(整理)合金鋼的焊接工藝

1、合金鋼的焊接工藝用于制造工程構(gòu)件和機(jī)器零件的鋼統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)鋼概述1. 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 195MPa ,抗拉強(qiáng)度 b 390MPa的鋼均為高強(qiáng)度鋼）和專業(yè)用鋼兩大類。2. 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) 295 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(jiǎn)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 s 980MPa，屬于熱處理強(qiáng)化鋼 特點(diǎn)：具有

2、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Wc>0.3%，880 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3. 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500600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

3、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)

4、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)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(guò)熱區(qū)脆化的原因：過(guò)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(guò)熱區(qū)脆化是過(guò)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(guò)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(guò)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?，并在退?/p>

5、狀態(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(guò)工藝措施和冷卻速度來(lái)達(dá)到。還課題通過(guò)控制熱影響區(qū)的最高硬度來(lái)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

6、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)，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 電弧 焊牌 號(hào)埋弧焊電渣焊CO2氣體保護(hù)焊焊 絲GB/T1591 1994舊牌號(hào)GB/T15911988焊絲焊劑焊絲焊劑Q29509Mn2J422H08AHJ431H10M nSi09M n2SiJ423H08 MnAH08M n2Si09MnVJ426J427Q34516MnJ502不開(kāi)坡口對(duì)接HJ431H08 MnMoAHJ43114MnNbJ503H08HJ360H08M n2SiJ506中板開(kāi)坡口對(duì)接J507H08 MnAH10 Mn2HJ350H10

7、M nSiQ39015MnVJ502不開(kāi)坡口對(duì)接15Mn TiJ503H08 Mn 2MoAH08M n2Si15MnNbJ506H08 MnAHJ431HJ431HJ360J507J556中板開(kāi)坡口對(duì)接HJ350H10 Mn2HJ250H08M nSiH08M n2SIQ42015MnVNJ556H08 MnMoAHJ431H10 Mn 2MoAHJ431J557H04 MnV TiAHJ350HJ360J606J607Q460J606H08 Mn 2MoAHJ250H10 Mn 2MoAHJ431J607H08Mn2MoV AHJ350H10 Mn 2MoVHJ360J706HJ350J7

8、07HJ250鋼號(hào)焊條電弧焊埋弧焊氣體保護(hù)焊電渣焊14MnMoVNJ707J857H08 Mn 2MoAH08Mn2NiMoV AHJ350焊劑H08M n2NiMoAHJ250焊劑H08M n2SiH08 Mn 2MoH10M n2NiMoAHJ360焊劑H10Mn2NiMoV AHJ431焊劑14MnM ONbBH14(M n Mo)J857H08 Mn 2MoAH08 Mn 2Ni2CrMoAHJ350焊劑H10 Mn 2MoAH10M n2NiMovaH08mN2 nl2CrMoAHJ360,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）

9、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)量無(wú)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<980MPa的鋼，可用焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極或熔化極氣體保護(hù)焊 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

10、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(lái)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)生切割裂紋，屈強(qiáng)點(diǎn)超過(guò)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 >50mm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

11、為40mm。3、焊接材料的焊前處理 P120 （書(shū)）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J502J503R102R202R302105205125080J506、J507、J607、J807、J857、R307、R317、R407、R43735040023120150HJ350、 HJ25040045023120250SJ101、SJ301 （燒結(jié)型）300350231201504焊接工藝參數(shù)的選擇 P120 （書(shū)）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（一般供應(yīng)的 板厚 16mm）不熱處理Q345100150 度（ 30mm600

12、650度回火900-930度正火600-650度回火Q390100150 度（ 28mm550度或650度回火950-980度正火550度或650度回火Q420100 150 度（ 25mm950度正火650度回火Q460 200 度600 650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)

13、進(jìn)行退火處理。3、 對(duì)可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)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(guò)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) 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