Q235C焊接工艺评定报告说明书
焊接工艺说明书
材料成型及控制工程专业
(焊接方向)课程设计
学生姓名潘睿专业班级成型07-4 专业方向焊接
所在院系材料科学与工程学院
指导教师
完成日期2011 年月日
焊接工艺评定报告说明书
一、任务描述
按给定的基本母材设计压力容器椭圆形型封头与设备筒体处的焊接接头型式及坡口型式,选择合适的焊接方法及焊接材料，根据自我选择的焊接材料选定熔合比，计算熔敷金属的各元素的含量，并计算出焊接材料的消耗重量，最后完成Ⅲ处的一项可用于实际生产中PQR报告书。
二、母材的化学成分及力学性能
1．母材Q235C简介
焊接接头为同种焊接材料Q235C + Q235C，尺寸为直径1000mm，厚度为14mm。母材Q235C 是普通碳素钢，该系列压力容器板具有良好的综合性能和低温冲击韧性，低合金钢的焊缝金属应保证力学性能，且焊缝金属的强度不应超过母材标准规定的抗拉强度下限。
Q235C钢板的化学成分和力学性能见表1和表2。
表1 Q235C钢板化学成分（Wt：%）
C Si Mn P S Cr Ni Mo
≤0.180.30 0.35～0.800.0400.040———
表2 Q235C钢板力学性能
截面尺寸（直径或厚度）
/mm 抗拉强度
σb／MPa
屈服点
σs／MPa
延长率
δ5／MPa
冲击吸收
A KV/J
14 375～500235 ≥26 ≥27 (0℃)
2．Q235C钢的焊接性的评估
按碳当量计算公式计算焊接接头的碳当量。
Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15
﹦0.18+0.575/6﹦0.276
因为Q235C钢的焊接性，因含碳量较低Ce q＜0.4%，合金元素锰和硅含量不高，所以Q235C钢的焊接性良好，不会因焊接热周期的快速冷却而引起淬硬而使组织脆化。因此，在板厚小于70mm的焊件焊接时，焊前不需预热，不必严格保持层间温度，除了锅炉，压力容器等重要焊接结构外，焊后不必做消除应力处理。焊接接头具有足够的力学性能和工艺性能。
三、焊接方法、焊接材料的选择
1. 焊接方法的选择
根据焊接接头Q235C+ Q235C对接形式且为同种材料，筒体直径1000mm 和板厚14mm，焊接位置适于水平焊接。埋弧焊所用的焊接电流大，生产效率高，焊缝质量高，并且劳动条件好。熔渣隔绝空气的保护效果好，焊缝金属的含氧量、含氮量大大降低，同时它还没有弧光辐射。为保证焊缝成型美观和经济性，故采用埋弧自动焊进行焊接。对工件厚度为14mm时，为保证背面焊缝成形良好，接头的力学性能优良，故采用双面焊。首先，焊接内部，水平焊接，架设装置保证焊机能进入压力容器内部进行焊接。然后，焊接外部焊缝，先采用电弧气刨清跟，然后再进行埋弧焊焊接。埋弧焊需通过配合焊丝、焊剂使焊缝金属的力学性能易于通过焊剂和焊丝的合理选配达到焊接要求。低碳钢埋弧焊焊剂和焊丝的组合原则是按等强原则选择焊接材料时，必须综合考虑焊缝金属的韧性、塑性和强度。双面对接埋弧焊焊接工艺参数的选择见表3。
表3 双面对接埋弧焊规范参数
焊接方法工件厚度
（mm）
装配间隙
（mm）
焊丝直径
（mm）
焊道数
焊接电流
(A)
焊接电压
(V)
焊机速度
(m/h)
埋弧自动焊14 0 4
反面1 600~620 36~38 45~47 正面2,3 820~850 36~38 24~25
2. 焊接材料的选择
（1）焊丝
埋弧焊时焊剂对焊缝金属起保护和冶金处理作用，焊丝主要作为填充金属，同时向焊缝添加合金元素，并参与冶金反应。低碳钢埋弧焊时，由于焊缝金属中合金成分不多，主要是考虑Mn和Si的含量。根据等强原则，应考虑焊丝或焊剂向熔敷金属过渡Mn和Si对力学性能的影响。一般来说通过焊剂向焊缝金属中过渡Mn，有利于改善焊缝抗气孔能力和抗裂纹性能；通过焊丝
过渡Mn，有利于提高焊缝的低温韧性。在一般情况下当采用高锰高硅低氟焊剂如HJ430，HJ431等时，应选用含Mn较低的焊丝如H08A等。H08A钢焊丝化学成分见表4。
表4 H08A钢焊丝化学成分（Wt：%）
C Mn Si Cr Ni Cu S P 其他
≤0.10 0.30~1.10 ≤0.0
3
≤0.20 ≤0.30 ≤0.20≤0.030≤0.030 —
（2）焊剂
埋弧焊接过程中，熔化的焊剂产生气和渣，有效的保护了电弧和熔池，并防止焊缝金属的氧化、氮化合合金元素的蒸发与烧损，使焊接过程稳定。焊剂还有脱氧和掺合金的作用。与焊丝配合使用，使焊缝金属获得所需要的化学成分和机械性能。低碳钢Q235C的焊剂一般选用高Mn高Si低F焊剂配合适当的低合金高强度钢焊丝。母材Q235C+Q235C，实心焊丝H08A，匹配的焊剂HJ430，可满足综合力学性能。HJ431是高锰高硅低氟焊剂，为红棕色至浅黄色的玻璃状颗粒，粒度有2.0~0.45mm和14~80目两种。可交直流两用，焊接工艺性能良好，脱渣容易，焊缝成型美观。与HJ430相比较，由于CaF2含量减少，电弧稳定性得到改善，施焊时有害气体的量减少，有利于在容器中或通风较差的地方焊接，但抗锈和抗气孔能力不及HJ430。常用埋弧焊剂用途及其配用焊丝见表5。
表5 常用埋弧焊剂用途及其配用焊丝
焊剂牌号成分类型用途配用焊丝焊剂颗粒度
(mm)
适用电流种
类
HJ431 高Mn高Si低F 低碳钢H08A 0.45~2.0 交直流
四、设计焊接接头及坡口型式
焊接坡口的几何形状、尺寸、制备方法，会直接影响到低碳钢接头。在设计坡口时，首先应避免采用焊不透或局部焊透的坡口形式。因为焊缝根部缺口往往是各种裂纹的起源区，故在焊接完第一面时反面清跟，其次是尽量减少焊
缝的横截面积，以降低接头的残余应力，同时也可以减少焊接材料的消耗量，提高生产效率，故采用Y形坡口。埋弧自动焊的钝边高度一般为大于6mm，一般对接间隙0mm，为避免烧穿板厚。母材Q235C+Q235C，板厚为14mm，故采用正背面开60度坡口，钝边高度为6mm，然后背面用电弧气刨清根，再用砂轮打磨直至出现金属光泽，最后用相同的方法对第二面进行施焊。
坡口形式见图1，焊缝层次布置图见图2。
图1 坡口型式
图2 焊缝层次布置图
五、估算Q235C实际焊材使用量的计算
G=1.6δbLρ
=1.6*14*9.238*1500*7.8/1000
=2421.095g