《焊接技术毕业论》word版.doc

昆明工业职业技术学院毕业论文论文题目：如何选择合适的焊接材料学生姓名：王 元 铖班级名称：2011级焊接技术及自动化班学 号：2011222416指导教师：钟炳辉职 称：高级技师班组负责人：苏之品 定稿日期：2013年12月星期日目录摘要1前言11焊接准备及其要点11.1质量保证措施12焊接性能分析13 焊接中的主要问题23.1 热导率和比热容的差异23.2 线膨胀系数的差异2 3.3 1Cr13不锈钢和Q235碳钢焊接发生的特性24 焊接工艺措施24.1 正确选择焊接材料24.2 预热温度和层间温度34.3 焊后温度的控制及回火热处理34.4 操作工艺35 结束语46参考文献5摘要：材料焊接是决定焊接接头质量的关键因素之一，有人说焊接是七分材料三分工艺，不管此说正确与否，它确实表明焊接材料的重要性。在电弧焊熔敷金属的抗拉强度相等或相趋于被焊母材金属的抗拉强度，此法主要适用于对结构钢焊条的选用，焊接材料从光焊条到薄药皮焊条、厚药皮焊条、埋弧焊丝、气体保护焊丝直到今天的药芯焊丝。因缺乏保护作用，空气直接参与了焊接时的冶金过程，合理选择焊条熔敷金属的化学成分符合或接近被焊母材。此法主要适用对不锈钢，耐侯钢，耐热钢焊条的合理选择，这样就能保证焊缝金属具有同母材一样的抗腐蚀性，热强性等性能以及与母材有良好的熔合与匹配。 经过了长时期的发展，每种新材料的出现都使得焊接的发展产生了一个新的飞跃。如1Cr13不锈钢与Q235碳钢的焊接属于异种钢焊接，如何焊接它们及选择合适的焊接材料。Q235碳钢与1Cr13不锈钢的焊接属于异种钢焊接,而1Cr13不锈钢的焊接性较差,焊接接头容易出现裂纹缺陷。在异种焊接过程中通过认真分析,选用合适的焊接材料和焊接工艺,避免了异种钢焊接缺陷的产生,保证了焊接质量。理论上认为：焊缝强度不宜过高于母材的强度，最好趋于等强度。否则往往由于焊缝抗裂性差或应力集中等原因而使焊接接头质量下降。关键词：焊接材料、等强度、合理选择、不锈钢前言在昆钢某水库供水二期工程中，检修闸门主轨道设计采用的结构是断面为4060mm的1Cr13不锈钢焊接固定在厚度50mm的Q235钢板上。由于两种料的热导率和线膨胀系数有很大差异，为了保证焊接质量，认真分析了两种材料的焊接材料性能及存在的问题，并据此制定了具体的焊接工艺措施。1焊接准备及其要点在焊接过程中，为了保证焊接质量，制定焊接工艺如下：根据现场条件，焊接采用手工电弧焊，电焊机选用BX-330型，焊条使用E4303电焊条。整体焊接前先点焊加固，要求50mm，间距400-600mm。焊接为定位焊，施焊时要选择合理的焊接顺序。1.1质量保证措施1）施工前先进行技术交流，要求全体施工人员必须熟悉图纸及施工工艺。2）施焊人员必须是经过专业机构认可的焊工，需持证上岗。3）施行三检制度，即职工自检、质检员初检、监理工作员复检，不合格工序不能下转。2焊接性能分析1Cr13不锈钢和Q235碳钢的化学成分及物理性能如表1、2所示。表1 1Cr不锈钢和Q235碳钢的化学成分表项目CSiMnPSCr1Cr130.151.01.00.0350.03011.5-13.5Q2350.14-0.220.30.3-0.650.0450.052.1 1Cr13不锈钢的Cr含量在115135，同时匹配有不大于015的C，Cr本身能增加钢的奥氏体稳定性，加入碳后经固熔再空冷会发生马氏体转变，因此1Cr13不锈钢焊缝和热影响区焊后状态的组织为硬脆的马氏体组织。2.2 1Cr13的碳当量约为276，因此它的焊接性较差。由于1Cr13不锈钢的导热性较Q235碳钢差，焊接残余应力较大，加之本闸门主轨的刚度较大，所以从高温直接冷却到100120以下时很容易产生冷裂纹。由于焊接热循环的作用，1Cr13不锈钢有较大的过热倾向，晶粒易粗化，热影响区会出现粗大的铁素体和炭化物组织，塑性降低，冷却时能引起脆化，如果再有氢的作用，冷裂纹的倾向就更加明显。物理性能表2项目密度电阻率比热容0100 平均线膨胀系数1Cr137.75570.469.910.111.5Q2357.85150.511.411.53 焊接中的主要问题 Q235为普通碳素结构钢，由于含碳量适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，广泛用于建筑及工程结构。由于1Cr13不锈钢和Q235碳钢化学成分差异很大，因此它们的焊接属于异种钢焊接，要在熔焊的条件下获得可靠的焊接接头存在许多问题。 31 热导率和比热容的差异 金属的热导率和比热容强烈地影响着被焊材料的熔化、熔池的形成，以及焊接区温度场和焊缝的凝固结晶。1Cr13不锈钢热导率约为Q235碳钢的一半，这么大的差异可使两者的熔化不同步，熔池形成和金属结合不良，导致焊缝结晶条件变坏，焊缝性能和成形不良。 32 线膨胀系数的差异 由于1Cr13不锈钢与Q235碳钢的线膨胀系数不同，造成它们在形成焊接连接之后的冷却过程中，焊缝两侧的收缩量不同，导致焊接接头出现复杂的高应力状态，进而加速裂纹的产生。 33 1Cr13不锈钢和Q235碳钢焊接时同样存在焊缝稀释和形成过渡层的问题，导致Q235碳钢一侧焊缝形成脱碳层而1Cr13不锈钢一侧形成增碳层，随着扩散的持久，使Q235碳钢一侧的含碳量降低，变成了铁素体组织，并使焊接接头的焊缝组织成为奥氏体加铁素体。 4 焊接工艺措施 为了获得无裂纹的焊接接头，应尽量避免焊接接头熔合线组织与焊缝金属的不一致性，使1Cr13不锈钢一侧没有显著的稀释现象，在工艺上采取了以下措施： 41 正确选择焊接材料 焊接填充材料一般都有相应的国标。碳钢、不锈钢焊接填充材料选择：如果碳钢的含碳量高，则脆硬倾向比较大，可以考虑使用碳钢和不锈钢相近的焊条，如果碳钢的含碳量小，由于碳钢的稀释作用，会使焊缝的组织发生很大的变化。一般来讲，填充材料的选择根据你对焊缝组织的要求，可以根据sheaffler焊缝组织图来选择焊接填充材料。焊材可分为：焊条、焊剂、焊丝。焊接时所消耗材料（包括焊条、焊丝、焊剂、气体等）的通称叫做焊接材料。焊接填充材料一般都有相应的国标。碳钢、不锈钢焊接填充材料选择：如果碳钢的含碳量高，则脆硬倾向比较大，可以考虑使用碳钢和不锈钢相近的焊条，如果碳钢的含碳量小，由于碳钢的稀释作用，会使焊缝的组织发生很大的变化。一般来讲，填充材料的选择根据你对焊缝组织的要求，可以根据焊接填充材料一般都有相应的国标。碳钢、不锈钢焊接填充材料选择：如果碳钢的含碳量高，则脆硬倾向比较大，可以考虑使用碳钢和不锈钢相近的焊条，如果碳钢的含碳量小，由于碳钢的稀释作用，会使焊缝的组织发生很大的变化。一般来讲，填充材料的选择根据你对焊缝组织的要求，可以根据sheaffler焊缝组织图来选择焊接填充材料。焊材可分为：焊条、焊剂、焊丝。焊缝组织图来选择焊接填充材料。焊材可分为：焊条、焊剂、焊丝。焊材选用的一般原则：为得到高质量的焊接接头，首先要合理选择焊接材料。由于焊接部件在运行中的工况有很大差异，母材的材质性能、成份千差万别，部件的制造工艺错综复杂，因此需要从各方面综合考虑确定对应的焊接材料。选择焊接材料应遵循以下原则：1）满足焊接接头使用性能的要求。包括常温、高温短时强度、弯曲性能、冲击韧性、硬度、化学成份等，以及一些技术标准和设计图纸中对接头性能的特殊要求，诸如持久强度、蠕变极限、高温抗氧化性能、抗腐蚀性能等。2）满足焊接接头制造工艺性能和焊接工艺性能的要求。焊接接头组成的构件，在制造过程中不可避免要进行各种成型和切削加工，例如冲压、卷、弯、车、刨等加工工序，要求焊接接头具有一定的塑性变形能力和切削性能、高温综合性能等。焊接工艺则要焊接材料工艺性能良好，根据母材的焊接性差异，具有对应的抗裂纹等缺陷的能力。3）合理的经济性。在满足上述各种使用性能、制造性能的最低要求的同时，应选择价格便宜的焊接材料，以降低制造成本，提高经济效益。例如重要部件的低碳钢手工电弧焊时，应优先选用碱性药皮焊条，因为碱性焊条脱氧、脱硫充分，且氢含量低，焊缝金属抗裂性能及冲击韧性性能好。而对于一些非重要部件，可选用酸性焊条，因为酸性焊条仍能满足非重要部件的性能要求，而且工艺性良好，价格便宜，可降低制造成本。焊接材料的力学性能应首先满足所焊母材的要求(强度，延伸率)，其次才是其他的性能(低温冲击韧性，耐腐蚀性能等)。在不同的热处理条件下，焊缝金属的性能会呈现较大的差别。4）1Cr13不锈钢与Q235碳钢焊接接头的焊缝金属化学成分主要取决于填充金属。为了保证结构使用性能的要求，焊缝金属的成分应力求接近于其中一种钢的成分。为了尽量减小构件的焊接变形，采取了两名电焊工对称焊接的手工弧焊方法，焊条选用E5015（或E309），焊缝金属的Cr当量为56，经回火处理后具有良好的力学性能。42 预热温度和层间温度 焊前预热和层间温度的控制对减少裂纹的形成有一定影响。预热温度过高，会导致焊缝的冷却速度变慢，有可能引起焊接接头晶粒边界碳化物的析出和形成铁素体组织，大大地降低接头的冲击韧性。预热温度过低，则起不到预热的作用，无法防止裂纹的形成。1Cr13不锈钢与Q235碳钢焊接的预热温度和层间温度要控制在150300。 43 焊后温度的控制及回火热处理 焊后必须缓慢冷却至100150，保温051h，使焊接接头的组织全部转变为马氏体，随后才能升温回火，进行热处理。回火温度应控制在700730范围内，保温时间在45h。热处理后能使焊缝金属的材质基本与母材达到等强度的特性。 44 操作工艺 为防止不锈钢焊接一侧晶体粗大，产生脆化和裂纹，还要采取以下工艺措施：1）选用小的热输入，小的焊接电流，较快的焊接速度。2）采用短弧焊，电弧稍偏向碳钢母材侧，使两母材金属受热均匀一致。3）由于需要多层焊，前一层焊缝冷却至200300后焊下一道焊缝。4）焊后进行缓冷。具体焊接工艺参数选择如表3。 表3 焊接工艺参数表 焊接方法焊接材料预热温度焊接电流焊接速度焊后热处理参数焊条E5015，3.2150300100120A2223V250300mm/min回火70