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)鋼分為高強度鋼（ GB/T13304 1991規(guī)定屈服點5 s > 195Mpa ,抗拉強度5 b > 390Mpa的鋼均為高強度鋼）和專業(yè)用鋼兩大類。2. 高強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 295 < 5 s > 490Mpa ，屬于非熱處理強化鋼主要包括 GB/T1591 1994低合金結(jié)構(gòu)鋼中的 Q295 Q460鋼特點：冶煉工藝比較簡單，價格低廉，綜合力學性能良好，具有良好的焊接性2）低碳調(diào)質(zhì)鋼：這類鋼屈服點 44

2、1 <5 s > 980Mpa，屬于熱處理強化鋼特點：具有較高的強度、優(yōu)良的塑性和韌性生產(chǎn)工藝復雜、成本高、進行熱加工時對工藝參數(shù)較嚴格。3）中碳調(diào)質(zhì)鋼：含碳量高 Wc>0.3% , 880 <5 s > 980Mpa，屬于熱處理強化鋼般在退火狀態(tài)下進行焊接，焊后需進行調(diào)質(zhì)處理主要用于制造大型機器上的零件和要求強度而自重小的構(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 500 600度范圍內(nèi)的設(shè)備，具有一定的高溫強度和抗氧 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

3、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硅有固容強化作用，可以有效提高鋼的強度，是良好的脫氧劑，:0.4并防止CO氣孔，殘余硅回形成低熔點的硅酸鹽夾渣導致結(jié)晶裂紋，增加熔渣和熔化金屬粘度，引起嚴重的飛濺。0.7錳可提高鋼的強度和淬透性，可脫氧和脫硫，增加力學性能， 降低焊縫金屬對結(jié)晶裂紋的敏感性。<1%鉻提咼淬透性，耐熱性和耐蝕性，強烈增加淬透性，并提咼韌脆轉(zhuǎn)變溫度鉬提咼熱強性兀素和熱影響區(qū)的淬硬傾向，使裂紋敏感性增大<0

4、.65鎳提高強度不降低塑性和韌性，從避免產(chǎn)生硬淬組織考慮，對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脫氧和脫氮劑，細化晶粒，可改善鋼的焊接性適量鈮細化晶粒少量合金結(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） 熱軋綱過熱區(qū)脆化的原因：過熱去晶粒嚴重粗化，冷卻時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，在焊接時應采用較小的熱輸入。3）中碳調(diào)質(zhì)鋼的過熱區(qū)容易得到

5、硬脆的淬火組織一高碳馬氏體，為此一般需采用預熱緩冷等措施與適當?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，接頭內(nèi)含氫量多，殘余應力較大。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行埋弧焊，在提高焊縫含錳的同時，降低碳硫的含量，均時防止結(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 用中正常運行。熱軋及正火鋼主要

6、用于制造受力結(jié)構(gòu)，要求焊接接頭有足夠的強度適當?shù)那鼜姳茸銐虻捻g性和較低的時效敏感性。低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時，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，焊接材料應保證熔敷金屬的成分與母材基本一致。鋼號焊條 電弧 焊牌號埋弧焊電渣焊CO2氣體保護焊焊絲GB/T1591 1994舊牌號GB/T焊絲焊劑焊絲焊劑Q29509Mn2J422H08AHJ431H10M nSi09M n2SiJ423H08 MnAH08M n2Si09MnVJ426J427Q34516MnJ502不開坡口對接HJ431H08 MnMoAHJ431H08M n2Si14MnNbJ503H08HJ350HJ36

7、0J506中板開坡口對接J507H08 MnAH10 Mn2H10MnSiQ39015MnVJ502不開坡口對接HJ431H08M n2MoAHJ431H08M n2Si15Mn TiJ503H08 MnAHJ350HJ36015MnNbJ506中板開坡口對接HJ250J507H10 Mn2J556H08M nSiH08Mn2SIQ42015MnVNJ556H08 MnMoAHJ431H10M n2MoAHJ431J557H04MnVTiAHJ350HJ360J606J607Q460J606J607J706J707H08M n2MoAH08M n2MoV AHJ250HJ350H10M n2M

8、oAH10 Mn 2MoVHJ431HJ360HJ350HJ250鋼號焊條電弧焊埋弧焊氣體保護焊電渣焊14MnMoVN1 J707J857H08M n2MoAH08 Mn 2NiMoV AHJ350焊劑H08 Mn 2NiMoAHJ250焊劑H08M n2SiH08 Mn 2MoH10 Mn 2NiMoAHJ360焊劑H10 Mn 2NiMoV AHJ431焊劑14MnM oNbBH14(M n Mo)J857H08M n2MoAH08M n2Ni2CrMoAHJ350焊劑H10M n2MoAH10M n2NiMovaH08mN2 nl2CrMoAHJ360,HJ431 焊劑2焊接方法的選擇目

9、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行焊接，一般焊接方法對產(chǎn)品質(zhì)量無顯著影響。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采用比較集中的熱源5 s<980Mpa的鋼，可用焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極或熔化極氣體保護焊5 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，由于不強調(diào)熱輸入對接頭性能的影響，所以一般焊接方法都可以采用。3焊前準備1、接頭形式及坡口備制在設(shè)計坡口時，首先應避免采用易產(chǎn)生未焊透的坡口形式因為焊縫根部缺口往往是 各種裂紋的起源區(qū)，其次應盡量減少焊縫的橫

10、截面積，以降低接頭的殘余應力，同 時也可以減少焊接材料的消耗量，提高生產(chǎn)效率。應根據(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的焊接材料，才能獲得綜合力學性能優(yōu)良的焊縫與接頭。合金結(jié)構(gòu)鋼在坡口時，為了防止產(chǎn)生切割裂紋，屈強點超過500Mpa或合金總的質(zhì)量分數(shù)大于3%的低合金結(jié)構(gòu)鋼，當板厚 5 >50mm時，切割前應將鋼板切割區(qū)預熱到100度以上，切割后，采用磁粉探傷對切割表面裂紋檢查。低合金結(jié)構(gòu)鋼接頭坡 口背面采用碳弧氣刨清根時，氣刨前應對工件進行預熱。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，對焊接區(qū)清理的要求更高。

11、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 40mm。3、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焊劑牌號烘干溫度-烘干時間保存溫度J502J5O3R1O2R202R302105205125080J506、J507、J607、J807、35040023120150J857、R307、R317、R407、R437HJ350、HJ25040045023120250SJ101、SJ301 （燒結(jié)型）300350231201504焊接工藝參數(shù)的選擇P120 （書）9-9牌號預熱溫度焊后熱處理電弧焊電渣焊Q235不預熱（般供應的 板

12、厚 5< 16mm ）不熱處理Q345100 150 度（5 >30mm600 650度回火900-930度正火600-650度回火Q390100 150 度（5 >28mm550度或650度回火950-980度正火550度或650度回火Q420100 150 度（5 >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）消除應力退火處理焊后是否需要熱處理，要根據(jù)鋼板的化學成分、厚度、結(jié)構(gòu)性能、焊接方法及使用條件等因素進行考慮，在下列情況下，要求合金結(jié)構(gòu)鋼進行消除應力退火處理。1、母材

13、屈服點490Mpa，為了防止延遲裂紋，焊后進行退火處理。2、對厚壁壓力容器，為防止三局應力場所造成的脆性破壞，焊后應進行退火處理。3、 對可能發(fā)生應力腐蝕開裂或要求尺寸穩(wěn)定的產(chǎn)品，焊后進行退火處理，低碳調(diào)質(zhì)鋼一般不必進行退火處理，只有屬于下列情況之一者，才需要進行退火處理。1>鋼材在焊后或冷變形加工后，韌性達不到要求。2>結(jié)構(gòu)要求尺寸穩(wěn)定。3>鋼材對應力腐蝕敏感。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，以細化 電渣焊接頭晶粒，調(diào)整高溫熱成形的母材和焊縫金屬性能。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+回火熱處理當鋼材的屈服點 5 s > 50MPs時，在正火狀態(tài)下的韌性會出現(xiàn)不穩(wěn)定，采用淬火+回火熱處理的方法，可以提高鋼材的強度，