜合力學(xué)性能良好，低溫性能尚可，塑性和焊接性良好，用做中低壓容器、油罐、車(chē)輛、起重機、礦山機械、電站、橋梁等承受動(dòng)載荷的結構、機械零件、建筑結構、一般金屬結構件，熱軋或正火狀態(tài)使用，可用于-40℃以下寒冷地區的各種結構。
級別分類(lèi)
Q345按等級可分為Q345A，Q345B，Q345C，Q345D，Q345E。它們所代表的，主要是沖擊的溫度有所不同。
Q345A級，是不做沖擊;
Q345B級，是20度常溫沖擊;
Q345C級，是0度沖擊;
Q345D級，是－20度沖擊;
Q345E級，是－40度沖擊。
在不同的沖擊溫度，沖擊的數值也有所不同。
化學(xué)成分
Q345A：C≤0.20,Mn ≤1.7，Si≤0.55，P≤0.045，S≤0.045，V 0.02~0.15；
Q345B：C≤0.20，Mn≤1.7，Si≤0.55，P≤0.040，S≤0.040，V 0.02~0.15；
Q345C：C≤0.20，Mn≤1.7，Si≤0.55，P≤0.035，S≤0.035，V 0.02~0.15，Al≥0.015；
Q345D：C≤0.20，Mn≤1.7，Si≤0.55，P≤0.030，S≤0.030，V 0.02~0.15，Al≥0.015；
Q345E：C≤0.20，Mn≤1.7，Si≤0.55，P≤0.025，S≤0.025，V 0.02~0.15，Al≥0.015。
對比16Mn
Q345鋼是老牌號的12MnV、14MnNb、18Nb、16MnRE、16Mn等多個(gè)鋼種的替代，而并非僅替代16Mn鋼一種材料。在化學(xué)成分上，16Mn與Q345也不盡相同。
更重要的是兩種鋼材按屈服強度的不同而進(jìn)行的厚度分組尺寸存在較大差異，而這必將引起某些厚度的材料的許用應力的變化。因此，簡(jiǎn)單地將16Mn鋼的許用應力套用在Q345鋼上是不合適的,而應根據新的鋼材厚度分組尺寸重新確定許用應力。
Q345鋼的主要組成元素比例與16Mn鋼基本相同，區別是增加了V、Ti、Nb微量合金元素。少量的V、Ti、Nb合金元素能細化晶粒，大大提高了鋼的韌性，鋼的綜合機械性能得到較大提高。
也正因為如此，鋼板的厚度才可以做得更大一些。因此，Q345鋼的綜合機械性能應當優(yōu)于16Mn鋼，特別是它的低溫性能更是16Mn鋼所不具備的。Q345鋼的許用應力略高于16Mn鋼。
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性能對比
Q345D無(wú)縫管力學(xué)性能：
抗拉強度：490-675屈服強度：≥345 伸長(cháng)率：≥22
Q345B無(wú)縫管力學(xué)性能：
抗拉強度：490-675 屈服強度：≥345 伸長(cháng)率：≥21
Q345A無(wú)縫管力學(xué)性能：
Q345C無(wú)縫管力學(xué)性能：
Q345E無(wú)縫管力學(xué)性能：
產(chǎn)品系列
Q345D鋼材與Q345A，B，C鋼相比而言。低溫沖擊功的試驗溫度低。性能好。含有害物資P,S量比Q345A，B，C要低。
市場(chǎng)價(jià)格比Q345A，B，C要高。
Q345d定義：①由Q+數字+質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號組成。它的鋼號冠以“Q”，代表鋼材的屈服點(diǎn)，后面的數字表示屈服點(diǎn)數值，單位是MPa例如Q235表示屈服點(diǎn)（σs）為235MPa的碳素結構鋼。
②必要時(shí)鋼號后面可標出表示質(zhì)量等級和脫氧方法的符號。質(zhì)量等級符號分別為A、B、C、D。
脫氧方法符號：F表示沸騰鋼；b表示半鎮靜鋼：Z表示鎮靜鋼；TZ表示特殊鎮靜鋼，鎮靜鋼可不標符號，即Z和TZ都可不標。例如Q235-AF表示A級沸騰鋼。
③專(zhuān)門(mén)用途的碳素鋼，例如橋梁鋼、船用鋼等，基本上采用碳素結構鋼的表示方法，但在鋼號最后附加表示用途的字母。
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材料介紹
1. Q345化學(xué)成分如下表（%）：
2.Q345C力學(xué)性能如下表（%）：
機械性能指標
伸長(cháng)率（%）
試驗溫度0℃
抗拉強度MPa
屈服點(diǎn)MPa
數值
≥22
≥34
470-650
324-259
其中壁厚介于16-35mm時(shí)，σs≥325Mpa；壁厚介于35-50mm時(shí)，σs≥295Mpa
2. Q345鋼的焊接特點(diǎn)
2.1 碳當量(Ceq)的計算
Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5
計算Ceq=0.49%，大于0.45%，可見(jiàn)Q345鋼焊接性能不是很好，需要在焊接時(shí)制定嚴格的工藝措施。
2.2 Q345鋼在焊接時(shí)易出現的問(wèn)題
2.2.1 熱影響區的淬硬傾向
Q345鋼在焊接冷卻過(guò)程中，熱影響區容易形成淬火組織-馬氏體，使近縫區的硬度提高，塑性下降。結果導致焊后發(fā)生裂紋。
2.2.2 冷裂紋敏感性
Q345鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。
焊接施工流程
坡口準備→點(diǎn)固焊→預熱→里口施焊→背部清根（碳弧氣刨）→外口施焊 →里口施焊→自檢/專(zhuān)檢→焊后熱處理→無(wú)損檢驗（焊縫質(zhì)量一級合格）
焊接工藝參數的選擇
通過(guò)對Q345鋼的焊接性分析，制定措施如下：
1. 焊接材料的選用
由于Q345鋼的冷裂紋傾向較大，應選用低氫型的焊接材料，同時(shí)考慮到焊接接頭應與母材等強的原則，選用E5015 （J507）型電焊條。
化學(xué)成分見(jiàn)下表（%）：
元素
C
Mn
Si
S
P
Cr
Mo
V
Ti
含量
0.071
1.11
0.53
0.009
0.016
0.02
0.01
0.01
0.01
力學(xué)性能見(jiàn)下表：
σb/Mpa
σs/Mpa
δ5（%）
Ψ（%）
Akv/J-30℃
440
540
31
79
164/114/76
（抗拉強度應該大于屈服）
2. 坡口形式：（根據圖紙和設備供貨）
3. 焊接方法：采用手工電弧焊（D）。
4. 焊接電流：為了避免焊縫組織粗大，造成沖擊韌性下降，必須采用小規范焊接。具體措施為：選用小直徑焊條、窄焊道、薄焊層、多層多道的焊接工藝（焊接順序如圖一所示）。焊道的寬度不大于焊條的3倍，焊層厚度不大于5mm。第一層至第三層采用Ф3.2電焊條，焊接電流100-130A；第四層至第六層采用Ф4.0的電焊條，焊接電流120-180A。
5. 預熱溫度：由于Q345鋼的Ceq>0.45%，在焊接前應進(jìn)行預熱，預熱溫度T0=100-150℃，層間溫度Ti≤400℃。
6. 焊后熱處理參數：為了降低焊接殘余應力，減小焊縫中的氫含量，改善焊縫的金屬組織和性能，在焊后應對焊縫進(jìn)行熱處理。熱處理溫度為：600-640℃，恒溫時(shí)間為2小時(shí)（板厚40mm時(shí)），升降溫速度為125℃/h 。
現場(chǎng)焊接順序
1. 焊前預熱
在翼緣板焊接前，首先對翼緣板進(jìn)行預熱，恒溫30分鐘后開(kāi)始焊接。 焊接的預熱、層間溫度、熱處理由熱處理控溫柜自動(dòng)控制，采用遠紅外履帶式加熱爐片，微電腦自動(dòng)設定曲線(xiàn)和記錄曲線(xiàn)，熱電偶測量溫度。預熱時(shí)熱電偶的測點(diǎn)距離坡口邊緣15mm-20mm。
2. 焊接
2.1 為了防止焊接變形，每個(gè)柱接頭采用二人對稱(chēng)施焊，焊接方向由中間向兩邊施焊。在焊接里口時(shí)（里口為靠近腹板的坡口），第一層至第三層必須使用小規范操作，因為它的焊接是影響焊接變形的主要原因。在焊接一至三層結束后，背面進(jìn)行清根。在使用碳弧氣刨清根結束后，必須對焊縫進(jìn)行機械打磨，清理焊縫表面滲碳，露出金屬光澤，防止表層碳化嚴重造成裂紋。外口焊接應一次焊完，最后再焊接里口的剩余部分。
2.2 當焊接第二層時(shí)，焊接方向應與第一層方向相反，以此類(lèi)推。每層焊接接頭應錯開(kāi)15-20mm。
2.3 兩名焊工在焊接時(shí)的焊接電流、焊接速度和焊接層數應保持一致。
2.4 在焊接中應從引弧板開(kāi)始施焊，收弧板上結束。焊接完成后割掉并打磨干凈。
3. 焊后熱處理：焊口焊接完成后應在12小時(shí)內進(jìn)行熱處理。如不能及時(shí)進(jìn)行熱處理應采取保溫、緩冷措施。在進(jìn)行熱處理時(shí)，應采用兩根熱電偶測溫，熱電偶點(diǎn)焊在焊口的里外側。
4. 焊接檢驗
根據《鋼結構工程施工及驗收規范》的要求，焊口采用超聲波探傷法進(jìn)行檢驗，檢驗比例為100%。
現場(chǎng)技術(shù)管理
1. 編制詳細的焊接施工作業(yè)指導書(shū)。
2. 全過(guò)程控制焊接工藝是確保質(zhì)量的核心。
每個(gè)柱接頭的焊接時(shí)，應有專(zhuān)人監控焊接工藝，如焊工不按作業(yè)指導書(shū)施工應立即終止焊接。在焊接過(guò)程中，熱處理人員應全程監控層間溫度，如超標應立即通知焊工暫停。
3. 提高施工人員質(zhì)量意識是貫徹焊接工藝的關(guān)鍵
在施工前，進(jìn)行全員交底，并且開(kāi)取施工工藝卡。交底中詳細講解焊接工藝特點(diǎn)及嚴格控制現場(chǎng)焊接工藝的必要性和控制要點(diǎn)。
結論
按此焊接工藝措施施工，在現場(chǎng)共焊焊口102道，經(jīng)無(wú)損檢驗一次合格率達到100%。經(jīng)過(guò)實(shí)際施工的驗證，此焊接工藝措施不僅能在現場(chǎng)指導對Q345鋼的焊接，而且能夠保證焊接質(zhì)量。
（山東魯兆鋼鐵實(shí)業(yè)有限公司）
