低合金高强钢焊接通用工艺
低合金高强度钢及其焊接技术概述-工程
低合金高强度钢及其焊接技术概述-工程低合金高强度钢概述低合金高强度钢的分类低合金高强度结构钢包括一般低合金结构钢和其它一些优质低碳低合金高强度钢，其强度高于含碳量相当的碳素钢，但塑性、韧性和焊接性良好，。
适用于较重要的钢结构，如压力容器、发电站设备、管道、工程机械、海洋结构、桥梁、船舶、建筑结构等。
低合金高强度结构钢是在低碳结构钢的基础上添加一定量的合金元素（如Mn、Si、Cr、Mo、Ni、Cu、Nb、Ti、V、Zr、B、P和N 等，但总量不超过5%，一般在3％以下），以强化铁素体基体，控制晶粒长大，提高强度和塑性、韧性。
一般在热轧后条件下供货以满足用户对冲击韧度的特殊要求。
如要求更高强度（σs=490-980MPa），也可以在调质状态下供货。
低合金高强度结构钢按屈服点（σs）分级。
国外对低合金高强度结构钢已制定标准，规定了C、S和P的上限而且对碳当量的上限，最高硬度及V型夏比值的下限均有严格规定，如日本焊接协会（WES）焊接结构用钢板标准。
低合金高强度结构钢根据屈服点和热处理状态可分为两种：1．非热处理强化钢（热轧与正火钢）（1）σs=249－392MPa级的低合金高强度钢。
除15MnTi 为正火状态供货外，均为热轧状态使用。
这类钢是在含C≤0.20%的基础上加入少量的固溶强化元素来保证钢的强度。
组织为细晶粒的铁素体和珠光体。
Mn是一种固溶强化效果最显著又比较便宜的元素，除增加强度外，还改善塑性、韧性，加入量不超过1.8%。
Si的固溶强化效果也好、但含量高于0.6%，对冲击韧度不利。
我国广泛使用的焊接性良好的16Mn、德国的St52以及日本的SM50均属此类钢。
用它代替普通低碳钢，可节约20%－30%钢材。
还可在16Mn钢中加入少量V （0.03%-0.2%）,Nb（0.01%-0.05%）,利用V、Nb的碳化物和氮化物的沉淀析出进一步提高钢的强度、细化晶粒，改善塑韧性，如12MnV、14MnNb、15MnV和16MnNb等钢种。
低合金高强钢的焊接技术
一、钢的分类
低合金高强钢
低合金钢
(按用途)
珠光体耐热钢
低合金特殊用钢 低温钢 低合金耐蚀钢
二、低合金高强钢的分类
低合金高强钢
(按屈服强度级别 和热处理状态)
热轧及正火钢 σs=294～490MPa 低碳调质钢 σs=441～980MPa 中碳调质钢 σs=880～1176MPa
三、低合金高强钢的性能
3. 中碳调质钢
中碳调质钢
热处理 淬火+ 高温回火
屈服强度/ MPa 880～1176
含碳量
wc=0.22～ 0.45wt%
特点
淬透性大， 焊接性差
四、典型低碳调质钢主要成分
C
Mn
Si
Ni
Cr
Mo
V
N
S
P
14Mn 0.14 1.41 0.30
-
MoVN
-
0.47 0.13 0.015 0.025 0.012
2. 低碳调质钢
低碳调 质钢
热处理 淬火+高温回火
屈服强度/ MPa 441～980
含碳量 要求wc≤0.22wt%，实 际上都在0.18wt%以下
三、低合金高强钢的性能
2. 低碳调质钢
将钢加热到临界点Ac3或(亚共析钢)或Ac1 (过共析 钢)以上一定温度，保温一定时间，然后以大于临界淬 火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体(或贝 氏体)组织的热处理工艺称为淬火。
五、低碳调质钢焊接性分析
粗晶脆化
被加热到1200℃以上的过热区，晶粒明显长大。 脆性断裂应力σ和晶粒直径d的关系为：
低合金高强钢焊接时的主要工艺措施
低合金高强钢焊接时的主要工艺措施。
⑴预热预热是防止裂纹的有效措施，并且还有助于改善接头性能。
但预热会恶化劳动条件，使生产工艺复杂化，过高的预热温度还会降低接头韧性。
因此，焊前是否需要预热以及预热温度的确定应根据钢材的成分（碳当量）、板厚、结构形状、刚度大小以及环境温度等决定。
⑵焊接线能量的选择含碳低的热轧钢（09Mn2、09MnNb钢等）以及含碳量偏下限的16Mn钢焊接时，因为这些钢的冷裂淬硬、脆化等倾向小，所以对焊接线能量没有严格的限制。
焊接含碳量偏高的16Mn钢时，为降低淬硬倾向，焊接线能量应偏大一点。
对于含V、Nb、Ti的钢种，为降低热影响区粗晶脆化所造成的不利影响，应选择较小的焊接线能量。
如15MnVN钢的焊接线能量应控制在40～45kJ/cm以下。
对于碳及合金元素含量较高而屈服点为490MPa的正火钢（如18MnMoNb钢等），因淬硬倾向大，应选择较大的焊接线能量，但当采用焊前预热时，为了避免过热倾向，可以适当地减少线能量。
⑶后热及焊后热处理后热是指焊接结束或焊完一条焊缝后，将焊件立即加热至150～250℃范围内，并保温一段时间，使接头中的氢扩散逸出，防止延迟裂纹产生。
对于厚壁容器、高刚性的焊接结构以及一些在低温、耐蚀条件下工作的构件，焊后应及时进行消除应力的高温回火，其目的是消除焊接残余应力，改善组织。
焊后立即进行高温回火的焊件，无需再进行后热处理。
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。
浅论低合金高强钢焊接工艺
Ｉ
浅论 低 合 金 高 强钢 焊 接 工 艺
聂 卫 东 （华 电 重 工 股 份 有 限 公 司 河 南 郑 州 ４５００００）
中 图分 类号 ：ＴＢ
文 献标 识码 ：Ａ
文 章编 号 ：１６７３—５８１１（２０１３）０２—０１１２—０１
摘要 ：钢 结 构 具有 强 度 高 、塑 ·胜好 的特 点 。但 铜 结构截 面小 、板厚 薄 ，变形 问题 突 出。本 文从 低 合金 高强钢 的特 征 出发 ，浅论 其 焊接 工 艺 ．掌握 焊接 方 法 ，防止 焊 接 变形 。 关键 词 ：钢 焊接 工 艺 焊接 变形 方 法
产 费 用 低 能获 得 较 好 的 经 济效 益 比较 容 易 实 现 焊 接过 程 的半
㈤ 反 变形 法
自动 或 自动 化 通 常 ．对 于对 强 度 等 级 较低 的焊 接 件 各种 方 法 都
向 ．对 焊 后 不 进 行 热 处 理 的焊 件 ．必 须 严 格 控 制 焊 接 区 的 扩散 氢 生变 形 构 件 组 装 时 ．为 使 焊 接接 头 均 匀 受 热 以消 除 应 力 和减 少
含 量 以 及 选 择 合 适 的 焊 接 方 法 和 焊 接 工 艺 参 数 。特 别 是 随着 焊 变 形 ．应 做 到 对 接 间 隙 、坡 １：３角 度 、搭 接 长 度 和 Ｔ形 贴 角 连 接 的 接 线 能 量 的 提 高 ．传 统 低 合 金 高 强钢 的 焊 接 热 影 响 区 性 能 恶 化 ． 尺 寸止 确 ，其 形 式 、尺 寸应 符 合 设计 和焊 接 规 范 要 求 。
的钢 种 具 有 良好 的 可 焊 性 、耐 蚀 性 、耐 磨 性 、成 形性 ，通 常 以 板 、 架 或 转 动 胎 具 ．以便 形 成 船 形 位 置焊 缝 ．否 则 可 由 两个 或 四 个 焊
低合金高强钢的低温环境焊接工艺
低合金高强钢的低温环境焊接工艺摘要：低合金高强钢成分与性能及焊接性分析，利用公式粗略的估算裂纹敏感性，按低组配的原则选用低氢焊接方法和焊接材料，保持焊接过程低氢条件及焊后保温缓冷，可以不预热或低温预热进行焊接，为焊接工艺文件提供依据和指导。
可按低组配的原则选用焊条，即采用熔敷金属的强度低于母材，而塑性和韧性优于母材的焊条施焊，这样可以降低预热温度或不预热关键词：低合金高强钢；Q420B；裂纹；低组配；焊接；保温；预热前言一般来讲，凡是屈服强度在300MPa以上，抗拉强度在450MPa以上的钢都称为高强钢。
低合金高强度钢HSLA(High Strength Low Alloy Steel)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、Ni、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位能。
建筑钢结构具有自重轻、建设周期短、适应性强、造型美观、维护方便等优点，其应用越来越广泛，使用钢材品种规格多，而且越来越多趋向于使用低合金高强度结构钢和大厚度钢材，以Q390、Q420为代表的热轧和正火状态低合金高强度钢具有高的强度，良好综合力学性能和焊接性能等优点逐步在建筑钢结构得到应用。
钢结构建筑能够快速地交货和安装，必须克服冬季施工的影响（如鸟巢）。
构件制作安装施工不可避免处于冬季，建筑钢结构建筑高度高，结构跨度大，造型独特，结构繁多，节点复杂，焊接接头形式多样，对主要结构焊接质量要求很高，实时进行新钢种的焊接性试验，摸索合理的焊接工艺参数和相应的焊接工艺措施，是保证焊接质量重要措施。
冬季低温环境焊前预热是防止裂纹的有效措施，但预热会增加能耗,恶化劳动条件，使生产工艺复杂化，对于大型、复杂多样的建筑钢结构件更加困难。
以常用420B为例进行焊接性分析，选择合理经济的工艺措施即尽可能不预热或低温预热满足焊接质量要求，为焊接工艺评定提供依据和指导。
低合金高强钢的焊接性及其焊接工艺措施
够 够 够 唱 移 够 够 够 够 够
够
（） 热 。 热 是 防 止 裂纹 的有 效 措 施 ， 且 还 有 助 于 改 善 接 头 性 能 。 预 热会 恶化 劳 动 条 件 ， 生 产 １预 预 并 但 使 工艺 复杂 化 ， 高 的 预 热 温 度还 会 降低 接 头韧 性 。 此 ， 前 是 否 需 要 预热 以及 预 热 温度 的确 定 应 根据 钢 过 因 焊 材 的成 分 （ 当量 ）板 厚 、 构 形 状 、 度 大 小 以及 环 境 温 度 等 决 定 。 碳 、 结 刚
Ａｎ ａ ｓｏ ｅ Ｃ ＲＰ． ９ ３ ｎ ｌ ｆ ｈ Ｉ ｔ １９ ．
焊接 电源起 闭 、 阀起 闭和关 节 限位 等 状态 量 的 自 气
动控制 和监 控 。 通过 Ｐ Ｃ与上 位机 软件 建立 的接 ＭＡ 口实现 了其与上 位机 间的数据通 信 。试 验结果 表 明
采 用 该 设 计 方 案 ， 以 实 现 开 放 式 机 器 人 的 接 口设 可
会 导 致 在 热 影 响 区 出现 马 氏 体 组 织 。
（） 裂 纹 。 合 金 高 强 钢 焊 接 时 ， 影 响 区 的 冷 裂 倾 向加 大 ， 且 这 种 冷 裂 纹 往 往 具 有 延 迟 的性 质 ， ２冷 低 热 并 危 害 性 很 大 。例 如 ， 料 为 １Ｍｎ ｏ ｂ钢 、 厚 １５ｍ 的 一 大 型容 器 ， 材 ８ ＭＮ 壁 １ ｍ 由于 预 热 温 度 不 够 ， 后 在 热 影 响 焊
区形 成 大 量 冷 裂 纹 。
低 合 金 高 强 钢 的 定 位 焊 缝 很 容 易 开裂 ， 原 因是 由 于 焊缝 尺 寸 小 、 度 短 、 却 速 度 快 ， 种 开 裂 属 其 长 冷 这
低碳低合金焊高强度钢(调制钢)焊接简要工艺方案1
低碳低合金焊高强度钢（调制钢）焊接简要工艺方案1范围本焊接工艺方案规定了XXXXX您司钢制结构件生产现场组装及焊接的基本规则和要求；本焊接工艺方案适用丁XXXXX松司碳素结构钢、普通低合金结构钢、低合金调质钢的焊接；本通用焊接工艺方案适用丁XXXXX松司各产品零部件的焊条电弧焊、气体保护焊、氯弧焊。
2引用标准下歹0方案所包含的条文，通过在本标准中的引用而构成为本标准的条文。
本标准发布时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准的最新版本的可能性。
JB-T 9186 二氧化碳气体保护焊工艺规程GB/T324 焊接符号的表示方法GB/T 324 焊缝符号表示法GB/T 985 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸GB/T 8110 碳钢、低合金钢气体保护焊焊丝GB9448 焊接与切割安全3基本要求3.1对操作者的要求3.1.1焊工必须经过焊接理论学习和实作培训，经考核合格取得相应证书后方可上岗从事相应的焊接工作。
严禁实习生对产品进行焊接操作。
3.1.2操作者应按照工艺文件的要求进行操作，同时操作者应熟知自己所施焊的工件材料、焊接材料及焊接规范。
32对焊接设备及附属装置的要求—3.2.1对焊机及附届设备进行日常检查，应确保电路、水路、气路及机械装置的正常运行。
3.2.2对焊接机要求：1、逆变全数字式焊机2、拥有稳定可靠的焊接性3、焊接条件调节范围宽广、高速焊接性优良、飞溅发生量少4、拥有焊接参数存储功能（推荐OTCCPVM-500/XDS-500 焊机）3.2.3焊接设备仪表装置应准确可靠，应定期进行检修及维护；当设备出现异常时应立即停机，禁止使用，同时通知设备维修人员进行维修。
3.2.4对保温桶的使用要求：烘干后的低氢碱性焊条须放置在保温桶中，随取随用；取出焊条后，应将保温桶盖盖好，并通电保温。
3.3对焊接材料及原材料的要求3.3.1焊接材料包括焊条、焊丝和保护气体。
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焊接通用工艺
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及 牌 号
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每（ ）件
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kg
每产品中
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毛 坯 形
状 尺 寸
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每( )件
净 重
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本批零件
生产总数
工序
编号
工序
名称
容
设 备
刃、量、模、夹具
7) 定位焊焊接电流采用大规,定位焊焊缝起头、收尾处应圆滑,以免焊接时造
Q690钢板焊接选用等强度80公斤级焊丝。
2)相差一个等级强度的异种钢焊接材料选用遵守低强匹配的原则:
Q460钢板与Q550钢板焊接选用60公斤级焊丝。
Q550钢板与Q690钢板焊接选用70公斤级焊丝。
Q690钢板与27SiMn钢板焊接选用80公斤级焊丝
Q460钢板与Q690钢板焊接选用70公斤级焊丝。
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每( )件
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工序
编号
工序
名称
容
设 备
刃、量、模、夹具
1
定位焊
1) 定位焊焊丝采用60kg级焊丝。
成未焊透或裂纹。定位焊缝产生裂纹时,应清除干净见金属光泽后,重新焊接。
8)定位焊时采用非顺序焊。
2
焊前
1) 焊接前母材的表面要进行喷丸处理至Sa2.5级。
准备
(拼装前
2) 焊前清理焊接坡口及焊道两侧20mm围油、油漆、水分、铁锈等污物,
进行)
露出基体金属光泽。
3
焊接
焊接采用混合气体保护焊接(MAG焊),保护气体为Ar80%+CO220%。 气体流量
毛坯中
零件数
每（ ）件
毛 重
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每产品中
零件数量
毛 坯 形
状 尺 寸
毛坯数
பைடு நூலகம்每( )件
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本批零件
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编号
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名称
容
设 备
刃、量、模、夹具
a 在焊接全封闭焊缝(如环缝)时,如果打底焊和第一道填充焊道不能焊成全圆,
为避免高的收缩应力,应至少分成两半焊接,且方向相反。
b所有焊缝必须首尾相接形成闭环.主筋板与盖板之间的焊缝必须盖过盖板坡口
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毛 坯 形
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毛坯数
每( )件
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kg
本批零件
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工序
编号
工序
名称
容
设 备
刃、量、模、夹具
焊法,即起焊位置均在工件的中间位置,分别向两端退焊.焊接时严禁采用下坡焊.
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方法
15-20L/Min,焊丝干伸长15-18mm。焊接极性采用:直流反接。
4
焊接
1) 同种钢板焊接按等强匹配原则选择焊接材料:
材料
Q460钢板焊接选用焊丝等强度60公斤级焊丝。
Q550钢板焊接选用焊丝等强度70公斤级焊丝。
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2) 焊接时应采用多层多道焊.焊接时不允许摆动.对接焊缝必须采用拖拉法.焊接
时根据焊接位置、装配间隙和焊缝熔合情况调整焊枪角度,避免焊接过程中发生
液态金属超前流动造成的假焊现象.严禁风扇或穿堂风直吹焊接工作区,以免空
气侵入电弧和熔池。
3) 选择从焊道中部或工件中部开始向外焊的焊接顺序.焊接方向均采用分中退
斜边和主筋的垂直边。
c 最后一层焊缝应先焊与母材相接的焊道,而后焊接中间焊道。
d 焊缝的起弧和终焊都不准在两条或两条以上焊缝的交接处息弧,至少要离开
25mm。
e 盖板的焊接应先焊横向焊缝,再焊纵向焊缝,从中间向两边焊接。
3)塞焊缝的焊接,焊枪必须对着盖板与隔板交接缝处沿周边焊成环缝, 并形成角
每（ ）件
毛 重
kg
每产品中
零件数量
毛 坯 形
状 尺 寸
毛坯数
每( )件
净 重
kg
本批零件
生产总数
工序
编号
工序
名称
容
设 备
刃、量、模、夹具
2) 焊接过程中保证层间温度或道间温度不低于预热温度最低值,不焊接的部位
用石棉毯保温。要求检验人员在样机制造过程中全程检验，达不到预热温度时，
必须重新预热,允许用局部预热。(局部预热要求同上工步)
5
焊接
打底焊: 焊接电流I=250～280A,焊接电压V=25～30v,
规
填充焊缝:I= 260～300A, 焊接电压V=25～30v
盖面焊缝:I=240～260A, 焊接电压V=20～25v,
焊接速度: 30～35cm/min
6
预热
1) 整体预热采用预热炉,预热温度为100～150℃。局部预热采用预热喷枪,加热
7
焊接
1) 引弧、收弧时易产生焊接缺陷。引弧时焊丝伸出长度约为10mm,防止过长引
操作
起的爆断。在定位焊焊缝上引弧,采用间断灭弧法或回焊法收弧,填满弧坑。连接
两段焊缝时,不应在前一段焊缝的弧坑处引弧,而是在弧坑前10～20mm处引弧
后,回焊到弧处.不允许在焊缝外起弧,意外的起弧点必须磨掉,并检查有无裂纹。
2)定位焊缝焊角高6～8mm,定位焊缝的长度不小于最大厚度件的4倍,任何情况
下不小于30mm。
3)作为正式焊缝的定位焊,应符合正式焊缝的尺寸要求。
4)待焊部位的定位焊缝,对于不开坡口的对接接头应尽可能低而平,对于坡口的和角焊缝
的定位焊缝其高度应不超过深度或焊角高度的三分之二,间距200～300mm。对于焊接
结构的重要部位, 应适当增加定位焊的尺寸或缩小间距。
5) 60Kg以上的高强钢及组合厚度大于50mm时,需经预热定位焊,预热温度按正式焊接要
求。
6)在焊缝交叉处不应有定位焊缝,定位焊离开交叉处位置要大于50mm。
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