16MnR鋼(板厚12mm)焊條電弧焊焊接工藝評(píng)定及焊接工藝要點(diǎn)

1、16MnR鋼(板厚12mm焊條電弧焊焊接工藝評(píng)定及焊接工藝一、母材材質(zhì)及技術(shù)情況16MnR即為Q345C常作為在鍋爐壓力容器用鋼。即在 Q235鋼的基礎(chǔ)上加 了 1 %的錳使屈服強(qiáng)度提高35%。16M nR屬于低碳錳鋼。CE=0.34% -0.49 %。焊 接性能良好。1. 材質(zhì)性能分析(1) 化學(xué)性能分析：表1表116MnR鋼化學(xué)成分()成分CSiMnPSNiCr含量0.12-0.200.20 0.551.20-1.90 0.045 345 2120316-16(3)焊接性分析16MnF含碳量2.5%.碳當(dāng)量CE=0.34% -0.49 %，焊接性能良好，焊接時(shí)一般不需要預(yù)熱，但環(huán)境溫度較低

2、( 510 d s 345,可選擇焊條J422 (E4013),J507(E5015)。因?yàn)檫x擇焊條一方面要與 母材等強(qiáng)度如表3所示，另一方面還要考慮焊接工藝性如：引弧的難易，脫 渣性，成形性，穩(wěn)弧性，及除氧，除氫，去硫，去磷等能力。綜合考慮后選擇J507(E5015)焊條。此焊條由大橋焊條廠生產(chǎn)。表3 E5015焊條熔敷金屬的力學(xué)成分d b(Mpa)d s(Mpa)S (%斷面收縮率(%Ak(J*cmA2)517.4413.331.5374.5240三、焊前準(zhǔn)備1. 坡口的選擇與制備(1) 坡口的選擇：由于板厚為12mm焊接方法為SMAV等焊接條件.選擇V形坡口。(2)坡口制備方法：應(yīng)根據(jù)工

3、件尺寸，形狀，加工條件綜合考慮。目前有剪切， 氣割，刨邊，車削，碳弧氣刨等方法制備坡口。考慮到坡口形式，加工質(zhì)量和成 本，選擇氣割加工坡口。焊接坡口要求：間隙b=2-3mm鈍邊P=2/mm坡口角度60 +22. 焊接區(qū)域的清理(1) 焊前對(duì)坡口及附近10mm勺油，銹，水等污物清理干凈。E5015焊接時(shí)清 理要徹底。否則極易產(chǎn)生氣孔和裂紋。(2) 清理方法：機(jī)械清理a.鋼絲刷b.砂輪磨c.噴丸處理 化學(xué)法a. 汽油除油b。酸除氧化皮c.堿除油必要時(shí)用氧-乙炔焰烘烤處理。由于焊件為300x150x12的板材，所以選擇鋼絲刷或化學(xué)法處理。3. 焊條烘干雖然焊條出廠前已經(jīng)高溫烘干，考慮到焊條長(zhǎng)期儲(chǔ)存和

4、運(yùn)輸中受潮，為 確保焊接質(zhì)量，焊條焊前需要烘干。一般酸性焊條取70C 150C保溫1.5h， 堿性焊條取300C 400E保溫2h.溫度太低達(dá)不到除水的目的，溫度過高引 起藥皮開裂。烘干一般不兩次。4. 工件的裝配定位焊前的裝配定位主要使工件定位對(duì)正，保證裝配間隙大小和延接頭長(zhǎng)度 均勻，保證焊接質(zhì)量和降低制造成本有很大的影響。可以用夾具和定位焊將 它們固定才進(jìn)行正式焊接。定位焊時(shí)由于焊道短，冷卻快，比較容易產(chǎn)生焊 接缺陷。5. 焊接預(yù)熱預(yù)熱是指焊前對(duì)工件整體或局部進(jìn)行加熱的工藝。預(yù)熱的主要目的是降 低焊接接頭冷卻速度，改善組織和性能，減小應(yīng)力等。工件是否需要預(yù)熱根 據(jù)工件結(jié)構(gòu)，材質(zhì)和尺寸而定。

5、一般情況下16MnF不需要預(yù)熱。但是如果結(jié)構(gòu)剛性大，應(yīng)力集中，環(huán)境溫度低時(shí)則需要預(yù)熱150 C。常見16Mn預(yù)熱情況如下表：4表4: 16Mn鋼預(yù)熱情況如下40mm預(yù)熱 100C -150 C預(yù)熱 100C-150 C工件預(yù)熱一般用火焰加熱，工頻加熱，電阻加熱和紅外線加熱?？紤]的成 本和加工條件選擇火焰加熱。四、焊接設(shè)備及焊接設(shè)備的選用1. 焊條電弧焊的設(shè)備包括焊接電源，焊鉗和電纜。焊接工具包括焊鉗，面罩， 護(hù)目鏡及保溫筒。(1) 焊接電源額定電流20500A。要求：具有陡降的外特性，良好的動(dòng)特 性。合適的電流調(diào)節(jié)范圍。(2) 弧焊電源有：弧焊變壓器BX仁330,它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本的，維修方 便

6、，效率高成本低，沒有磁偏吹。 弧焊整流器AX-320,它在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較 廣引弧容易，性能柔和，電弧穩(wěn)定等性能。我們選E5015,選擇AX-320.( 3)焊接電源的外等性為陡降帶外拖。為保證引弧性，一般空載電壓為50- 90V。( 4)焊鉗作用：夾持焊條和傳電流。要求隔熱，絕緣。( 5)面罩是防止焊接飛濺，弧光，高溫對(duì)焊工的傷害。( 6)面罩的要求：耐熱不然絕緣好，結(jié)構(gòu)牢靠不漏光。(7)焊條保溫筒：溫度在100C 450r，使用J507,由于堿性焊條抗水銹 能力差易發(fā)生氣孔和裂紋等缺陷， 焊條要隨用隨取， 多烘干的焊條必須放在 保溫筒里。五、焊前確定1. 焊接位置：由于焊件為平板對(duì)接， 水平固定

7、 V 形坡口。因此焊接位置只有水平位置。 水平位置是最易焊接操作的焊接位置。2. 焊接順序分為左焊法和右焊法。 處于焊接方便選擇左焊法。 但右焊法更易觀察熔池。3. 焊接道數(shù)和層數(shù)12mn板對(duì)接焊，無特殊要求選擇單層單道焊。4. 點(diǎn)固焊在裝配焊接中為了確保焊件的正確位置而選擇點(diǎn)固焊。 點(diǎn)固焊是正式焊 縫的一部分。對(duì)它有嚴(yán)格的要求：(1) 根據(jù)工件的力學(xué)性能和化學(xué)性能選擇點(diǎn)固段數(shù)和每段的長(zhǎng)度。16M nR旱 接應(yīng)做兩端定位。(2) 所選擇的焊條與正式焊縫焊條型號(hào)相同，選 E5015。(3) 點(diǎn)固焊焊縫短，冷卻快。因此定位焊時(shí)電流要比焊接時(shí)大10% 。(4 3焊接性好，點(diǎn)固長(zhǎng)度不要長(zhǎng)。(5) 16

8、MnR旱接后要進(jìn)行熱處理則定位焊也要進(jìn)行熱處理。( 6)定位焊時(shí)焊條直徑要小一些。( 7)為保證兩板焊接后變形過大，錯(cuò)變量不大于 1.5mm。5. 反變形 由于焊接是不均勻加熱和冷卻的過程。 焊接結(jié)束后會(huì)產(chǎn)生焊接殘余變形， 考慮焊接變形的產(chǎn)生，在焊接前采取反變形的手段可以消除或減弱變形的產(chǎn) 生。( 1)所謂反變形都是事先估計(jì)一個(gè)相反的變形拉斯抵消可能產(chǎn)生的變形。 反 變形只是預(yù)防變形的一種。(2) 預(yù)防變形的方法有：預(yù)留加工余量。合理的裝配工藝順序。剛性 固定法。合理的焊接順序。(3) 由于板對(duì)接焊易產(chǎn)生變形，固反變形是必要地。常用反變形方法：錘 擊法?；鹧婕訜岱āＡ?、焊接參數(shù)的選擇焊接時(shí)為了

9、保證焊接質(zhì)量而選擇的各種物理參數(shù)的總稱為焊接參數(shù)。焊條電弧焊的工藝參數(shù)包括：焊條直徑，焊接電流，電弧電壓，焊接速度，熱 輸入量，焊接層數(shù)。焊接參數(shù)的選擇直接影響到焊接生產(chǎn)率，焊縫形狀和尺寸，焊接質(zhì)量， 融合比(a )和成形系數(shù)(C/S)。1. 焊條直徑的選擇如表：5焊條直徑也就是焊芯直接。它根據(jù)焊縫間隙，焊接位置，接頭形式，板 厚，焊接熱輸入來選擇。一般打底焊比填充和蓋面小。堿性焊條比酸性小。 立,仰焊時(shí)比平焊時(shí)小。女口：12mn板打底焊選？3.2mm填充，蓋面選擇？4.0 mm表5焊條直徑的選擇工件厚度/mm234-56-1213焊條直徑/mm23.23.2-44-54-62. 焊接電流的選

10、擇如表：6焊接電流根據(jù)焊條直徑，接頭形式，焊接位置，層數(shù)來選擇。焊接電流選擇時(shí)：若電流過大易產(chǎn)生焊穿和咬邊，增大了工件的變形和 金屬的蒸發(fā)，飛濺大，使管接頭處組織和性能發(fā)生變化。 如果焊接電流過小 則焊接不穩(wěn)，造成未焊透和未融合，夾雜，成形不美觀，不利于溶滴的過度。 在相同的條件下平位置大于其他位置， E5015所用電流小于E4303表6焊條電流與焊條直徑的關(guān)系電流/A25-4040-6550-80100-130160-210200-270260-300直徑/mm1.62.02.53.24563.焊接層數(shù)的選擇工件越厚層數(shù)越多，但為保證焊縫塑性和其他力學(xué)性能不能太厚一般根 據(jù)板厚S =12mm

11、和焊條直徑d=4.0mm來確定。即n=S /d。12mn板對(duì)接選擇 三層如：圖34. 焊接電壓的選擇 SMAW 焊接電壓由弧長(zhǎng)界定。弧長(zhǎng)過長(zhǎng)電弧電壓高，此時(shí)對(duì)熔池的保護(hù) 不好，焊接成型不好，冶金不充分，易產(chǎn)生缺欠。電弧短時(shí)電弧電壓底，對(duì) 焊縫質(zhì)量和溶滴過度東有利。因此焊接時(shí)盡量選擇短弧焊。 立，仰焊時(shí)電弧 電壓比平焊小。堿性焊條電壓比酸性焊條電壓小.一般根據(jù)U=（0.25 0.5）d 選擇。5. 焊接速度焊接過程中焊接速度要均勻，一般焊接速度與焊接電流，電弧電壓相匹 配。一方面焊接速度影響焊縫的成型：焊縫寬度（C）焊縫余高（h）焊縫 深度（s）。另一方面影響影響工件焊透情況和是否焊穿。 焊接速

12、度大時(shí)融化 能力不夠造成未焊透，飛濺和夾雜。焊接速度過慢時(shí)，高溫停留時(shí)間長(zhǎng)，熱 影響區(qū)大，焊接接頭晶粒粗大，同時(shí)使管子變形，錯(cuò)變量大。綜上所述，16MnF在進(jìn)行SMAWI接時(shí)選擇工藝參數(shù)如下表7。表7 16MnR焊接參數(shù)焊條型號(hào)焊接層數(shù)焊接電流/A焊條直徑/mm焊接次序電源極性E5015打底85-1003.21直流反接填充160-2104.02蓋面160-2104.01七、操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)1. 引弧焊接前引燃電弧的過程叫做引弧。引弧常用接觸法。（1）劃擦法：此法引弧可靠，引弧易掌握，但有劃痕。引弧時(shí)在焊接起點(diǎn) 前10mn處，引燃后將焊條提起24mm.（2） 直擊法：焊條與工件垂直撞擊，電弧引

13、燃后將其迅速提起24mm此 法引弧不可靠 但無劃痕。選用E5015焊條最好選擇劃擦法，因其對(duì)焊縫有預(yù)熱的作用保證焊縫熔 深正常并消除氣孔和裂紋。2. 運(yùn)條焊條相對(duì)于焊縫所做的各種運(yùn)動(dòng)的綜合叫做運(yùn)條。它包括三種運(yùn)動(dòng)即：（1）沿焊條軸向運(yùn)動(dòng)。（2）沿焊縫軸向運(yùn)動(dòng)（3）沿焊縫徑向擺動(dòng)。 常用運(yùn)條方式有月牙型，直線型和鋸齒型，根據(jù)焊接位置和板厚我選擇直 線型和月牙型。3. 收尾在焊條電弧焊中收位有特殊的要求，收尾不好會(huì)產(chǎn)生弧坑，裂紋，氣孔。 常用的收尾方法有：（1）劃圈法-適用厚板。（2）回焊收尾法-適用堿性焊條。（3）反復(fù)收尾法適用大電流薄板焊接。厚度為16Mn R-12m板焊接為厚板焊接，選擇畫圈

14、收尾法。4. 敲渣SMAW 為氣-渣聯(lián)合保護(hù)，保護(hù)效果良好，渣的作用：（ 1 ）滲合金 ?1（2） 機(jī) 械保護(hù) （3） 改善焊接工藝性。但焊接管子時(shí)清渣不是很容易。12mn板對(duì)接平位置焊接采用單層單道焊。為保證質(zhì)量每道焊完后都必須清渣。清渣常用工具： （ 1 ）平光鏡（ 2）砂輪機(jī)（ 3）電動(dòng)鋼絲八、其他方面1. 焊前預(yù)熱預(yù)熱16M nR為熱軋鋼，碳和合金元素較低，焊接性能好。一般不需預(yù)熱，但 在特殊情況下焊前要預(yù)熱100 c-150 C。2 焊道保溫 對(duì)于焊前預(yù)熱的焊接需要焊道間保溫。焊道溫度為后焊焊道焊接前，前 道焊道的最高溫度。它對(duì)改善焊接質(zhì)量十分重要。16MnF的層間保溫不低于100攝

15、氏度。3. 消除應(yīng)力 焊接過程中焊件中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和焊接熱過程引起的焊件的形狀和尺寸 變化。焊接過程的不均勻溫度場(chǎng)以及由焊接溫度場(chǎng)消失后的應(yīng)力和變形稱為 殘余焊接應(yīng)力和變形。 在沒有外力作用的條件下， 焊接應(yīng)力在焊件內(nèi)部是平 衡的。焊接應(yīng)力和變形在一定條件下會(huì)影響焊件的功能和外觀， 因此是設(shè)計(jì) 和制造中必須考慮的問題。焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊件有 6 個(gè)方面的影響。 對(duì)強(qiáng)度的影響 對(duì)剛度的 影響。對(duì)受壓焊件穩(wěn)定性的影響。 對(duì)加工精度的影響。 對(duì)尺寸穩(wěn)定 性的影響。對(duì)耐腐蝕性的影響。焊接時(shí)適當(dāng)降低焊件的剛度，并在焊件的適當(dāng)部位局部加熱，使焊縫能比較自由地收縮， 以減小殘余應(yīng)力。 熱處理（高溫回火 ）是消

16、除焊接殘余應(yīng)力 的常用方法。 整體消除應(yīng)力的熱處理效果一般比局部熱處理好。 焊接殘余應(yīng) 力也可采用機(jī)械拉伸法（預(yù)載法）來消除或調(diào)整。4. 消除冷裂紋Q345C（16M nR淬硬傾向大，發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變的冷速快，易產(chǎn)生馬氏體和貝氏體組織。在焊后進(jìn)行250C -350 C后熱去氫和緩冷可以防止冷裂紋。5. 消除結(jié)晶裂紋熱軋鋼含有一定的錳且含碳量低，Mn/S比一般可以滿足不發(fā)生結(jié)晶裂的 可能，但如果母材異常時(shí)會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。提高焊縫含錳量的同時(shí)減少碳和硫可有效地防止結(jié)晶裂紋。具體的是選擇 E5015焊條來脫硫。十、焊接質(zhì)量檢測(cè)1. 焊接質(zhì)量檢測(cè)是保證焊接質(zhì)量而進(jìn)行的工序，主要任務(wù)是測(cè)出缺陷進(jìn)行返 修和

17、對(duì)焊縫進(jìn)行評(píng)級(jí)。焊接檢測(cè)分為（ 1 ）外觀檢測(cè)（ 2）內(nèi)部檢查等。無論 哪種檢測(cè)都分為四個(gè)等級(jí)。第一級(jí)最好，第四等級(jí)最差。2. 內(nèi)部無損探傷用RT和UT。（ 1）RT檢測(cè)原理：由X射線穿過焊縫，由于有 無缺陷處對(duì)射線的衰減不同，通過射線照相在底片上會(huì)看到不同的黑度影 像，通過觀察影像的形狀，大小，位置即可正確的對(duì)缺陷定位定量。 （2）UT： 超聲波時(shí)頻率大于20000HZ的機(jī)械波。常用斜探頭發(fā)射超聲波，穿透工件， 發(fā)生反射，接受超聲波，根據(jù)波形判斷缺陷的性質(zhì)和位置。RT,UT 只擅長(zhǎng)測(cè)量?jī)?nèi)部缺陷，其中 RT定性準(zhǔn)確，UT定位準(zhǔn)確。我選擇RT 按照標(biāo)準(zhǔn) ISO5579:1998 評(píng)為級(jí)。3. 外

18、觀檢測(cè)（1） VT,（2） MT（3）PT（1）. 目視檢測(cè) 利用肉眼，量具，低倍鏡等憑經(jīng)驗(yàn)判斷外觀缺陷評(píng)級(jí)。（2）. 磁粉檢測(cè) 鐵磁性材料充磁，若有表面開口缺陷形成漏磁場(chǎng)，撒磁粉，觀查磁痕。分析并記錄結(jié)果，退磁，后處理。（3）. 滲透檢測(cè)表面清理，噴滲透液，乳化，清洗，干燥，噴顯像劑。判斷缺陷并記錄，后處理。我選擇 VT和PT4. 力學(xué)性能與彎曲試驗(yàn)（ 1 ）拉伸試驗(yàn)（ 2）彎曲試驗(yàn)（ 3）沖擊試驗(yàn)（1）.拉伸試驗(yàn)在焊縫區(qū)和熱影響區(qū)各取兩塊試板 30mm的板采用全焊透進(jìn)行試驗(yàn)。每個(gè)試板的b b都大于母材為合格。（2）.彎曲試驗(yàn) 試驗(yàn)按照GB/T232執(zhí)行。簡(jiǎn)圖:II類別號(hào)II 組別號(hào) 11-

19、1 與類別號(hào)II 組別號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào) GB/T3280 鋼號(hào) 0Cr18Ni9T 與標(biāo)準(zhǔn)號(hào) GB/T3280 鋼 號(hào) 0Cr18Ni9Ti 厚度范圍：母材：對(duì)接焊縫12 mm角焊縫管子直徑、壁厚范圍：對(duì)接焊縫焊縫金屬厚度范圍：對(duì)接焊縫 不限-14其他12 mmII- 1 相焊相焊角焊縫 角焊縫焊接工藝指導(dǎo)書單位名稱安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院16焊接工藝指導(dǎo)書編號(hào) 16 日期2013.10.24焊接工藝評(píng)定編號(hào)A120311焊接方法手工電弧焊機(jī)械化程度手工 焊接接頭:坡口形式Y(jié)型襯墊（材料及規(guī)格） 其他 評(píng)定項(xiàng)目手弧工電焊板厚12mmY型坡口對(duì)接 母材:焊材類別焊條焊材標(biāo)準(zhǔn)GB/T5118填充金屬尺寸直徑

20、3.2, 4.0焊材型號(hào)E5015焊材牌號(hào)J507其他耐蝕堆焊金屬化學(xué)成分（）CSiMnPSCrNiMoVTiNb其他:焊接位置： 對(duì)接焊縫位置 焊接方向： 角焊縫位置平位置焊從左向右焊后熱處理：溫度范圍（C）580-610保溫時(shí)間（h）1焊接方向：預(yù)熱：預(yù)熱C）（允許最低值）70-90 層間溫度C）（允許最高值）75-95 保持預(yù)熱時(shí)間保護(hù)氣體：氣體種類保護(hù)氣尾部保護(hù)氣 混合比流量（L/min） 加熱方式咼頻感應(yīng)加熱背面保護(hù)氣電特性：電流種類：直流極性：正接焊接電流范圍（A）： 100350電弧電壓（V）：（按所焊位置和厚度，分別列出電流和電壓范圍，填入下表）2230焊道焊接 方法填充材料焊

21、接電流電弧電壓（V）焊接速度（cm/min）線能量 (kj/cm)/ 焊層牌號(hào)直徑極性電流（A）1/1SMAWJ5073.2正極9011022304-86251/2SMAWJ5074.0正極16021022304-89801/3SMAWJ5074.0正極16021022304-810621/4SMAWJ5074.0正極16021022304-81162鎢極類型及直徑 熔滴過渡形式粗滴過渡噴嘴直徑（mm）焊絲送進(jìn)速度（cm/min）技術(shù)措施：擺動(dòng)焊或不擺動(dòng)焊： 擺動(dòng) 擺動(dòng)參數(shù)： 微擺焊前清理和層間清理：鋼絲刷，砂輪背面清根方法：電弧氣刨單道焊或多道焊（每面）：?jiǎn)蔚绬谓z焊或多絲焊：導(dǎo)電嘴至工件距離

22、（mm）：3 錘擊： 其他：編制張浩日期2013/10/21審核李力日期2013/10/21批準(zhǔn)王海日期2013/10/21焊接工藝評(píng)定報(bào)告單位名稱：安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院焊接工藝評(píng)定編號(hào)： 16 焊接工藝指導(dǎo)書編號(hào)： _A120311焊接方法：SMAW機(jī)械化程度：手動(dòng) 接頭簡(jiǎn)圖:母材： 材料標(biāo)準(zhǔn)：GB/T6654焊后熱處理： 熱處理溫度C）:580650鋼號(hào)：16MnR保溫時(shí)間（h）:1 1.5類、組別號(hào)II-1 _ 相焊厚度：12mm直徑：其他：與類、組別號(hào)：II-1保護(hù)氣體：氣體種類 混合比 流量（L/min） 保護(hù)氣體尾部保護(hù)氣體 背面保護(hù)氣體 填充金屬：電特性：焊材標(biāo)準(zhǔn)：GB/T5118電流種類：直流焊材牌號(hào)：J507極性：正接焊材規(guī)格