利用HVmax公式进行材料硬度分析

可以用钢的淬硬倾向来衡量其冷裂纹敏感性。一般用最大硬度HV_max表示。

钢的淬硬倾向不仅取决于化学成分，而且取决于焊接工艺、壁厚和冷却条件。综合考虑这些因素，管线钢的HV_max可以应用下式进行估算：

HV_max=140+1089P_cm-8.2t_8/5±25

式中 P_cm——见式（4-5）；

t_8/5——800～500℃的冷却时间（s）。

为了满足国产管线钢的焊接要求，又建立了适合国产管线钢的最高硬度HV_max估算公式：

式中 HV_m——100%马氏体组织时的硬度，HV_m仅与含碳量有关（HV10）。HV_m（1）=1198C+280（调质和控轧钢，HV10）；HV_m（2）=845C+304（非调质钢，HV10）。

HV₀——无马氏体，主要是贝氏体、珠光体及铁素体组织时的硬度，除碳之外还受多种成分的影响。

HV₀=252C+64Si+53Mn+67Mo+52Cr+9.6Ni+66Cu+120V+14059B+93；

k——硬度计算公式参数，是修正硬度曲线拟合后确定的，它主要受冷却过程中析出沉淀强化元素（Mo、V、Nb等）的影响。k=6.79+2.67Mo+24.6Nb+3.6Cr-4.8V-10Ti；

τ——800～500℃的冷却时间，即t₈/5；

τ_0.5——对应于HV_0.5时的t₈/5冷却时间。

对于管线钢焊接而言，为避免产生冷裂纹允许的最大硬度一般为260HV或24HRC，采用低氢型焊条时，硬度上限可放宽至350HV，CO₂气体保护焊时为408HV。从计算结果来看，高铌X80级管线钢冷裂倾向小。(www.xing528.com)

众所周知，对于长输管道焊接，不同的施工验收标准有不同的HV10验收规定，经上述公式可逆算出t_8/5值，这样可利用乌威（D·Vwer）提出的t_8/5理论经验公式（摘自天津大学张文钺主编的《焊接冶金学》）来逆算各种焊接方法根焊时为防止冷裂纹所需要的最低预热温度。

理论经验公式如下：

三维传热（厚板）为

二维传热（薄板）为

式中 T₀——初始温度（℃）；

E——焊接线能量（kJ/cm）；

δ——壁厚（cm）；

η——不同焊接方法的相对热效率，SMAW的η=0.8，FCAW的η=0.8，GMAW（Ar80%+CO₂20%，体积分数）的η取为0.73；

F₃，F₂——三维和二维传热时的接头系数。根焊时，F₃=1.1，F₂=1.0；填充焊时，F₃=0.9，F₂=1.0；盖面焊时，F₃=0.9，F₂=1.0。

此时临界厚度的判别公式：

很显然，上述公式的计算结果与环境温度、母材钢级及管径等因素无关，即说明该公式存在一定的局限性和不合理性。