Q960D yQ690D Ambos son aceros estructurales nacionales de baja-aleación y alta-resistencia con el mismo grado de calidad "D" (que cumplen con el requisito de tenacidad al impacto a -20 grados), pero existen diferencias obvias en los niveles de resistencia. Estas brechas conducen además a diferencias en la composición química, los requisitos de procesamiento, los escenarios de aplicación y otros aspectos.
Composición química
Ambos aceros controlan estrictamente las impurezas nocivas para garantizar la tenacidad, pero el Q960D tiene un control más estricto sobre el contenido de fósforo y azufre para igualar su resistencia ultra-alta, y la proporción de elementos de aleación está más optimizada.
| Elemento | Q960D | Q690D |
|---|---|---|
| Carbono (C) | Menor o igual a 0,20% | 0.18%-0.28% |
| Silicio (Si) | Menor o igual a 0,80% | 0.20%-0.80% |
| Manganeso (Mn) | Menor o igual a 2,00% | 1.20%-1.80% |
| Fósforo (P) | Menor o igual a 0,025% | Menor o igual a 0,025% |
| Azufre (S) | Menor o igual a 0,015% | Menor o igual a 0,015% |
| Elementos de aleación | Contiene Cr (menos o igual a 1,50%), Ni (menos o igual a 2,00%), Mo (menos o igual a 0,70%) y otros elementos para mejorar la resistencia, y agrega Nb, Ti y otros elementos para refinar los granos. | Contiene Cr (0,30%-0,60%), Mo (0,20%-0,40%) y otros elementos, y se añaden elementos de microaleación como Nb y Ti para equilibrar la resistencia y la tenacidad. |
Propiedades mecánicas
La diferencia más importante entre los dos radica en el límite elástico. El Q960D pertenece a un acero de ultra-alta-resistencia, mientras que el Q690D es un acero de alta-resistencia. Los indicadores de desempeño específicos son bastante diferentes:
| Indicador de desempeño | Q960D | Q690D |
|---|---|---|
| Fuerza de producción | Mayor o igual a 960MPa (para espesores menores o iguales a 50 mm) | Mayor o igual a 690MPa (para espesores menores o iguales a 16 mm; mayor o igual a 630MPa cuando el espesor aumenta a 100 mm) |
| Resistencia a la tracción | 980 - 1150MPa | 730 - 900MPa |
| Alargamiento | Mayor o igual al 10% | Mayor o igual al 16% |
| Dureza al impacto | Cumple con el requisito de la prueba de impacto a -20 grados, con excelente resistencia a la fractura frágil | Energía de impacto mayor o igual a 34 J a -20 grados y excelente capacidad antifractura a baja-temperatura |
| Rendimiento de fatiga | Un mayor límite elástico conduce a una menor tasa de crecimiento de grietas por fatiga y a una mejor resistencia a la carga alterna | Buen rendimiento anti-fatiga, que puede cumplir con los requisitos de escenarios de carga dinámica generales (vida de fatiga mayor o igual a 2×10⁶ veces según la norma ISO 12107) |
Requisitos de procesamiento y soldadura
Las diferencias en resistencia y estructura hacen que la dificultad de procesamiento y los parámetros del proceso sean distintos:
- Q960D: Se entrega en estado templado y revenido. Para placas gruesas de más de 30 mm, se requiere precalentamiento antes del corte con llama para evitar el endurecimiento de la zona-afectada por el calor. Al soldar, es necesario controlar estrictamente el equivalente de carbono. Aunque su diseño de composición considera la soldabilidad, aún se requieren una temperatura de precalentamiento de soldadura más alta y un control más preciso del aporte de calor para evitar grietas en la soldadura.
- Q690D: Se puede entregar en múltiples estados, como laminación en caliente, normalización y TMCP. Su rendimiento de soldadura es más equilibrado, con un carbono equivalente inferior o igual al 0,65%. Es adecuado para soldadura por arco, soldadura con protección de gas y otros procesos. El proceso de soldadura es relativamente convencional y la tasa de soldaduras calificadas supera el 98%.
Escenarios de aplicación
Los campos de aplicación se diferencian según los requisitos de carga-y las consideraciones de costos:
- Q960D: Se utiliza principalmente en componentes clave-de carga con requisitos de alta resistencia. Por ejemplo, se utiliza para soportes hidráulicos de minas de carbón (reemplazar el acero Q690 puede reducir el peso de un solo soporte hidráulico en un 20%), torres de energía eólica, grúas portuarias y carcasas de sumergibles profundos-resistentes a la presión. También se aplica al bastidor de camiones mineros y otros equipos pesados que requieren alta resistencia y reducción de peso.
- Q690D: se utiliza ampliamente en escenarios generales de carga alta-. En el campo de la infraestructura, se utiliza para vigas y columnas de edificios muy altos-y estructuras portantes de carga principales-de puentes-de gran luz. En el campo de la fabricación de equipos, se utiliza para chasis de vehículos pesados, cubiertas de barcos y componentes de maquinaria de construcción como excavadoras. También se puede utilizar para recipientes a presión y oleoductos y gasoductos en el campo de la energía.
¿Cuál es la diferencia principal en las propiedades mecánicas entre Q960D y Q690D?
La principal diferencia radica en el límite elástico. Q960D es un acero de ultra-alta-resistencia con un límite elástico mínimo de 960 MPa y una resistencia a la tracción que oscila entre 980 MPa y 1150 MPa, pero su alargamiento es solo mayor o igual al 10 %. Q690D es un acero de alta-resistencia con un límite elástico mínimo de 690 MPa (para espesores inferiores o iguales a 16 mm) y una resistencia a la tracción de 730 MPa - 900MPa. Tiene mejor ductilidad con un alargamiento mayor o igual al 16%. Además, Q960D tiene una menor tasa de crecimiento de grietas por fatiga y una mayor resistencia a cargas alternas.
¿El Q960D y el Q690D tienen diferencias en sus estados de entrega y dificultad de procesamiento?
Sí, hay diferencias obvias. Q960D se entrega principalmente en estado templado y revenido para garantizar su resistencia ultra-alta y uniformidad estructural. Para placas gruesas, se requiere precalentamiento durante el corte y un control estricto del aporte de calor durante la soldadura para evitar grietas. Q690D tiene estados de entrega más flexibles, que incluyen laminado en caliente, normalización, TMCP, etc. Sus procesos de corte y soldadura son más convencionales y no requieren parámetros de proceso extremadamente estrictos, por lo que la dificultad general de procesamiento es menor que la de Q960D.
En el ámbito de la maquinaria de ingeniería, ¿cuándo es más apropiado elegir el Q960D en lugar del Q690D?
Se prefiere Q960D cuando el equipo tiene requisitos estrictos de reducción de peso y soporta cargas elevadas. Por ejemplo, al fabricar soportes hidráulicos para minas de carbón y plumas de grúas portuarias, el uso de Q960D en lugar de Q690D puede reducir el peso del equipo en aproximadamente un 20 % con la misma capacidad de carga-, lo que mejora significativamente la eficiencia energética y la flexibilidad operativa del equipo. Sin embargo, si el equipo solo necesita cumplir con requisitos generales de carga-alta y el presupuesto es limitado, Q690D es más rentable-.
¿Existen diferencias en el ámbito de aplicación de Q960D y Q690D en el campo de la energía?
Sus enfoques de aplicación son diferentes. Q960D se utiliza principalmente para componentes clave de alta-presión y alta-resistencia, como recipientes de alta-presión en el campo de la energía y piezas de soporte de carga-del núcleo de torres de energía eólica. El Q690D se utiliza más ampliamente en equipos energéticos relativamente convencionales, como componentes comunes de torres de energía eólica, oleoductos y gasoductos y tanques de almacenamiento de baja-temperatura. Puede cumplir con los requisitos de resistencia y resistencia a bajas temperaturas-de los equipos de energía general sin costos de fabricación excesivos.
¿Por qué el Q960D tiene un control más estricto sobre los elementos de aleación que el Q690D?
Porque el Q960D necesita alcanzar un límite elástico mucho mayor que el Q690D. No solo controla el contenido de C, Si y Mn, sino que también agrega proporciones más altas de Cr, Ni y Mo para mejorar la resistencia del acero mediante el fortalecimiento con solución sólida y el fortalecimiento por precipitación. Al mismo tiempo, se añaden elementos como Nb y Ti para refinar los granos, lo que puede compensar la reducción de la tenacidad provocada por la mejora de la resistencia. Q690D sólo necesita equilibrar la alta resistencia general y la procesabilidad, por lo que el tipo y la proporción de elementos de aleación son relativamente moderados.