焊接公式及實(shí)驗(yàn)

1、1、碳當(dāng)量 國際焊接學(xué)會(huì):CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 <0.4淬硬傾向不大日本焊接學(xué)會(huì)：Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14Ceq0.46%，焊接性優(yōu)良；0.46-0.52%淬硬傾向逐漸明顯，焊接時(shí)需要采取合適的措施；Ceq>0.52%時(shí)，淬硬傾向明顯，屬于較難焊接材料。淬硬傾向較大的鋼, 焊后在空氣中冷卻時(shí)，焊縫易出現(xiàn)淬硬的馬氏體組織，低溫焊接或焊接剛性較大時(shí)易出現(xiàn)冷裂紋，焊接時(shí)需要預(yù)熱，預(yù)熱是防止冷裂紋和再熱裂紋的有效措施。與人是防止冷裂紋和再熱裂紋的有效措施。溫度太低，焊縫會(huì)開裂，

2、太高又會(huì)降低韌性，惡化勞動(dòng)條件，所以確定合適的預(yù)熱溫度成為很重要的問題。 Rb=500MPa,Ceq=0.46 不預(yù)熱 Rb=600MPa，Ceq=0.52 預(yù)熱75oC Rb=700MPa, Ceq=0.52 預(yù)熱75 oC Rb=800MPa，Ceq=0.62 預(yù)熱150 oC新日鐵：CEIIW公式對(duì)碳鋼和碳錳鋼更合適，但不適用于低碳低合金鋼；Pcm適于低碳低合金鋼。CEN在圖表法中被用作評(píng)價(jià)鋼冷裂紋敏感性的尺度（當(dāng)碳增加時(shí)，CEN接近CEIIW,而當(dāng)碳降低時(shí)他又接近Pcm）。用圖表法確定鋼焊接時(shí)的預(yù)熱溫度上2、冷裂紋敏感指數(shù)：PcmPcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni

3、/60+Mo/15+V/10+5B使用化學(xué)成分范圍（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：C=0.07-0.22%,Si=0-0.6%,Mn=0.4-1.4%,Cu=0-0.5%,Ni=0-1.2%,Cr=0-1.2%,Mo=0-0.7%,V=0-0.12%,Nb=0-0.04%,Ti=0-0.05%,B=0-0.005%.3、冷裂紋敏感性PwPw=Pcm+H/60+h/600或Pw=Pcm+H/60+R/40000 H:熔敷金屬中擴(kuò)散氫含量（ml/100g）R:焊縫拉伸拘束度h:板厚（mm）當(dāng)Pw>0時(shí)，即有產(chǎn)生裂紋的可能性。適用條件：擴(kuò)散氫含量H=(1-5)ml/100g，h=19-50mm，線能量為17-3

4、0kJ/cm.4、預(yù)熱溫度：To To=1440Pw-392根據(jù)日本CEN確定預(yù)熱溫度：1、根據(jù)鋼的化學(xué)成分計(jì)算CEN和CEIIW;2、通過焊縫金屬擴(kuò)散氫含量與圖3標(biāo)準(zhǔn)值的偏差求出CEN的某一增量；3、通過熱輸入與圖4標(biāo)準(zhǔn)值的偏差和CEIIW求出CEN的某一增量；4、將CEN增量之和與原始CEN相加，對(duì)CEN進(jìn)行修正；5、根據(jù)修正的CEN和圖2基本曲線中的板厚確定y坡口試驗(yàn)的臨界預(yù)熱溫度；6、根據(jù)焊縫金屬強(qiáng)度和接頭拘束度，通過圖5的修正，確定實(shí)際所需的預(yù)熱溫度。圖2-圖5：用圖表法確定鋼焊接時(shí)的預(yù)熱溫度上5、再熱裂紋敏感經(jīng)驗(yàn)公式：PSR=Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2PSR&g

5、t;0,有再熱裂紋傾向。6、t8/5（焊接冶金學(xué)基礎(chǔ)）來源：cooling rate in 800 to 500 range from dimensional analysis 很準(zhǔn)確a、根據(jù)傳熱學(xué)推導(dǎo)理論公式：厚大焊件的三維傳熱：薄板焊接時(shí)的二維傳熱：E:焊接線能量（J/cm）:導(dǎo)熱系數(shù)c：容積比熱容J/（cm3）:板厚（cm）T0：初始溫度臨界板厚cr:實(shí)踐表明：板厚<0.6cr用薄板計(jì)算公式，板厚>0.9cr用厚板計(jì)算公式。b、理論經(jīng)驗(yàn)公式：厚大焊件的三維傳熱：薄板焊接時(shí)的二維傳熱：臨界板厚cr:熔渣的堿度計(jì)算公式：當(dāng)B1>1時(shí)為堿性渣，B1<1時(shí)為酸性渣；B1=

6、1時(shí)為中性渣。馬氏體相變溫度:Ms(oC)=539-453C貝氏體相變溫度：Bs（oC）=830-270C-90Mn-37Ni-70Cr-83MoFe-Ni-Cr-Mo-C鋼：Bs(oC)=844-597C-63Mn-16Ni-78Cr焊接熱影響區(qū)的組織和性能：低碳鋼、低合金鋼焊接熱影響區(qū)組織分布：1、熔合區(qū)2、過熱區(qū)3、相變重結(jié)晶區(qū)4、不完全重結(jié)晶區(qū)對(duì)于焊接淬硬傾向較大的鋼種，焊接熱影響區(qū)組織分布為：1、完全淬火區(qū)2、不完全淬火區(qū)冷裂紋產(chǎn)生焊接冷裂紋的三大主要因素是：焊縫熱影響區(qū)有一定的淬硬傾向、較大的焊接應(yīng)力或拘束度、焊縫中擴(kuò)散氫含量。拘束度R=Eh/L（h板厚）預(yù)防措施：1、采用優(yōu)質(zhì)的低

7、氫焊接材料，并嚴(yán)格控制氫的來源，焊前烘干焊條和焊劑，仔細(xì)清楚焊接區(qū)的油污、水、鐵銹等。2、焊前進(jìn)行預(yù)熱，焊接過程中控制層間溫度不低于預(yù)熱溫度。焊后進(jìn)行消氫或立即進(jìn)行焊后熱處理，使擴(kuò)散氫能充分從焊縫中逸出。3、確定合理的焊接熱輸入。熱輸入越大，焊接接頭冷卻時(shí)間越長，熱影響區(qū)就可以減輕淬火，同事有利于氫的逸出，降低了冷裂紋傾向。但若焊接熱輸入過大，熱影響區(qū)可能產(chǎn)生過熱組織，使晶粒粗大，反而會(huì)降低焊接接頭的抗裂性能。熱裂紋：預(yù)防措施：1、采用堿性焊條和焊劑提高脫硫能力，控制焊縫中S,P等有害雜質(zhì)的含量。2、焊前預(yù)熱可減慢焊縫冷卻速度，減小焊接應(yīng)力。再熱裂紋：焊接接頭在焊后熱處理過程中產(chǎn)生再熱裂紋，從

8、宏觀上看可以認(rèn)為是由于兩個(gè)相互聯(lián)系的重要條件引起的，一個(gè)是參與應(yīng)力松弛時(shí)裝應(yīng)力集中部位引起的實(shí)際塑性變形量p，另一個(gè)是應(yīng)力集中部位產(chǎn)生裂紋的臨界變形能力c，當(dāng)p>c時(shí)，也即塑性變形能力不能適應(yīng)塑性變形的發(fā)展時(shí)，就可能在再熱過程中產(chǎn)生再熱裂紋。p與接頭的拘束度，參與應(yīng)力大小以及應(yīng)力集中程度有關(guān)；c與晶界聚合強(qiáng)度、晶內(nèi)蠕變抗力及晶粒尺寸大小等因素有關(guān)。晶界的偏西對(duì)晶界的聚合強(qiáng)度影響很大，而晶內(nèi)沉淀相的析出硬化對(duì)晶內(nèi)的蠕變抗力有很大影響。另外，再熱過程中晶內(nèi)合金碳化物沉淀造成的二次硬化，使晶內(nèi)蠕變抗力提高，促使蠕變易于集中于晶界，這樣，在應(yīng)力松弛過程中蠕變變形將集中于晶界附近，以致導(dǎo)致深長變形

9、量很小的晶間斷裂。12Cr1MoV再熱裂紋敏感系數(shù)根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式為：G=Cr+3.3Mo+8.1V-2>0,有產(chǎn)生再熱裂紋的可能。熱影響區(qū)的軟化問題12Cr1MoV的焊接接頭，在焊前預(yù)熱和焊后熱處理的工藝措施下，熱影響區(qū)可能出現(xiàn)硬度和強(qiáng)度明顯下降的軟化區(qū)。這個(gè)軟化區(qū)中的組織除了聚集了碳化物外，大部分是鐵素體，同事還有奧氏體分解產(chǎn)物，形成所謂的“白帶”組織，因?yàn)椤鞍讕А苯M織的出現(xiàn)，長期高溫工作時(shí)，蠕變變形也很容易集中在這個(gè)部位而發(fā)生斷裂，為了消滅這種組織，預(yù)熱和焊后熱處理溫度必須十分謹(jǐn)慎。實(shí)驗(yàn)：再熱裂紋敏感性評(píng)定：1、再熱裂紋敏感性評(píng)估G=Cr+3.3Mo+8.1V+10C-2 當(dāng)G&l

10、t;1.5時(shí)，對(duì)再熱裂紋不敏感2、再熱裂紋C形曲線和不同焊后熱處理溫度下臨界斷裂初應(yīng)力測(cè)定2.1插銷應(yīng)力松弛再熱裂紋敏感性試驗(yàn) （GB9446-1995）再熱裂紋C形曲線測(cè)定、不同焊后熱處理溫度下臨界斷裂初應(yīng)力值測(cè)定2.2斜Y型坡口再熱裂紋試驗(yàn)(GB4675.1-84)工藝參數(shù)：00Cr19Ni10_15CrMoR復(fù)合板的焊接(00Cr19Ni10_15CrMoR復(fù)合鋼板焊接工藝評(píng)定)焊條：基層、覆層分別選擇A002、R307焊條；過渡層選擇A062焊條，過渡層焊接與異種鋼類似，選擇25-13型焊條，保證過渡層金屬的化學(xué)成分，成為奧氏體家少量鐵素體，不至于出現(xiàn)馬氏體，甚至熱裂紋。焊后熱處理：按HG20584和用戶要求，熱處理規(guī)范為爐溫400以下進(jìn)爐，升溫速度50-100/h、保溫溫度6