焊接的基本知识

第四部分:钢材的焊接

碳钢的焊接：

一.低碳钢的焊接及热处理工艺

1. 低碳钢的焊接特点:

(1).可装配成各种不同的接头,适应各种不同位置的施焊,焊接工艺和技术比较简单,容易

握。

(2).焊前一般不需要预热。

(3).塑性较好,焊缝产生裂缝和气孔的倾向较小,可制造大型的构架及受压容器。

(4).不需要使用特殊和复杂的设备,对焊接电源没有特殊要求,交直流弧焊机都可焊接。

(5).焊接溶池可能受到空气中氧和氮的侵袭,使焊缝金属氧化和氮化。焊缝中有氧化亚铁的

在可能引起热裂缝。此外,焊接沸腾钢时由于硫合磷的影响,裂缝倾向更大一些。

2.焊接工艺:

低碳钢几乎可以采用所有的焊接方法进行焊接,并都能保证焊接接头的良好质量。用最好的焊接方法是手工电弧焊、埋弧自动焊及二氧化碳气体保护焊等。

3.焊后注意事项:

低碳钢的焊接,焊后一般不需要进行热处理。但当工件较厚或工件刚性很大,同时对接头性能的要求又高时,则在焊后进行回火热处理。例如锅炉汽包,及时采用象20g和22g 等焊接性能良好的低碳钢板材,在焊后仍要进行600-650℃的回火热处理。

4.焊接实例：

(1).母材: 20# Q235-A

(2).焊条: E4303(J422) 焊条直径：Φ

烘干温度: 150℃恒温小时后，降至100℃恒温，使用前放入焊条保温筒随用随取。

(3).焊接设备: 交、直流弧焊机;

(4).焊接电流: (100-140)A ，焊条直径:Φ。焊缝层数: 单道多层焊。

(5).焊前准备工作及焊接注意事项：

a.用磨光机磨出坡口的同时，清理焊口内外附近100mm范围内的油、锈、水等杂质。

b.焊接过程中，工件不得受风、雪、雨的直接侵袭。

c.每焊完一层焊道时，要彻底清除熔渣，并进行仔细检查无缺陷后，才可继续焊下一层。

二、中碳钢的焊接

1. 中碳钢的焊接特点:

(1).热影响区容易产生低塑性的淬硬组织。含碳量越高,板厚越大,•这种淬硬倾向越大。焊

件刚度较大和焊条选用不当时,容易产生冷裂纹。

(2).焊缝金属的含碳量比较高容易产生热裂纹。

2. 焊接工艺:

(1).尽可能选用碱性低氢焊条。当焊接接头的强度不要求与基本金属相等时,•应选用强

度较低的碱性低氢焊条,如J422。J427等。

特殊情况下,可采用铬镍不锈钢焊条焊接或焊补中碳钢。其特点是焊前不需要预热。

如A402。A407。A302。A307

(2).预热预热是焊接中碳钢的主要工艺措施。

一般情况下35#、45#(包括铸钢)预热温度可选用150-250℃,•含碳量再高或因刚度和厚度很大，裂纹倾向大时可将预热温度提高到250-400℃。

(3).焊接要点:

a.焊条使用前要按规定烘干。

b.焊接第一层焊缝时,尽量采用小电流、慢焊速,焊后注意保温,•使焊件缓慢冷却。

C.在焊接中可以采用轻敲焊缝表面的方法,以减少焊件残余应力,细化晶粒。

d.每层焊缝应清理干净,特别是雾状飞溅很牢的附着在焊缝周围,影响焊接质量,必需铲除。

e.焊接时最好采用直流反接,以减少金属飞溅及焊缝中的气孔。

f.如焊件几何形状复杂或焊缝过长,可分成若干小段,分段跳焊,•使其热量分部崐均匀。

g.如第一层焊缝出现裂纹,应降低焊速,及时排除裂纹,重新焊接。收尾时,•电弧慢慢拉长，

将溶池添满,防止收尾处裂缝。

三、高碳钢的焊接

1. 焊接特点:

(1).高碳钢焊件通常是处于热处理状态。一般高碳钢不用于制造焊接结构,其焊接大多属于焊

补或堆焊。对于承受大震动负荷的焊接构件,一般不用高碳钢。

高碳钢焊接时产生裂纹的倾向比较大。焊缝脆弱,接头强度低。

2. 焊接工艺:

(1).选用含碳量低于高合金钢的高强度低合金钢焊条,使焊缝金属含碳量降低。•目前多采用

J857或J857Gr等焊条。焊接前,焊条在350-400℃温度下烘烤一小时,使用前放入焊条保温桶随用随取。

(2).焊前应清理焊接坡口处的脏物。如焊件厚度大于10mm。可在300-500℃预热。

(3).为了防止热影响区金属组织硬化,焊接时要降低焊接速度使溶池缓冷。•也可以采用多层

焊接,使后焊的焊缝部分的经过前一焊缝的硬化区,使之回火。

(4).定位焊应用小直径焊条焊透。受尾时必需将弧坑焊满。

(5).焊后,焊件应在600-700℃进行回火处理,以消除应力,固定组织防止裂纹,•改善焊缝的性

能。

合金钢的焊接

一、低合金结构钢的焊接

1. 焊接特点:

(1).低合金结构钢的重要特点是热影响区有比较大的淬硬倾向。为了避免淬硬,焊接时必需控

制焊接电弧的线能量

(2).焊接接头的冷裂纹随着钢材强度等级的提高,冷裂倾向加剧。冷裂倾向主要发生在高强

度厚板中。

2. 16Mn 16MnR焊接材料应选用J502焊条。

3. 焊接实例：

(1).焊接材料：

母材：16Mn，焊条：E5015(J507)Φ

烘干温度: (350--400)℃恒温2小时后降至100℃保温。使用前放入焊条保温筒随用随取。

(2).焊接设备：直流弧焊机；接头方式：直流反接法。

(3).工艺参数：

a.焊接电流：（100--130）A;

b.焊缝层数: 单道多层焊。要求每一层焊层要薄, 每焊完一层用小锤轻轻敲击焊缝及热影

响区, 消除焊接应力。

(4).焊接热处理：

a.焊前，用火焰将已磨好坡口的焊缝周围200mm范围内，加热至150℃，同时进一步将

未清除干净的油、锈等杂质清除干净。

b.每焊接完一个接头，立即用氧乙炔火焰将焊接接头及其周围加热至(200--250)℃，用石

棉布等保温材料进行保温缓冷，进行消氢热处理。

二、低合金珠光体耐热钢的焊接

1. 珠光体耐热钢的特性:

•• •珠光体耐热钢一般使用于350-550℃之间,和普通碳素钢相比,有两个特殊性能:一是高温强度(又叫抗热性)二是高温抗氧化性(又叫热稳定性)

(1).高温强度影响耐热钢高温强度大小的主要因素是它的成分。钼本身的溶点很高,因而

能显著提高金属的高温强度,所以珠光体铬钼耐热钢都含有钼。

(2).高温抗氧化性铬不仅能提高钢材的高温抗氧化性,•还可以提高钢材高温耐腐崐蚀性。

所以珠光体铬钼耐热钢中都含有铬。同时铬钼耐热钢中常加入一些钒、钨、铝崐、硼等元素,其目的都是为了提高高温强度。

2.铬钼耐热钢焊接

铬钼钢焊接有明显的淬硬倾向,常常导致焊缝的热影响区发生裂纹。

珠光体耐热钢发生裂缝除因为焊缝区组织硬化外,氢的扩散也是一个原因。要减少裂缝的危险,就应该对焊件预热缓冷,焊条应采用低氢型的,并且焊后要缓冷。常用耐热钢焊条的选用如下: