合金鋼的焊接工藝

1、合金鋼的焊接工藝概述合金結(jié)構(gòu)鋼分為高強(qiáng)度鋼（GB/T13304-1991規(guī)定屈服點(diǎn)S s 195Mpa,抗拉 強(qiáng)度S b390Mpa的鋼均為高強(qiáng)度鋼）和專業(yè)用鋼兩大類。高強(qiáng)度鋼按鋼材供貨的熱處理狀態(tài)分為熱扎及正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼和中碳調(diào) 質(zhì)鋼。1）熱扎及正火鋼：這類鋼的屈服點(diǎn)295WS s 490Mpa屬于非熱處理強(qiáng)化鋼主要包括GB/T1591-1994低合金結(jié)構(gòu)鋼中的 Q295-Q460鋼特點(diǎn)：冶煉工藝比較簡單，價(jià)格低廉，綜合力學(xué)性能良好，具有良好的焊接性2）低碳調(diào)質(zhì)鋼：這類鋼屈服點(diǎn)441 w S s 980Mpa屬于熱處理強(qiáng)化鋼特點(diǎn)：具有較高的強(qiáng)度、優(yōu)良的塑性和韌性生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高、進(jìn)行

2、熱加工時(shí)對(duì)工藝參數(shù)較嚴(yán)格。3） 中碳調(diào)質(zhì)鋼：含碳量高 Wc0.3% 880W S s 980Mpa屬于熱處理強(qiáng)化鋼一般在退火狀態(tài)下進(jìn)行焊接，焊后需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理主要用于制造大型機(jī)器上的零件和要求強(qiáng)度而自重小的構(gòu)件專業(yè)用鋼：按用途分為珠光體耐熱鋼、低溫用鋼和低合金耐熱鋼1）珠光體耐熱鋼：用于制造在 500-600度范圍內(nèi)的設(shè)備，具有一定的高溫強(qiáng)度和抗氧化能力。2）低溫用鋼：用于制造在-20 196度低溫工作的設(shè)備韌脆性轉(zhuǎn)變溫度低 良好的低溫韌性3）低合金耐蝕鋼：用于制造在大氣、海水、石油、化工產(chǎn)品等腐蝕介質(zhì)中 工作的各種設(shè)備合金兀素對(duì)合金結(jié)構(gòu)鋼焊接性的影響及作用含量Wc/%碳含量多，使焊縫中的結(jié)晶

3、裂紋和焊接接頭冷裂紋傾向增大0.050.16硅有固容強(qiáng)化作用，可以有效提高鋼的強(qiáng)度，是良好的脫氧劑， 并防止co氣孔，殘余硅回形成低熔點(diǎn)的硅酸鹽夾渣導(dǎo)致結(jié)晶 裂紋，增加熔渣和熔化金屬粘度，引起嚴(yán)重的飛濺。0.40.7錳可提高鋼的強(qiáng)度和淬透性，可脫氧和脫硫，增加力學(xué)性能， 降低焊縫金屬對(duì)結(jié)晶裂紋的敏感性。1%鉻提高淬透性，耐熱性和耐蝕性，強(qiáng)烈增加淬透性，并提高韌脆轉(zhuǎn)變溫度鉬提咼熱強(qiáng)性兀素和熱影響區(qū)的淬硬傾向，使裂紋敏感性增大0.65鎳提高強(qiáng)度不降低塑性和韌性，從避免產(chǎn)生硬淬組織考慮，對(duì)焊接性有利釩能改善低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性少量鈦強(qiáng)脫氧和脫氮?jiǎng)?xì)化晶粒，可改善鋼的焊接性適量鈮細(xì)化晶粒少量合金結(jié)構(gòu)

4、鋼焊接性分析：1熱影響區(qū)的脆化是焊后產(chǎn)生裂紋，造成脆性破壞的主要原因之一。1）熱軋綱過熱區(qū)脆化的原因：過熱去晶粒嚴(yán)重粗化，冷卻時(shí)生成魏氏組織 及馬氏體組織，正火鋼熱影響區(qū)脆化是由于焊接熱源的高溫作用，使母 材焊前的正火效果消失的結(jié)果。2）低碳調(diào)質(zhì)鋼的過熱區(qū)脆化是過熱區(qū)產(chǎn)生由鐵素體、高碳馬氏體和高碳貝 氏體組成的混合組織而造成的。防止過熱區(qū)脆化的關(guān)鍵在于冷卻速度的 控制，在焊接時(shí)應(yīng)采用較小的熱輸入。3）中碳調(diào)質(zhì)鋼的過熱區(qū)容易得到硬脆的淬火組織一高碳馬氏體，為此一般需采用預(yù)熱緩冷等措施與適當(dāng)?shù)臒彷斎肱浜希⒃谕嘶馉顟B(tài)下焊接，焊后整體調(diào)質(zhì)處理2焊接接頭的冷裂紋：產(chǎn)生的原因：焊接接頭產(chǎn)生淬硬組織，接頭

5、內(nèi)含氫量多，殘余應(yīng)力較大。防止措施：盡量避免在焊接接頭中形成硬脆組織， 可以通過工藝措施和冷卻速度來達(dá)到。還課題通過控制熱影響區(qū)的最高硬度來防止冷裂紋。3焊接接頭的熱裂紋：選用低氫型焊條或超低碳焊絲配合高錳高硅焊劑進(jìn)行埋弧焊，在提高焊縫含錳的同時(shí)，降低碳硫的含量，均時(shí)防止結(jié)晶裂紋的有效措施。合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接工藝1焊材的選擇最重要的選材原則：確保焊縫的金屬力學(xué)性能，使之滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求保 證產(chǎn)品在使用中正常運(yùn)行。熱軋及正火鋼主要用于制造受力結(jié)構(gòu)，要求焊接接頭有足夠的強(qiáng)度適當(dāng)?shù)那鼜?qiáng)比 足夠的韌性和較低的時(shí)效敏感性。低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時(shí)，焊接材料的選用原則依母材的熱處理狀態(tài)的不同而異。中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時(shí)

6、，焊接材料應(yīng)保證熔敷金屬的成分與母材基本一致鋼號(hào)焊條電埋弧焊電渣焊CO2氣體保GB/T15911994舊牌號(hào)弧焊牌焊絲焊劑焊絲焊劑護(hù)焊焊絲GB/T15911988號(hào)Q29509Mn2J422H08AHJ431H10M nSi09M n2SiJ423H08 MnAH08M n2Si09MnVJ426J427Q34516Mn14MnNbJ502J503J506J507不開坡口對(duì)接H08中板開坡口對(duì)接H08 MnAH10 Mn2H10M nSiHJ431HJ350H08 MnMoAHJ431HJ360H08M n2SiQ39015MnVJ502不開坡口對(duì)接H08 Mn 2MoAHJ431H08M n

7、2Si15Mn TiJ503H08 MnAHJ431HJ36015MnNbJ506中板開坡口對(duì)接J507H10 Mn2HJ350HJJ556H08M nSi250H08M n2SIQ42015MnVNJ556H08 MnMoAHJ431H10 Mn 2MoAHJ431J557H04 MnV TiAHJ350HJ360J606J607Q460J606H08 Mn 2MoAHJ250H10 Mn 2MoAHJ431J607H08 Mn 2MoVAHJ350H10 Mn 2MoVHJ360J706HJ350J707HJ250鋼號(hào)焊條電埋弧焊氣體保護(hù)焊電渣焊弧焊14MnMoVNJ707H08 Mn 2

8、MoAH08M n2SiH10 Mn 2NiMoJ857H08 Mn 2NiMoVAH08 Mn 2MoAHJ350焊劑HJ360焊劑H08M n2NiMoAH10 Mn 2NiMoHJ250焊劑VAHJ431焊劑14MnM oNbBH14(M nMo)J857H08 Mn 2MoAH08 Mn 2Ni2CrMoAHJ350焊劑H10 Mn 2MoAH10 Mn 2NiMo vaH08mN2 nl2C rMoA HJ360,HJ431焊劑2焊接方法的選擇目前低合金鋼的焊接方法可分為兩類：1 ）焊接熱輸入大的焊接法2）焊接熱輸入小的焊接法熱軋及正火鋼可以用各種方法進(jìn)行焊接，一般焊接方法對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量

9、無顯著影響。低碳調(diào)質(zhì)鋼狀態(tài)下焊接，為了使回火區(qū)的軟化降到最低程度應(yīng)采用比較集中的熱 源S s 980Mpa的鋼必須用鎢極氬弧焊或電子束焊。中碳調(diào)質(zhì)鋼在焊接方法選擇上，由于不強(qiáng)調(diào)熱輸入對(duì)接頭性能的影響， 所以一般 焊接方法都可以采用。3焊前準(zhǔn)備1、接頭形式及坡口備制在設(shè)計(jì)坡口時(shí)，首先應(yīng)避免采用易產(chǎn)生未焊透的坡口形式因?yàn)楹缚p根部缺口往往是各種裂紋的起源區(qū)，其次應(yīng)盡量減少焊縫的橫截面積，以降低接頭的殘余應(yīng)力，同時(shí)也可以減少焊接材料的消耗量，提高生產(chǎn)效率。應(yīng)根據(jù)因坡口形式和接頭形式而改變的熔合比和冷卻速度的變化來選擇相應(yīng)的焊接材料，才能獲得綜合力學(xué)性能優(yōu)良的焊縫與接頭。合金結(jié)構(gòu)鋼在坡口時(shí)，為了防止產(chǎn)生

10、切割裂紋，屈強(qiáng)點(diǎn)超過500Mpa或合金總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于3%的低合金結(jié)構(gòu)鋼，當(dāng)板厚S 50mn時(shí)，切割前應(yīng)將 鋼板切割區(qū)預(yù)熱到100度以上，切割后，采用磁粉探傷對(duì)切割表面裂紋檢 查。低合金結(jié)構(gòu)鋼接頭坡口背面采用碳弧氣刨清根時(shí)，氣刨前應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱。2、焊接區(qū)的清理合金結(jié)構(gòu)鋼接頭焊接區(qū)的清理是為了建立低氫環(huán)境的主要環(huán)節(jié)之一， 鋼的脆硬傾向越大，對(duì)焊接區(qū)清理的要求更高。焊條電弧焊接頭的打磨區(qū)要求每側(cè)為 20mm埋弧焊為30mm電渣焊為 40mm3、焊接材料的焊前處理P120 （書）表9-8常用低合金鋼焊條和焊劑烘干溫度焊條牌號(hào)焊劑牌號(hào)烘干溫度烘干時(shí)間保存溫度J502J503R102R202R302

11、105205125080J506、J507、J607、J807、J857、R307 R317 R407R43735040023120150HJ350 HJ25040045023120250SJ101、SJ301 （燒結(jié)型）300350231201504焊接工藝參數(shù)的選擇P120（書）9-9牌號(hào)預(yù)熱溫度焊后熱處理電弧焊電渣焊Q235不預(yù)熱（般供應(yīng)的板厚S30mm600650度回火900-930度正火600-650度回火Q390100150 度 ( S 28mm550度或650度回火950-980度正火550度或650度回火Q420100150 度 ( S 25mm950度正火650度回火Q460

12、 200 度600650度回火950-980 度正火600-650度回火5焊后熱處理1）消除應(yīng)力退火處理焊后是否需要熱處理，要根據(jù)鋼板的化學(xué)成分、厚度、結(jié)構(gòu)性能、焊接方 法及使用條件等因素進(jìn)行考慮，在下列情況下，要求合金結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行消除應(yīng)力退火處理。1、母材屈服點(diǎn)490Mpa為了防止延遲裂紋，焊后進(jìn)行退火處理。2、對(duì)厚壁壓力容器，為防止三局應(yīng)力場(chǎng)所造成的脆性破壞，焊后應(yīng)進(jìn)行 退火處理。3、 對(duì)可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂或要求尺寸穩(wěn)定的產(chǎn)品，焊后進(jìn)行退火處理,低碳調(diào)質(zhì)鋼一般不必進(jìn)行退火處理，只有屬于下列情況之一者，才需要進(jìn)行退火處理。1鋼材在焊后或冷變形加工后，韌性達(dá)不到要求。2結(jié)構(gòu)要求尺寸穩(wěn)定。3鋼材對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感。2）正火+回火熱處理合金結(jié)構(gòu)鋼厚板，在電渣焊之后，或者熱校，熱變形之后需作正火熱畜力，以細(xì)化電渣焊接頭晶粒，調(diào)整高溫?zé)岢尚蔚哪覆暮秃缚p金屬性能。合金成分較高的合金結(jié)構(gòu)鋼正火處理后，只有經(jīng)過回火處理后才能達(dá)到符合要求的綜合性能，回火處理的目的是改善鋼材和接頭的組織和性能3）淬火+回火熱處理當(dāng)鋼材的屈服點(diǎn)S s50MPs時(shí)，在正火狀態(tài)下的韌性會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定，采用淬火+回火熱處理的方法，可以提高鋼材的強(qiáng)度，同時(shí)改善性能。6焊后檢