碳素钢和低合金结构钢的焊接
3.3.2 碳素钢和低合金结构钢的焊接
碳素钢焊接性的好坏，主要表现在产生裂纹和气孔的难易程度。钢的化学成分，特别是碳的质量分数，决定了钢材
的焊接性。
1.碳素钢的焊接
碳钢的焊接性随着钢中碳的质量分数的增大，焊接性逐渐变差。
1)低碳钢的焊接
(1)低碳钢的焊接特点
低碳钢在碳的质量分数<0.25%时，强度不高，塑性好，具有优良的焊接性，几乎能用各种工艺方法进行焊接，不需
要采用特殊工艺措施即可获得优质焊接接头。
低碳钢焊接通常不需要焊前预热，只是在环境温度较低或结构刚性过大时，才需考虑预热。
(2)低碳钢常用的焊接方法和焊接材料
①手工电弧焊焊条的选择是根据低碳钢的强度等级选用相应强度等级的结构钢焊条，并考虑结构的工作条件选用酸性或碱性焊条。表3-3 常用低碳钢焊接的焊条选择
埋弧焊焊接Q235，15，20，20g钢时，可采用H08A，H08MnA等焊丝和焊剂431或焊剂430。
③CO2气体保护焊
CO2气体保护焊焊丝可采用H08MnSi，H08Mn2SiA或H08Mn2SiA等，而H08Mn2SiA 应用最广。
④电渣焊
电渣焊焊丝为H10MnSiA，H10Mn2A，H10Mn2MoA等及焊剂360。
2)中碳钢的焊接
(1)中碳钢的焊接特点
中碳钢的碳的质量分数在0.25%～0.6%之间，其强度较高，但焊接性比低碳钢差，焊缝中易产生热裂纹，热影响区易
产生淬硬组织甚至产生冷裂。
(2)中碳钢的焊接工艺
焊接中碳钢常采用手工电弧焊和气焊，尽量选用抗裂性能好的低氢型焊条，如J506，J606等。
特殊情况下可采用铬镍不锈钢焊条，但成本高。焊接时，应对焊件预热，以减慢焊接接头的冷却速度，达到降低淬
硬倾向和焊接应力的目的。
焊后也可进行调质热处理，改善接头性能，也可趁热(800～850℃)来锤击焊缝，减少应力结构，提高力学性能。
3)高碳钢
高碳钢的碳的质量分数大于0.6%时，其焊接性差，一般仅用手工电弧焊和气焊对其进行补焊。
为防止焊缝裂纹，应合理选用焊条，焊前应对工件进行退火处理。若采用结构钢焊条，则焊前必须预热(一般为250
～350 ℃以上)，焊后注意缓冷并进行消除应力退火。
2．低合金结构钢的焊接
低合金高强钢的焊接性
低合金高强钢的焊接性 钢铁研究总院田志凌 1 前言 低合金高强（HSLA）钢的焊接性主要包括两个方面，其一是裂纹敏感性，其二是焊接热影响区的力学性能。过去40年，在钢材焊接性的研究方面，我国几代科技工作者进行了卓有成效的工作[1-5]。 在过去的40年，HSLA钢取得了显著进展，精炼技术、微合金钢技术、控轧控冷技术、形变热处理（TMCP）等一些先进技术的应用，使得现代HSLA钢的焊接性大大改善，尤其是HAZ冷列裂纹敏感性大大降低，粗晶区韧性大幅度提高，高效率、大线能量焊接工艺得以应用。然而，新的问题也伴随着出现，如母材的低碳当量高强度化使得冷裂纹从HAZ转移到焊缝金属中，多层焊接头中的局部脆性区问题等。本文将论述HSLA钢制造技术的进步给焊接性带来的变化，以及技术发展趋势。 2 HSLA钢的技术进步及其对焊接性的改善 过去40年，低成本、高性能是钢铁行业技术进步的主要发展方向，从焊接性的角度来看，影响最大的是精炼技术和轧制技术。 2.1 精炼技术的影响 焊接热裂纹、液化裂纹曾经是低碳钢、低合金钢焊接的一个重要问题，随着铁水预处理、碱氧炉炼钢、钢包精炼、真空精炼等精炼技术的采用，钢中S、P等杂质元素的含量越来越低，热裂纹、液化裂纹发生的频率已降得非常低。 以管线钢为例，目前的超纯净冶炼技术能够达到如下水平： P≤20ppm, S≤5ppm, N≤20ppm, O≤10ppm, H≤1.0ppm 此外，上世纪80年代以来，模铸已逐渐被连铸所代替，2001年我国的连铸比已超过90%，高均匀性连铸技术的应用，大大降低了铸坯中间偏析。 一方面，S、P等杂质元素的含量越来越低，另一方面，杂质元素的偏析程度越来越小，因此，HSLA钢焊接性评定中已不再进行热裂纹、液化裂纹敏感性评定。 2.2 轧钢技术和微合金化的影响 在上世纪五、六十年代，最广泛应用的结构钢就是C-Mn钢，钢材的强度主要靠提高C 的含量和合金元素的含量来实现，强度越高，冷裂纹敏感性就越大。 控制轧制的应用始于六、七十年代，控制轧制与正火处理相结合，能够降低钢的碳当量，提高钢材的抗裂性能，同时HAZ的韧性也得到了一定程度的提高。然而，生产力的发展要求采用大线能量焊接，如造船业，焊接效率是加快制造进度、降低成本的关键因素，而对于轧制原有状态和正火状态钢而言，大线能量焊接使得HAZ晶粒变得粗大，同时在粗晶区形成韧性很差的上贝氏体组织，针对这一技术问题，确立了Ti处理技术（1975年之前）：根据钢中存在的氮（N）量，适当加入Ti，使TiN成细粒状均匀分布，TiN能够抑制奥氏体晶粒长大，促进晶内铁素体的形核。基于同一机理，微合金化技术得以发展，利用Nb, V, Ti 等微量元素形成细小的碳氮化物生产的细晶粒钢，能够适应较大线能量焊接，图1为Nb, V, Ti三种微合金元素形成的第二相粒子的溶解曲线，由此可见TiN对晶粒长大的阻力最大，Nb(CN)次之，VC最小。
钢结构焊接规范要点
钢结构焊接规范 钢结构从下料、组对、焊接、检验等工艺 钢结构手工电弧焊焊接施工工艺标准 依据标准： 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001 《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345 《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323 《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》JBJ/T3034.1 《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》JBJ/T3034.2 《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81 1、范围 本工艺标准适用于一般工业与民用建筑工程中钢结构制作与安装手工电弧焊焊接工程。 2、施工准备 2.1材料及主要机具 2.1.1电焊条：其型号按设计要求选用，必须有质量证明书。按要求施焊前经过烘焙。严禁使用药皮脱落、焊芯生锈的焊条。设计无规定时，焊接Q235 钢时宜选用E43系列碳钢结构焊条；焊接16Mn钢时宜选用E50系列低合金结构钢焊条；焊接重要结构时宜采用低氢型焊条（碱性焊条）。
按说明书的要求烘焙后，放入保温桶内，随用随取。酸性焊条与碱性焊条不准混杂使用。 2.1.2引弧板：用坡口连接时需用弧板，弧板材质和坡口型式应与焊件相同。 2.1.3主要机具：电焊机（交、直流）、焊把线、焊钳、面罩、小锤、焊条烘箱、 焊条保温桶、钢丝刷、石棉条、测温计等。 2.2作业条件 2.2.1熟悉图纸，做焊接工艺技术交底。 2.2.2施焊前应检查焊工合格证有效期限，应证明焊工所能承担的焊接工作。 2.2.3现场供电应符合焊接用电要求。 2.2.4环境温度低于0℃，对预热，后热温度应根据工艺试验确定。 3、操作工艺 3.1工艺流程： 作业准备→电弧焊接（平焊、立焊、横焊、仰焊）→焊缝检查。3.2钢结构电弧焊接 3.2.1平焊 3.2.1.1选择合格的焊接工艺，焊条直径，焊接电流，焊接速度，焊接电弧长度等，通过焊接工艺试验验证。 3.2.1.2清理焊口：焊前检查坡口、组装间隙是否符合要求，定位焊是否牢固，焊缝周围不得有油污、锈物。 3.2.1.3烘焙焊条应符合规定的温度与时间，从烘箱中取出的焊条，
碳钢及普通低合金钢的焊接
碳钢及普通低合金钢的焊接 1.什么是碳素钢？常用的有哪几种？ 答：碳素钢也叫碳钢。常用焊接的有低碳钢（含C≤0.25%）和中碳钢 （含C=0.25%--0.60%）；优质碳素结构钢（08、10、15、20、25、30、35、40、45）2.为什么叫普通低合金钢？它们是如何分类的？ 答：在普通低合金钢中，除碳以外，还含有少量其他元素，如：锰、硅 、钒、钼、钛、铝、铌、铜、硼、磷、稀土等，性能发生变化，得到比一般碳钢更优良的性能，如：高强度钢、耐蚀钢、低温钢、耐热钢等。 3.什么是金属材料的机械性能？ 答：强度、硬度、朔性、韧性、耐疲劳和蠕变性能等。 4.什么是钢材的工艺性能？ 答：钢材承受各种冷热加工的能力，如：可切削性、可锻性、可铸性和可焊接性等。 5.什么是金属的焊接性？ 答：在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度。包括两方面的内容： 一是接合性能，又称工艺可焊性；二是使用性能，又称使用可焊性。 6.为什么ER50-6实心焊丝使用十分普遍？它适合哪些钢材？ 答：ER50-6实心焊丝（如：唐山神钢MG-51T）适合的钢材有： 〈1〉普通碳素结构钢：Q215 Q235 Q255 Q275 〈2〉优质碳素结构钢： 08 10 15 20 25 30 35 40 45 15Mn 20Mn 25Mn 30Mn 35Mn 〈3〉碳素铸钢：ZG200-400H ZG230-450H ZG275-485H 〈4〉压力容器用碳素钢： 20R 〈5〉锅炉用碳素钢： 20g 〈6〉桥梁用碳素结构钢： 16q 〈7〉核压力容器用碳素钢： 20HR 〈8〉汽车制造用碳素结构钢： 08Al 15Al 〈9〉普通低合金高强度结构钢：Q295 （09MnV、09MnNb、09Mn2） Q345 （14MnNb、16Mn、16MnRE）Q390 （15MnV、15MnTi、16MnNb） Q420 （15MnVN、14MnVTiRE） 〈10〉船体用低合金高强度结构钢 AH32 DH32 EH32 AH36 〈11〉压力容器用低合金高强度结构钢 16MnR 15MnVR 15MnVNR 〈12〉锅炉用低合金高强度结构钢 16Mng 19Mng 22Mng 〈13〉桥梁用低合金高强度结构钢 16Mnq（16MnCuq）15MnVq 15MnVNq 〈14〉石油天然气管道用低合金高强度结构钢 S290 S315 S360 S380 S415 7.为什么低合金高强钢会出现裂纹？有哪些影响因素？ 答：随含碳量和合金元素的增加，产生冷裂纹的敏感性增加。产生冷裂纹的三要素是：〈1〉焊接接头中产生淬硬的马氏体组织〈2〉焊接接头中扩散氢〔H〕含量高 〈3〉焊接接头中有较高的残余应力 8.为什么防止冷裂纹要采取工艺措施？ 答：防止冷裂纹要采取的工艺措施有： 〈1〉建立低氢的焊接环境 〈2〉制定合理的焊接工艺和焊接顺序
钢结构焊接中的常见问题及处理方法
传统的时效方法有：热时效、振动时效、自然时效、静态过载时效、热冲击时效等。 机架焊接焊接后进行去应力处理，有自然时效处理（时间长，去应力不彻底，）、震动时效（效率高，费用低，只能去除焊接应力的70%左右）人工加热时效（时间短费用较高，能100%去除焊接应力，同时能进行去氢处理）。 在冷热加工过程中，产生残余应力，高者在屈服极限附近。构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度，降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂。并且由于残余应力的松弛，使零件产生翘曲，大大的影响了构件的尺寸精度。因此降低构件的残余应力，是十分必要的。 采用大型燃油退火炉，进行机架焊后退火处理。采用多点加热、多点温度控制方式，温控采用热电偶自动控制仪表控制加热，使炉内各部温度均匀的控制在退火温度，保证工件的退火，同时能去除焊接过程中渗入焊缝中的H原子，消除了机架焊接件的氢脆。这种工艺具有耗能少、时间短、效果显著等特点。近年来在国内外都得到迅速发展和广泛应用。 焊前预热和焊后热处理的范围、目的和方法？？ 焊前预热和后热是为了降低焊缝的冷却速度，防止接头生成淬硬组织，产生冷裂纹。焊前预热温度一般在100-200度，后热不属于热处理，也是一种缓冷措施，后热的温度在200-300度，有的单纯是为了缓冷，有的是针对消氢处理的，一定的后热温度，能使焊缝中氢扩散出来，不至于集聚导致裂纹。后热保温时间要根据工件厚度来确定，一般不会低于0.5小时的。焊后热处理的就多了，主要分为四种：1低于下转变温度进行的焊后热处理，如消除应力退火，温度一般在600-700之间，主要目的是消除焊接残余应力，2高于上转变温度进行的焊后热处理，如正火，温度在950-1150之间，细化晶粒，改善材料的力学性能，再如不锈钢的固熔、稳定化处理，温度在1050左右，提高不锈钢的耐蚀性能。尤其是抗晶间腐蚀的能力。再如淬火，不同的淬火工艺能得到不同的效果，提高钢的耐磨性，硬度等。3先高于上转变温度进行处理再进行低于下转变温度下的热处理。比如正火加回火，淬火加回火等。4在上下转变温度之间进行的焊后热处理。750-900之间，一些材料的实效强化重结晶退火等。想详细的了解，建议找些书看看。不好讲的太详细。错误之处，大家多多批评！谢谢！ 钢结构焊接中的常见问题及处理方法 （一）产生原因 （1）加工件的刚性小或不均匀，焊后收缩，变性不一致。（2）加工件本身焊缝布置不均，导致收缩不均匀，焊缝多的部位收缩大、变形也大。（3）加工人员操作不当，未对称分层、分段、间断施焊，焊接电流、速度、方向不一致，造成加工件变形的不一致。（4）焊接时咬肉过大，引起焊接应力集中和过量变形。5）焊接放置不平，应力集中释放时引起变形。 （二）预防措施 （1）设计时尽量使工件各部分刚度和焊缝均匀布置，对称设置焊缝减少交叉和密集焊缝。（2）制定合理的焊接顺序，以减少变形。如先焊主焊缝后焊次要焊缝，先焊对称部位的焊缝后焊非对称焊缝，先焊收缩量大的焊缝后焊收缩量小的焊缝，先焊对接焊缝后焊角焊
碳素结构钢及低合金高强钢焊接方法一
真理惟一可靠的标准就是永远自相符合--- 碳素结构钢及低合金高强钢焊接方法（一）)焊接(编者按：本文原为高力生教授、潘际銮院士和闫炳义高级技师 后的一个书”参加三峡总公司召开的“三峡工程金属结构焊接专家咨 询会面意见。编者将其节录整编成文予以发表，以期对三峡工程金属 结构焊接技术的提高有所裨益。本文已经原作者审阅1 可焊性好的钢种，其160Q216MnR和摘要：三峡工程压力钢管选用焊 接方法首选气保焊。设为首页在预制厂应推广实心焊丝气保焊，在实 验基础上推广药芯焊丝气保焊，推广气电立焊；在工地安装立足于手 工焊的基础上推广气保护焊。这些方法必将带来巨大的效益。 三峡工程目前正在施工的重要结构主要有电站压力钢管、水轮机座和 船闸门，其中水轮机座的施工工艺质量由国外公司负责，其余两项由 国内制造商和施工单位承包，闸门制造多由国内知名船厂承担，具焊
接工艺比较成熟，相对船体制造的没备和工艺已不是什么难事；由于材料的低合金钢，所以今后的主要问题是工地安装时，(Q345)为强度级别较低如何提高效率，降低成本。14压力钢管的制作和安装将成为主要矛盾，工程前期共有压力钢管低合金高强610U2，上段为由于材料复杂22500t条，约，(16MnR下段为 真理惟一可靠的标准就是永远自相符合--- ，安装位(φ12499mm)58mm)，特别是管道直径大钢)，板厚度大(最厚达置复杂，因此不同于常规管道的制作和安装。三峡工程金属此次有幸参加了三峡开发总公司工程建设部组织的“，受益匪浅，但由于时间太短，会前对几个承结构焊接技术专家咨询会”包单位的工作和试验资料未及仔细学习，所以有些意见未能允分表达，现对有些观点加以说明。1．三峡工程压力钢管的选材思想和实践是成功2 都是可焊性60kg级的610U2的上段选用16MnR、下段选日本NKK(CF
桥梁钢结构焊接技术
1焊接方法及焊接材料 1.1焊接方法 根据设计要求及本产品的实际制造情况，拟采用CO2气体保护焊及电弧螺柱焊完成本项目钢结构的现场焊接工作。 CO2气体保护焊用于埋弧自动焊前的打底焊接和现场安装的所有焊接。 1.2焊接材料 药芯焊丝CO2气体保护焊采用药芯焊丝E501T-1（φ1.2mm）；实芯焊丝CO2气体保护焊采用实芯焊丝ER50-6（φ1.2mm），保护气体CO2的纯度≥99.5%（体积法），其含水量不大于0.005%（重量法）。瓶装气体的瓶内压力不低于1Mpa。焊丝熔敷金属化学成份和力学性能应符合《碳钢药芯焊丝》（GB/T 10045-2001）和《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》（GB/T 8110-2008）的要求。 2试件母材准备 （1）试件材料选用本结构设计用料Q345qD，试件下料前，应收集核查钢材的炉批号及相应的质量证明书，并根据材质标准对所用材料进行化学成分及机械性能复验，复验结果应满足《桥梁用结构钢》（GB/T 714-2008）的要求。 （2）试件坡口采用机械加工的方法制备，组装前，焊接区母材表面作除锈、除尘处理。 （3）试件组装，两端安装引/熄弧板。 3试件焊接 3.1焊接工艺参数 本工程拟用焊接方法和焊接参数如下表所示： 各种焊接方法应采用的焊接工艺参数 （1）各种焊丝表面的镀铜应均匀致密，焊丝表面应无锈蚀和油污。 （2）焊剂中不允许混入熔渣和杂物，重复使用的焊剂应用钢丝网筛过滤。 （3）焊剂必须按下表的规定烘干使用。 范围内的工作。 （5）焊接前应检查并确认所使用的设备工作状态正常，仪表工具良好、齐全可靠，方可施焊。
（6）施焊应严格执行焊接工艺，焊工应按照焊接试验作业指导书进行作业，不得随意变更参数。 （7）焊接工作宜在室内进行，施焊时，环境温度不应低于5℃，空气相对湿度不应高于80%。环境温度低于5℃时，原不要求预热的接头应进行预热处理，预热温度80～100℃。相对湿度高于80%时，焊前应用烤枪对焊区进行烘烤除湿，焊剂在空气中暴露时间不宜超过2小时。室外作业时，宜在晴天进行，遇到风雨时，应设挡风板和遮雨棚。 （8）焊接选用直流电源，采用反极性连结（即试件接负极）。 （9）焊接前清除焊接区的锈尘。多道焊时应将前道熔渣清除干净，并经检查确认无裂纹等缺陷后再继续施焊。 （10）焊接尽量采用多道焊，手工焊接时，焊条作适当横向摆动。 （11）试件加工及组装，其坡口角度、钝边尺寸和组装间隙应满足试件图要求，并做好检测记录。 （12）焊接时应做好过程记录。 4试件焊缝检验 焊缝检验标准执行《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）和设计文件要求。 所有试件焊接后均经焊缝外观检查和内部超声波探伤。焊缝外观成型应良好，无气孔、夹碴、咬边、尺寸不足等缺陷。焊接完成24小时后做超声波探伤检验，超声波按《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）规定检测，对接焊缝质量等级应达到Ⅰ级，T型接头熔透角焊缝质量等级应达到Ⅰ级，角焊缝质量等级应达到Ⅱ级。 圆柱头焊钉焊接后应获得完整的360°周边焊缝。圆柱头焊钉焊缝的宽度、高度等尺寸应满足：焊缝沿圆柱头焊钉轴线方向的平均高度h m应不小于0.2d；最小高度h min应不小于0.15d；在钢板侧焊趾的平均直径和应不小于1.25d（d为圆柱头焊钉直径）。
外文翻译---低合金结构钢的焊接性分析
外文资料翻译 WELDABILITY ANALYSIS OF Q345 STEEL LOW STEEL ALLOY STRUCTURE OFWELDABILITY ANALYSIS 16Mn and 15MnV belong to the low-alloy steel hot rolled steel, these steel prices lower, and has satisfied the mechanical properties and processing performance, first of all to analyze this type of steel welding, welding on two points of typically Bianxian questions: First, due to a variety of welding defects, such types of steel for the main crack; Second, changes in material properties when welding on the type of steel is mainly embrittlement problem. 1. Crack (1) Thermal crack: hot rolled carbon content generally lower, while the higher manganese content, so they Mn / S comparison, and has good resistance to thermal cracking performance. Normally, the weld hot cracking does not occur, but when the material component failure or serious segregation of carbon, sulfur content higher, Mn / S ratio is low, prone to hot cracking. Manganese in the steel with manganese sulfide sulfur to reduce the harmful effects of sulfur and enhance the performance of steel thermal cracking. (2) Cold crack: the crack depends on the cold steel, hardened steel, the tendency of the tendency toward hardening just depends on its chemical composition. Hot rolled steel contains a small amount of alloying elements because of its low carbon steel when the carbon equivalent is slightly high er than some, so this low carbon steel hardened tend to be bigger than that, but with the increase of steel strength level, the increase in alloying elements, it The hardening tendency increases should be based on the form and steel fittings to adjust the line thickness of the energy, preheating and post-heat
钢结构焊接施工工艺
钢结构焊接施工工艺 14.1.1工艺概述 本工艺适用于桥梁工程中钢结构焊接施工。 14.1.2作业内容 桥梁工程钢结构焊接施工，包括钢板表面处理、焊接等。 14.1.3质量标准及检验方法 《铁路钢桥制造规范》（TB10212-2009） 《栓钉焊接技术规程》（CECS 226：2007） 《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001） 《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》（TB/T 1527-2011） 《铁路桥涵工程质量验收标准》(TB10415—2003) 《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010） 14.1.4工艺流程图 14.1.5工艺步骤及质量控制 一、施工准备 1.材料及主要机具 （1）电焊条：其型号按设计要求选用，必须有质量证明书。冬期施工或潮湿环境施焊前应按要求进行烘焙。严禁使用药皮脱落、焊芯生锈的焊条。按说明书的要求烘焙后，放入保温桶内，随用随取。酸性焊条与碱性焊条不准混杂使用。 （2）引弧板：用坡口连接时需用弧板，弧板材质和坡口型式应与焊件相同。 （3）主要机具：电焊机（交、直流）、焊把线、焊钳、面罩、小锤、焊条等（详见 14.10.6）。 2.作业条件 （1）熟悉图纸，做焊接工艺技术交底。 （2）施焊前应检查焊工合格证有效期限，应证明焊工所能承担的焊接工作。 （3）现场供电应符合焊接用电要求。 （4）环境温度低于0℃，应根据工艺试验确定预热，后热温度。 二、工艺步骤与质量控制 1.平焊 （1）选择合格的焊接工艺，焊条直径，焊接电流，焊接速度，焊接电弧长度等，通过焊接工艺评定报告确定。 （2）清理焊口：焊前检查坡口、组装间隙是否符合要求，定位焊是否牢固，焊缝周围不得有油污、锈物。 （3）烘焙焊条应符合规定的温度与时间，从烘箱中取出的焊条，放在焊条保温桶内，随用随取。 （4）焊接电流：根据焊件厚度、焊接层次、焊条型号、直径、焊工熟练程度等因素，选择适宜的焊
Q460低合金高强度钢的焊接工艺分析
Q460低合金高强度钢的焊接工艺分析 蔺云峰（山西焦煤霍煤电集团机电总厂，山西霍州，031412） 摘要：介绍了Q460低合金结构钢的主要成分、力学性能，给出了焊接Q460低合金高强度钢的焊接应选用的焊接材料和焊接设备，对焊接过程中存在的主要问题提出了解决的办法。关键词：Q460；焊接工艺；焊接性能 液压支架的作用是有效地支撑工作面的顶板，隔离采空区，防止矸石进入回采工作面和推进输送机。它与采煤机和输送机配套使用，实现采煤综合机械化。其使用寿命取决于本身结构的质量。由于支架结构件工作环境恶劣，使用过程中承受动、静载荷，存在应力腐蚀现象等。为了保证支架结构件在使用过程中动作可靠，支架尺寸稳定性的要求，以及预防焊接过程中产生冷裂纹、热裂纹及气孔现象，我公司液压支架结构件大多采用Q460低合金高强度钢。经过反复试验，我们完善了Q460低合金高强度钢的焊接工艺。 1．Q460低合金结构钢主要成分及力学性能 （1）Q460低合金高强度钢是在16Mn钢的基础上加入Cr，Ni，V，Ti等合金元素炼制而成。钒和钛的加入，能使钢材强度增高，同时又能细化晶粒，减少钢材的过热倾向。Q460低合金高强度结构钢的力学性能见表1，Q460低合金高强度结构钢的成分见表2。 （2）焊接性分析。低合金钢焊接具有热裂纹、冷裂纹、淬硬倾向及氢致裂纹敏感性强等主要特点。碳当量是判断焊接性最简便的方法之一。碳当量是指把钢中合金元素（包括碳的含量）按其作用换算成碳的相当含量。随着碳当量的增加，钢的塑性急剧下降，并且在高应力的作用下，产生焊接裂纹的倾向也大为增加，焊接时有明显的淬硬倾向。因此焊接时，需较小的热输入。同时，氢致裂纹是低合金结构钢焊接接头最危险的缺陷，所以需要采取适当预热，控制线能量等工艺措施。 表1 Q460低合金高强度结构钢的力学性能 牌号屈服强度σs/MPa 抗拉强度/MPa 伸长率δ5/% Q460 460 550～720 17 表2 Q460低合金高强度结构钢的成分（％） w（C）w（Si）w（Mn）w（S）w（P）5w（Cr）w（Ni）w（Ti）w（Nb） ≤0.2 ≤0.55 1.0～1.7 ≤0.035 ≤0.03 ≤0.7 ≤0.7 0.02～0.2 0.015～0.06 2．焊接材料及焊接设备的选用 （1）结合性能与使用性能是选用焊材的决定因素。对焊缝的力学性能要求，抗拉强度就是由结合性能与使用性能决定的。同时，考虑等强度的原则，选择H08MnMoA焊丝. （2）点焊时选用E5515碱性焊条，此焊条熔敷金属抗拉强度最小值为550MPa，适用于全位置焊接，药皮为低氢钠型。采用直流反接焊接。用此焊条，由于脱氧完全，合金过渡容易，能有效地降低焊缝中的氢、氧、硫；焊缝中的力学性能和抗裂性能均比酸性焊条好。焊接时采用短弧焊。 （3）焊接设备选用OTC500CO2气体保护焊机。采用CO2气体保护焊的焊接方法，其焊接效率高，没有熔渣，熔池可见度好，热量集中，焊接热影响区窄，焊接变形小，焊接接头含氢量低。焊接工艺参数见表4 焊接焊丝直径/焊丝伸出长度/焊接电流/电弧电压气体流量/ 层次mm mm A /V （L/min） 打底焊 1.2 20 90～110 18～20 10～15 填充焊 1.2 20 220～240 24～26 20
碳素钢及低合金钢焊接工艺标准
低碳钢及低合金钢焊接施工工艺标准 1 适用范围 本工艺标准适用于低碳钢和低合金强度用钢（热轧、正火低合金钢）手工电弧焊、埋弧自动焊、手工钨极氩弧焊及熔化极气体保护焊的焊接施工。 2 施工准备 2.1 技术准备（施工标准、规范） 2.1.1 《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235 2.1.2 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236 2.1.3 《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501 2.1.4 《焊条质量管理规程》JB3223 2.1.5 《钢制压力容器》GB150 2.1.7 《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708 2.1.8 《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709 2.1.9 《压力容器无损检测》JB4730 2.2 作业人员 注：焊工合格证考核按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规侧》和《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236第5条进行考试。 2.3 材料检查验收 2.3.1 工程材料 2.3.1.1 焊接工程所采用的材料，应符合设计文件的规定。 2.3.1.2 材料应具有出厂合格证和质量证明书。其检验项目及技术要求标准应符合国家标准或行业标准。 2.3.1.3 材料入库前应核对材料牌号和质量证明书。并按相应国家标准或行业标准进行检查和验收2.3.1.4 国外材料应符合合同规定的材料标准，并按相应材料标准进行复验。 2.3.2 焊接材料 2.3.2.1 焊条应符合国家现行的《碳钢焊条》GB5117，《低合金钢焊条》GB5118。 2.3.2.2 焊丝应符合国家现行的《焊接用钢丝》GB1300，《二氧化碳气体保护焊用焊丝》GB8110，焊剂
钢结构焊接工艺及制作方法
钢结构焊接生产工艺 一、钢结构加工工艺的基础知识 钢结构焊接制造（即焊接结构生产）是从焊接生产的准备工作开始的，它包括结构的工艺性审查、工艺方案和工艺规程设计、工艺评定、编制工艺文件（含定额编制）和质量保证文件、定购原材料和辅助材料、外购和自行设计制造装配－焊接设备和装备；然后从材料入库真正开始了焊接结构制造工艺过程，包括材料复验入库、备料加工、装配－焊接、焊后热处理、质量检验、成品验收；其中还穿插返修、涂饰和喷漆；最后合格产品入库的全过程。 钢结构焊接生产的准备工作是钢结构制造工艺过程的开始。它包括了解生产任务，审查（重点是工艺性审查）与熟悉结构图样，了解产品技术要求，在进行工艺分析的基础上，制定全部产品的工艺流程，进行工艺评定，编制工艺规程及全部工艺文件、质量保证文件，订购金属材料和辅助材料，编制用工计划（以便着手进行人员调整与培训）、能源需用计划（包括电力、水、压缩空气等），根据需要定购或自行设计制造装配－焊接设备和装备，根据工艺流程的要求，对生产面积进行调整和建设等。生产的准备工作很重要，做得越细致，越完善，未来组织生产越顺利，生产效率越高，质量越好。 材料库的主要任务是材料的保管和发放，它对材料进行分类、储存和保管并按规定发放。材料库主要有两种，一是金属材料库，主要存放保管钢材；二是焊接材料库，主要存放焊丝、焊剂和焊条。 焊接生产的备料加工工艺是在合格的原材料上进行的。首先进行材料预处理，包括矫正、除锈（如喷丸）、表面防护处理（如喷涂导电漆等）、预落料等。除材料预处理外，备料包括放样、划线（将图样给出的零件尺寸、形状划在原材料上）、号料（用样板来划线）、下料（冲剪与切割）、边缘加工、矫正（包括二次矫正）、
低合金钢焊接大全
第十三章低合金钢的焊接 13.1概述 低合金钢是在碳素钢的基础上添加一定量的合金化元素而成，其合金元素的质量分数一般不超过5%，用以提高钢的强度并保证其具有一定的塑性和韧性，或使钢具有某些特殊性能，如耐低温、耐高温或耐腐蚀等。常用来制作焊接结构的低合金钢可分为高强度钢、低温用钢、耐腐蚀用钢及珠光体耐热钢四种。 13.2低合金高强钢的焊接 其中高强度钢应用最广泛，按钢材的屈服强度及使用时的热处理状态又可分以下三种： a. 在热轧、控冷控轧及正火（或正火加回火）状态下焊接和使用，屈服强度为295～490MPa的低合金高强度结构钢。 b. 在调质状态下焊接和使用的，屈服强度为490～980Mpa的低碳低合金调质钢。 c.w（C）为0.25～0.50％，屈服强度为880～1176Mpa的中碳调质钢。 标准中钢的分类是按照钢的力学性能划分的。钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音字母Q、屈服点数值、质量等级符号三个部分按顺序排序排列。按照钢的屈服强度，低合金高强度钢分5个强度等级，分别是295MPa、345MPa、390MPa、
420MPa及460MPa。每个强度等级又根据冲击吸收功要求分成A、B、C、D、E、5个质量等级，分别代表不同的冲击韧性要求。 低合金高强钢中w（C）一般控制在0.20%以下，为了确保钢的强度和韧性，通过添加适量的Mn、Mo等合金元素及V、Nb、Ti、Al、等微合金化元素，配合适当的轧制工艺或热处理工艺来保证钢材具有优良的综合力学性能。由于低合金高强度钢具有良好的焊接性、优良的可成形性及较低的制造成本，因此，被广泛地用于压力容器、车辆、桥梁、建筑、机械、海洋结构、船舶等制造中，已成为大型焊接结构中最主要的结构材料之一。 低合金高强钢的强化机理与碳素钢不同，碳素钢主要通过钢中的碳含量形成珠光体、贝氏体和马氏体来达到强化；而低合金高强钢的强化主要是通过晶粒细化、沉淀硬化及亚结构的变化来实现。 屈服强度为295～390MPa的低合金钢大多属于热轧钢，是靠合金元素锰的固溶强化获得高强度。如Q345，当Q345钢作为低温压力容器用钢或厚板结构时，为改善低温韧性，也可在正火处理后使用。Q345、Q390等微合金化低合金钢是在Q345钢基础上，加入少量可细化晶粒和沉淀强化的Nb （0.015%~0.06%）或V（0.02%~0.20%）。这些钢在热轧状态下性能不稳定，正火处理使其晶粒细化和碳化物均匀弥散析出，从而获得高的塑性和韧性。所以Q345、Q390钢在正火状态下使用更为合理。 屈服强度大于390MPa的低合金钢一般需要在正火或正火加回火状态下使用，如Q420等。正火处理后形成的碳、氮化合物以细小质点从固溶体沉淀析
钢结构焊接工程质量要求和验收规定
钢结构焊接工程质量要求和验收规定 （一）一般规定 碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度、低合金结构钢应在完成焊接24h以后，进行焊缝探伤检验。 (二）钢构件焊接工程 1.主控项目 (1)焊条、焊丝、焊剂、电渣焊熔嘴等焊接材料与母材的匹配应符合设计要求及国家现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81)的规定。焊条、焊剂、药芯焊丝、熔嘴等在使用前，应按其产品说明书及焊接工艺文件的规定进行烘焙和存放。 检查数量：全数检查。 检验方法：检查质量证明书和烘培记录。 (2)焊工必须经考试合格并取得合格证书。持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊。 检查数量：全数检查。 检验方法：检查焊工合格证及其认可范围、有效期。 (3)施工单位对其首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等，应进行焊接工艺评定，并应根据评定报告确定焊接工艺。 检查数量:全数检查。 检验方法：检查焊接工艺评定报告。 (4)设计要求全焊透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部
缺陷的检验，超声波 探伤不能对缺陷作出判断时，应采用射线探伤，其内部缺陷分级及探伤方法应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》(GB11345)或《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》(GB3323)的规定。 焊接球节点网架焊缝、螺栓球节点网架焊缝及圆管T、K、Y形节点相贯线焊缝，其内部缺陷分级及探伤方法应分别符合国家现行标准《焊接球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》(JG／T3034.1)、《螺栓球节点钢网架焊缝超声波探伤方法及质量分级法》(JG ／T3034.2)、《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81)的规定。一级、二级焊缝的质量等级及缺陷分级应符合本规范规定。 检查数量：全数检查。 检验方法：检查超声波或射线探伤记录。 (5)焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。一级、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。且一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。 检查数量：每批同类构件抽查10％，且不应少于3件；被抽查构件中，每一类型焊缝按条数抽查5％，且不应少于1条；每条检查1处，总抽查数不应少于10条。 检验方法：观察检查或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检查，当存在疑义时，采用渗透或磁粉探伤检查。 2.一般项目
gr60低合金高强结构钢焊接施工工法
Gr60低合金高强结构钢焊接施工工法 Gr60级低合金高强度结构钢为国内首次在建筑钢结构上使用钢材，符合美国材料标准ASTM903／913M一97 Gr60标准，相当于国内钢材标准中的Q420级钢。由于Gr60钢为国内首次使用，目前尚无成熟的规范及焊接工艺参数作参照，焊接不确定性因素多，难度较大。探索总结Gr60级钢的使用，对于推动Q420低合金高强度结构钢在国内建筑钢结构的应用，从节约资源的角度上符合我国的可持续发展国策，对于本企业乃至国内建筑钢结构行业的良性发展，均具有积极的创新意义。 1工法特点 1.1Gr60属低合金高强度结构钢，能大幅度提高结构杆件的承载力，减小了杆件截面面 积，从而减小自重，增加建筑空间。 1.2 Gr60钢对于需验算疲劳的焊接结构具有一40℃冲击韧性的合格保证，使其应用范围和结构可靠度得以扩大。 1.3 Gr60级钢的焊接性能优于国内工程中正在大量使用的Q345钢。现场安装施焊操作较易控制。在常温及低温下，Gr60级钢的预热温度较之同条件下的Q345钢低；并且，在负温下，只需对板厚在lOOmm以上的钢材采取低温度的后热措施。 1.4焊接施工过程须严格按照既定的焊接工艺指导书的工艺参数及焊接规定进行施工，对焊接速度、预热温度、层问温度、后热温度、保护气体的气压与流速等严格控制，方能保证焊接质量。 1.5已经过一15℃条件下冬期施工焊接工艺评定和一7℃下冬期施工实践，寒冷地区冬期也可施工。 1.6本工法是在完成北京新保利大厦工程基础上总结编写的，因此实用性很强。 2适用范围 适用于Gr60级低合金高强度结构钢进行CO2气体保护焊的各种焊缝连接形式。 3工艺原理 根据Gr60钢化学成分及力学性能进行可焊性分析与试验，在依据国外规范标准对此类钢材的焊接性的指导意见基础上，结合国内在高强钢CO2气体保护焊方面的焊接施工工艺，按照国内焊接规范的规定，进行常温及负温下典型焊缝形式的现场工艺评定试验，以取得指导现场焊接操作的适用的工艺参数。 Gr60钢的焊接性分析与试验包括下述内容： 3.1焊接性计算与分析：采用碳当量和冷裂纹敏感指数评估钢材的焊接性和确定预热温度； 3.2焊接性的直接试验：z向拉伸性能试验、Cramfield层状撕裂试验； 3.3焊接接头性能试验：对焊评试件进行外观、无损探伤、横向拉伸、横向弯曲、全焊缝拉伸、冲击(焊缝、热影响区)、熔敷金属化学成分分析及力学性能试验； 3.4焊缝的残余应力检测与有限元分析：采用国际先进的钢弦应变计进行杆件焊接残余应力监测，对于H型截面构件的残余应力，为验证测量结果，采用大型有限元软件ANSYS来分析H型截面构件的残余应力分布。 4.1工艺流程 4工艺流程
钢结构焊接一般要求
钢结构焊接一般要求 1、焊工应经培训合格并取得资格证书，方可担任焊接工作。 2、重要结构件的重要焊缝，焊缝两端或焊缝交叉处必须打上焊工代号钢印。 3、焊前对焊件应预先清除焊缝附近表面的污物，如氧化皮、油、防腐涂料等。 4、在零摄氏度以下焊接时，应遵守下列条件： ①保证在焊接过程中，焊缝能自由收缩； ②不准用重锤打击所焊的结构件； ③焊接前需除尽所焊结构件上的冰雪； ④焊接前应按规定预热，具体温度根据工艺试验定。 5、焊接前应按规定预热，必须封焊主板（腹板）、筋板、隔板的端（厚度方向）及连接件的外露端部的缝隙； 6、钢结构件隐蔽部位应焊接、涂装、并经检查合格后方可封闭。 7、双面对接焊焊接应挑焊根，挑焊根可采用风铲、炭弧气刨，气刨及机械加工等方法。 8、多层焊接应连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理检查、清除缺陷后再焊。 9、焊接过程中，尽可能采用平焊位置。 10、焊接时，不得使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条和受潮结块的焊剂及已熔烧过的渣壳；焊丝、焊钉在使用前应清除油污、铁锈。 11、施工单位对首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等，应进行焊接工艺评定，写出工艺评定报告，并且根据评定报告确定焊接工艺。 12、焊工停焊时间超过6个月，应重新考核。 13、焊接时，焊工应遵守焊接工艺，不得自由施焊及在焊道外的母材上
引弧。 14、对接接头、T形接头、角接接头、十字接等对接焊缝及对接和角接组合焊缝，应在焊缝的两端设置引弧和引出板，其材质和坡口形式应与焊件相同。引弧和引出的焊缝长度：埋弧焊应大于50mm，手工电弧焊及气体保护焊应大于20mm。焊接完毕应采用气割切除引弧和引出板，并修磨平整，不得用锤击落。 15、焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查清原因，订出修补工艺后方可处理。 焊缝同一部位的返修次数，不宜超过两次，当超过两次时，应按返修工艺进行。 16、焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的溶渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量。 检查合格后，应在工艺规定的焊缝部位打上焊工钢印。 17、碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度、低合金结构钢应在完成焊接24小时以后，方可进行焊缝探伤检验。
GB／T5118-1995低合金焊条标准-1
GB／T5118－1995 低合金钢焊条 1 主题内容与适用范围 2 引用标准 3 型号分类 3．1型号原则 3．2型号编制方法 3．3本标准中焊条型号举例如下 4 技术要求 4．1尺寸 4．2药皮 4．3T型接头角焊缝 4．4熔敷金属化学成分 4．5力学性能 4．6焊缝射线探伤 4．7药皮含水量或熔敷金属扩散氢含量 5 试验方法 5．1试验用母材 5．2焊条烘干与焊接电流种类 5．3T型接头角焊缝试验 5．4熔敷金属化学分析 5．5力学性能试验 5．6焊缝射线探伤试验 5．7焊条药皮含水量试验 5．8熔敷金属中扩散氢含量试验 5．9吸潮试验 6 检验规则 7 包装、标记、质量证明书 附录A 低合金钢焊条标准有关规定的简要说明（参考件） 附录B 药皮含水量试验装置的改进（参考件） 附加说明 1主题内容与适用范围 本标准规定了低合金钢焊条型号分类、技术要求、试验方法及检验规则等内容。 本标准适用于药皮焊条电弧焊接用低合金钢焊条。 2引用标准 GB700碳素结构钢 GB／T1591低合金高强度结构钢 GB223．1－223．24钢铁及合金化学分析方法 GB2652焊缝及熔敷金属拉伸试验方法 GB2650焊接接头冲击试验方法 GB2653焊接接头弯曲及压扁试验方法 GB3323钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级 GB／T3965熔敷金属中扩散氢测定方法 3型号分类
3．1型号划分原则 焊条型号根据熔敷金属的力学性能、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分，见表1及表2。3．2型号编制方法： 字母“E“表示焊条；前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值;第三位数字表示焊条的焊接位置，“0“及“1“表示焊要适用于全位置焊接（平、立、仰、横），“2“表示焊条适用于平焊及及平角焊，第三位和第四位数组合时表示焊接电流种类及药皮类型。后缀字母为熔敷金属的化学成分分类代号，并以短划“－“与前面数字分开，若还具有附加化学成分时，附加化学成分直接用元素符号表示，并在短划“－“与前面后缀字母分开。对于E50XX－X、E55XX－X、E60XX －X型低氢焊条在熔敷金属化学成分分类后缀字母或附加化学成分后面加字母“R“时，表示耐吸潮焊条。 表1
钢结构焊接技术
技术交底（下料班） 一、拼接注意事项： 1、钢柱、钢梁、平台梁等翼腹板拼接：焊接H型钢的翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距不应小于200mm。翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽；腹板拼接宽度不应小于300mm，长度不应小于600mm。翼缘板、腹板下料长度方向均留余量20~30mm的余量，多余部分分条前割除； 2、吊车梁翼腹板拼接：除遵守上述原则外，还应注意：吊车梁翼板、腹板中间三分之一长度范围不允许有拼接焊缝，其他部位上翼板有拼接焊缝的，吊车梁的上翼板的上表面对接焊缝处磨平； 3、钢板对接接头应采用全熔透焊缝，采用正面焊背面清根的焊接工艺方法。如采用埋弧焊接时两端焊缝两端加引弧板和收弧板。
5、焊接结束后钢板降至室温温度时用超声波探伤仪对拼接焊缝进行无损探伤，对有缺陷的部位用气刨刨开重新焊接。 二、下料注意事项： 1、切割时留5~10mm切割边余料以防止边缘受热不均而变形，如果钢板为齐边不留切割边余料时则切割时应加热边缘以使板条受热均匀不发生弯曲。 2、钢材切割面或剪切面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱，不得有放炮及锯齿状波纹，切割局部缺口深度不得大于1.0mm，有缺陷的要及时修补打磨。 3、钢板下料后如有弯曲应进行校正，侧弯曲允许偏差L/1000且＜10.0mm（L板条长度）；腹板不平度当板厚δ≤14mm时，不大于3mm，当δ＞14时，不大于2mm。材质为Q345B的钢板在加热矫正后应自然冷却。 三、组立注意事项： 1、腹板中心偏移允许偏差2.0mm；翼板与腹板垂直度允许偏差b/100且＜5.0mm（b板宽度）；截面高度允许偏差±3.0mm；翼缘板与腹板拼接缝相互错开200mm以上；被磨平的吊车梁上翼板的表面背靠腹板； 2、点焊的起弧和熄弧均在距端部15mm或大于15mm处；点焊的长度40～60mm，焊角高度一般不宜超过5mm，点焊间距400～600mm，所组构件焊缝间隙不应大于1.5mm。