低合金高强度焊接结构钢扩散氢的研究进展
基金项目::国防预研项目(590MPa 级船用高强钢配套焊接材料研究)
作者简介:王晓东(1977-),男,浙江省平湖市人,硕士生
收稿日期:2002-01-28
文章编号:1000-5080(2002)02-0016-05低合金高强度焊接结构钢扩散氢的研究进展
王晓东1,文九巴1,魏金山2
(1.洛阳工学院材料科学与工程系,河南洛阳471003;2.洛阳船舶材料研究所,河南洛阳471003)
摘要:综述了国内外船用低合金高强度焊接结构钢扩散氢的研究现状和发展趋势,对扩散氢的作用、扩散氢的测量方法、扩散氢的影响因素等方面的研究成果进行了介绍和评价,并在此基础上提出了扩散氢今后的研究重点应放在焊缝有效扩散氢、扩散氢逸出特性以及影响扩散氢逸出特性的因素研究上。
关键词:低合金钢;焊接;结构钢;焊缝
中图分类号:TG457.11 文献标识码:A
0 前言
现代造船业中为了减轻船体重量,提高构件的承载能力,普遍使用低合金高强度舰船结构钢[1]。传统典型的船用高强度钢如美国的HY 系列,日本的NS 系列以及俄罗斯的AK 系列钢等都是经正火或淬火回火处理强化基体的高强钢,此类钢碳当量比较高,而焊件的焊接性及韧性与碳当量成反比[2],所以这些钢的焊接性能差,尤其是焊接HAZ 区容易淬硬,并且对氢致裂纹(HIC )敏感,在拘束应力较大时易出现冷裂纹。冷裂纹产生的原因主要是由于焊缝金属及HAZ 区的淬硬性,有足够的扩散氢含量和较大的拘束应力,而且冷裂纹一般均出现在焊接热影响区[3～5]。因此,防止冷裂纹的一个主要措施就是严格控制焊缝和HAZ 区中的氢含量。早在20世纪40年代,人们就已经开始对钢中氢的行为进行研究,但由于焊接过程本身是一个非平衡过程,焊后焊缝组织是非平衡组织,焊缝中的氢扩散行为属于非平衡条件下的动态耗散结构,因而使得其扩散行为更为复杂[6]。目前,关于焊接时氢的行为仍是国际上的重点研究课题之一。1 国内外研究现状
1.1 扩散氢的作用
钢中氢的行为一般是指氢在钢中的扩散和聚集、溶解和逸出过程。钢中的氢可分为扩散氢和残余氢两部分,扩散氢是指溶于金属晶格中的原子态以及离子态的、在金属中具有自由扩散能力以及被可逆陷阱所捕获的那部分氢[7]。
大部分体心立方金属与合金焊接时,进入焊缝和热影响区中的氢将会对接头产生极大危害。主要是在焊缝中形成氢气孔和白点、在焊缝和热影响区中产生氢脆或氢致裂纹[6～8]。
(1)形成氢气孔、白点
氢气孔是焊缝中常见的气孔之一,其主要原因是焊接时熔池吸收了大量的氢,在凝固时由于氢溶解度的突然下降,使氢在焊缝中处于过饱和状态,促使产生如下反应:2[H]=H 2,反应所生成的分子态氢不溶于金属而在液态金属中形成气泡,当焊缝金属晶粒的长大速度大于气泡的长大速度时,形成的气泡来不及逸出,便在焊缝中产生氢气孔。显然在凝固温度,氢在固液相中的溶解度差别越大,则越容易产生氢气孔,在平衡状态下氢在铁中的溶解度凝固后为凝固前的1/3(凝固前后分别为25ml/100g 和8ml/100g ),若在焊接非平衡条件下,凝固前后的溶解度差别会更大,因而更利于氢气孔的生成[6]。
碳钢或低合金钢焊缝,若含氢量高,则常常在其拉伸或弯曲断面上出现银白色圆形局部脆断点,即所谓的白点[6]。焊缝金属对白点的敏感性与含氢量、金属组织以及变形速度等因素有关。一般来说,碳钢和用Cr 、Ni 、Mo 等合金化的焊缝对白点较敏感,焊缝中的气孔或夹杂物周围易形成白点,焊缝含氢量越多,出
第23卷第2期
2002年 6月洛 阳 工 学 院 学 报JournalofLuoyangInstituteofTechnology Vol.23 No.2June2002
现白点的可能性越大。
(2)氢脆和氢致裂纹
氢使焊缝在室温附近塑性严重下降,称为氢脆。关于氢脆和氢致裂纹的研究比较多,如日本的铃木春羲等[9]在HY-80钢堆焊焊道区的横截面上,加以一定量的变形,连续观察热影响区氢裂的发生和扩展,结果表明,在塑性变形区的位错或空腔内积聚了大量的扩散氢,并在应力作用下产生了显微裂纹;另有研究表明[10],在给定应力状态和加载速率下氢在裂纹尖端区域是能动的,并且能激发不同的裂纹开裂方式,如微孔聚集开裂、沿晶断裂等,其类型取决于氢和应力集中状况。我国在氢致裂纹机理方面也取得了突出成果,如张文钺等[11]通过显微镜下录像测氢法研究了几种国产低合金高强钢焊接区扩散氢动态分布的规律,认为焊接区氢陷阱的不均匀分布是造成扩散氢聚集以及导致开裂的主要原因;李晓泉等[12]通过氢的聚集试验表明,扩散氢含量的高低并不直接影响氢致裂纹的形成,而扩散氢与晶体缺陷交互作用导致氢气聚集,产生内压力才是形成氢致裂纹的本质因素。总的来看,目前对氢致裂纹机理的研究主要有以下几种观点[13,14]:①氢原子在金属内部缺陷处聚集形成氢分子,产生局部氢压力;②吸附氢降低形成微裂纹所需的表面能;③氢对解理裂纹萌生和扩展有促进作用;④氢促进裂尖局部塑变从而促使断裂。
目前对钢中氢的行为的研究应根据焊接过程的特点分阶段研究氢的扩散行为和聚集特点,这对控制钢中氢的行为具有重大意义。
1.2 扩散氢的测量
熔敷金属的扩散氢含量,是指焊后立即按标准方法测定并换算为标准状态下的含氢量。为了使测氢准确和便于比较试验结果,许多国家都制订了测定熔敷金属中扩散氢的标准方法。
(1)水银法
水银法是国际标准化组织规定的标准扩散氢测定法,英国、法国、德国等都采用此法[15]。水银法测氢的主要优点是水银不吸收氢,测试精度非常高(可达0.05ml ),它是一种基准方法,可用于校验其它测氢方法的可靠性。水银法也适于测定埋弧焊材料的扩散氢含量,目前我国对埋弧焊焊缝扩散氢含量的测定尚无标准[16],有待于通过各种测氢方法的相互比较来确定。但由于水银对人体有害,而且会对环境造成污染,限制了它的实际应用范围。目前,俄罗斯、日本等国的测氢标准均未采用水银法。
(2)甘油法
甘油法自1949年由Stem 发明以来已使用50余年,至今仍是许多国家的标准测氢方法,如新的日本标准JISZ311821986规定氢含量在2ml/100g 以上仍可使用甘油法[17]。甘油法的优点是设备简单,操作方便,对人体无毒害等。但随着低氢和超低氢焊条的研制不断取得重大进展,焊缝中的扩散氢含量已经能够控制在很低的范围内(低于2ml/100g ),而甘油粘度大,从试样中逸出的小氢气泡往往附着在试样及测量管壁上或悬浮在甘油中,而且甘油能溶解部分氢,故甘油法测量准确性较差,只有水银法的50%～75%[15,18],因而不适用于测量低氢和超低氢焊接材料的扩散氢含量。
(3)气相色谱法
气相色谱法实质上是分析化学领域中用气相色谱法分析多组分气体的具体应用,其原理就是利用氢敏色谱元件转为电讯号并用数字显示[19]。该方法既克服了水银法的毒害和污染问题,又解决了甘油法测氢精度低的缺点(色谱法测试精度可达0.01ml ),而且可分辨多组分气体,实现多组分气体联测,数据处理自动化,是一种很有前途的测氢方法[20],在国外已广泛应用,甚至被列入国家标准,如美国、日本等。但气相色谱法也存在一些缺点,如仪器价格高,操作复杂等。
(4)酒精法
酒精法是前苏联20世纪60年代研制开发的测氢方法,至今仍在俄罗斯的科研生产中广泛应用。酒精法的测氢原理和甘油法相同,只是用酒精来代替甘油。但酒精法所采用的取样方式与其它测氢方法不同,取样的合理性对于准确测出扩散氢含量十分重要,目前各种测氢方法大都采用在母材上堆焊的方式制取试样,而酒精法采用在水冷铜模上直接堆焊的指状试样,其取样和操作十分方便,而且酒精粘度小,克服了甘油粘度大的缺点,因而可用来测试低氢和超低氢焊接材料的扩散氢含量。酒精法的主要缺点是采用酒精作收集液来测定熔敷金属扩散氢含量,集气过程本身有一定的误差,其所测得的扩散氢含量低于水银?71? 第2期王晓东等:低合金高强度焊接结构钢扩散氢的研究进展
法和气相色谱法所测得的扩散氢含量[21]。
(5)排液法
排液法是天津大学研制的新型测氢方法,基本原理是通过在特制的测定器中,由试件逸出的氢气所排挤出的测定介质-甘油的体积来间接测量扩散氢的体积[22]。采用排液法测氢时,扩散氢的测定值只与试件中氢的逸出量有关,与氢气泡在测定器内的位置关系不大,这就从根本上解决了集气法中难于解决的气泡附着和悬浮问题。此外,排液法用的甘油量少,大大减少了测氢过程中氢气在甘油中溶解的量,提高了测量扩散氢的准确性,而且设备简单,操作方便,没有公害,可用于超低氢焊接材料扩散氢的测定,具有很好的应用前景。
以上测氢方法都有一定的局限性,随着超低氢焊接材料的研制不断取得重大进展,研制更精确、可靠、简便、经济和没有公害的新型测氢方法显得尤为重要。
1.3 扩散氢含量的影响因素
(1)焊接材料的选择对扩散氢含量的影响
焊接材料对焊接质量的影响很大。图1为不同类型的焊条在相同焊接条件下焊后熔敷金属的扩散氢含量[23]。
可见,低氢型焊条焊后扩散氢含量最少,而
钛铁矿型焊条焊后扩散氢含量最多。最近有研
究表明[24]:对HSLA 钢采用奥氏体焊条焊接,焊
后熔敷金属中的扩散氢含量较低,接头无任何裂
纹。焊接材料的成分对焊后扩散氢含量影响较
大,例如改变焊剂中的CaF 2与SiO 2的比例,提高
焊剂碱度,能有效降低熔敷金属的扩散氢含量,
其原因是F-1在焊接电弧作用下与H+形成微
溶于熔融铁水的HF 而逸出[25];随着CaCO 3的增
加,扩散氢含量明显下降,是由于焊接时CaCO 3
分解出CO 2气体,具有降氢作用,因此向焊剂中
加入较多的CaCO 3是降氢的重要措施
[26]。而当药皮组成物确定之后,合适的烘焙工艺是降低焊
缝金属扩散氢含量的关键,文献[27]指出,随着烘
干温度的提高,焊缝扩散氢含量下降,当烘干温度达到450℃时,扩散氢含量最低,但烘干温度过高,药皮易变质从而失去保护作用。目前,为降低焊缝金属的扩散氢含量,一般对焊接材料采取了4条措施[28]:①在药皮的组元中尽可能少加或不加含结晶水、化合水多的物质;②在粘结剂———水玻璃的使用中采取最佳的钾钠搭配,使其防吸湿效果最好,并加入一定量的海藻胶和氧化镁以改善压涂性能和增加焊条药皮表面的微密度,从而降低了药皮的吸湿量;③在药皮组元中采用了较强的脱氢物质;④对焊条进行适当而充分的高温烘焙。
(2)焊接参数选择对扩散氢含量的影响
焊接热过程中各参数对焊后熔敷金属中扩散氢有重大影响,文献[29]指出,埋弧自动焊熔敷金属扩散氢含量随热输入的增加而减少,这是由于随热输入的增加,熔池在液态存在的时间增长,有利于扩散氢的逸出;从焊接条件看,热输入的增加主要是电流的增大,而电流的增加对熔池的作用力如电磁力、熔滴冲击力有所加强,使熔池金属中液态金属的流动速度和搅拌作用加强,亦有利于氢的逸出。焊前预热、提高峰值温度等也能降低熔敷金属的扩散氢含量,其主要原因是降低了焊缝的冷却速度,使氢有足够的时间逸出。有研究表明[30],在一般情况下,残余氢含量很少,并且在300℃以下的焊接区扩散氢变化时,残余氢含量基本不变,因而在300～100℃之间缓冷,有利于扩散氢的逸出。由于焊接热循环本身是一个非平衡过程,因而焊接热循环各参数对扩散氢的影响非常复杂,有待于进一步深入研究。
(3)其它因素对扩散氢含量的影响
?81? 洛 阳 工 学 院 学 报2002
环境条件对扩散氢的影响较大,环境中的绝对湿度越大,熔敷金属中的扩散氢含量越高[31]。此外,焊件尺寸(如板厚)、焊道数等也会对扩散氢产生影响[23]。
扩散氢含量是评定焊件内在质量的一个重要指标,目前对影响扩散氢含量因素的研究主要是宏观方面的因素,而对微观方面尤其是焊缝组织中的夹杂物数量、形态以及氢陷阱类型等的影响的研究有待加强。
2 扩散氢研究方向
从国内外研究现状来看人们对氢在金属中的作用、氢致裂纹产生机理、扩散氢测量以及影响扩散氢含量的因素等方面做了大量试验研究,但对扩散氢逸出特性的研究非常少,而扩散氢的逸出特性对焊件的抗裂性有重大影响。基于以上考虑,本文认为今后重点应对扩散氢本身的特性(即逸出特性)进行研究。
2.1 有效扩散氢研究
有效扩散氢是指冷却到100℃时残留于焊缝中并且可以在金属晶格中自由扩散的那部分氢。文献[32]指出,氢对冷裂的影响不是熔敷金属中的初始含氢量,而是在冷至100℃左右在焊接接头的局部区域由于不均匀性(如缺口效应、应力集中等因素)而导致有效扩散氢的聚集,当氢达到某一临界浓度时,在应力作用下发生开裂。因而研究开裂部位的瞬态氢浓度和开裂时焊接区金属中的有效扩散氢含量比研究焊缝的初始扩散氢含量更为重要。但要准确测定焊后焊缝中的有效扩散氢含量是很困难的,目前有两种途径[4]:一种是实测,即将测氢的试件焊后冷至100℃时再放入冰水,然后迅速取出放入集气器中,测定其氢含量;另一种方法是利用Fick 扩散定律,通过有限元和计算机来测算焊接区的氢浓度,这种方法比较复杂。
2.2 扩散氢逸出特性研究
扩散氢逸出特性是指焊缝中扩散氢逸出量与时间的相互关系。焊后焊缝金属中扩散氢的逸出可分为初期阶段(高温阶段)快速逸出和后期阶段(低温阶段)慢速逸出两个过程。目前对这方面的研究还比较少,而影响扩散氢逸出特性的因素非常复杂,据初步试验表明母材及焊缝金属的化学成分、焊接热循环参数、焊后金属显微组织、焊缝表面状况以及焊前预热等均会对扩散氢逸出特性产生重大影响。因而需通过大量的试验研究才能掌握扩散氢的逸出规律,这将对提高焊件的抗裂能力具有重大意义。
3 结束语
低合金高强钢焊接的主要质量问题就是易产生冷裂纹,而扩散氢是产生冷裂纹的三大要素之一,因此近年来,国内外都在加紧对扩散氢的研究,并在扩散氢的作用、扩散氢的测量方法、扩散氢的影响因素等方面取得了不少研究成果但对扩散氢逸出特性等方面的研究很少,因此今后研究方向的重点应放在有效扩散氢和扩散氢逸出特性的研究上,这对实际焊接生产具有重大现实意义。
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AdvanceofLow 2AlloyHigh 2StrengthWeldingStructuralSteel
WANGXiao 2Dong 1,WENJiu 2Ba 1,WEIJin 2Shan 2
(1.Dep.ofMater.Sci.&Eng.,LuoyangInst.ofTechnol.Luoyang471003,China;2.LuoyangShipMater.
Inst.,Luoyang471003,China )
Abstract:Thepresentsituationandthedevelopmenttendencyofdiffusiblehydrogenoflow 2alloyhigh 2strengthship steelaresummarized,andtheeffect,measurementandtheinfluencingfactorsofdiffusiblehydrogenarealsopresented inthispaper.Basedonthethese,emphasisoffutureresearchoneffectivediffusiblehydrogenofweldmetal,bubbling 2upcharacteristicofdiffusiblehydrogenanditsinfluencingfactorsareproposed.
Keywords:Lowalloysteel;Welding;Structuralsteels;Welds ?02? 洛 阳 工 学 院 学 报2002
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。
国内外钢材牌号对照
UK Euronorm Germany France Italy Spain Japan USA USA BS1449 EN10111 Din 1614 NFA 36-301 UNI 5867 UNE 36-086/11 JIS G3131 ASTM SAE HR15 *** *** *** C15 *** *** A611 1018 HR4 FeP10 *** 1C FeP10 *** DPHC *** 1010 HR3 FeP11 Stw22 2C FeP11 AP11 SPHD A619 1008 HR2 FeP12 Stw23 *** FeP12 AP12 *** A621 1006 HR1 FeP13 Stw24 3C FeP13 AP13 SPHE A622 1006Al k BS4360 EN10025 DIN 17100 NFA 35-501 UNI 7080 UNE 36-080/11 JIS G3101 ASTM *** 40A S235 Ust 37-2 *** Fe360 A370 *** A283C *** 40B S235JR Rst 37-2 E24-2 Fe360B *** *** *** *** 43A S275 *** *** *** *** *** A570Gr40 *** 43B S275 St44-2 E28-2 Fe430B *** *** *** *** 50A S355 *** *** Fe510 A450 SS50 A572Gr50 *** 50B S355JR *** *** Fe510B *** *** *** *** 50C S355JO St52-3U E36-3 FE510C *** *** *** *** 50D *** *** *** *** *** *** *** *** BS1449 EN10149 SEW 092 NFA36-231 UNI UNE JIS ASTM AT15 SAE J1392 40/30 S315MC QSTE 340TM E315D Fe E275 *** *** 045XLK 43/35 S355MC QSTE 380TM E355D *** *** *** 50 050XLK 46/40 S420MC QSTE420M E420D Fe355 *** *** 60 060XLK 50/45 S460ML QSTE500TM E490D Fe420 *** *** 70 *** 60/55 S550MC QSTE550TM E560D Fe560 *** *** 80 080XLK *** S560MC QSTE600TM E600D *** *** *** *** *** BS1449 EN10130 DIN1623 NFA 36-401 UNI 5866-77 UNE 36086 JIS 3141-77 *** ***
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
钢材牌号对应表
我国在此是以钢材的用途分类作为表示方法分类的基础： 1）碳素结构钢：表示方法：Q+数字+（质量等级符号）+（脱氧方法符号）+（专门用途的符号）①钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点；②“Q”后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa。例如Q235表示屈服点（σs）为235 MPa的碳素结构钢；③必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。专门用途的碳素钢：例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。 2）优质碳素结构钢表示方法：数字+（元素符号）+（脱氧方法符号）+（专门用途的符号）①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。 ②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。 3）碳素工具钢表示方法：字母T+数字+（元素符号）+（质量等级符号）①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如 “T8Mn”。④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。 4）易切削钢表示方法：字母Y+数字+（元素符号）①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。 5）合金结构钢表示方法：（专门用途符号）+数字+主要合金元素符号和数字+微量合金元素符号+（质量等级符号）+（专门用途符号）①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。 ②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9- 1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥ 2.5%、≥ 3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如 20MnVB钢中：钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi 6）低合金高强度钢表示方法：（专门用途符号）+数字+主要合金元素符号和数字+微量合金元素符号+（质量等级符号）+（专门用途符号）①钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。②对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为 “16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。 7）弹簧钢弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结构钢相同。 8）滚动轴承钢表示方法：高碳铬轴承钢：字母G+Cr元素符号和数字渗碳轴承钢：字母G+数字+主要合金元素符号和数字+微量合金元素符号+（质量等级符号）①钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之
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