Q235与16Mn钢焊接工艺研究

1、Q235与16Mn钢焊接工艺研究摘要用特殊的不同钢材来制造符合应用的焊接结构，一来可以在不同的施工条件或者工作应用中对焊接材质的更好的应用，二来可以降低特殊珍贵材料的浪费，从而减少不必要的损失，又可以把材料的价值发挥到最大。而Q235和16Mn钢是比较常见的焊接材料，不仅取材简单性能好，并且在焊接研究有着举足轻重的作用，尤其利用现在已有的焊接设备的情况下，控制熔深熔池和焊缝的形状及其大小。从而使焊缝的质量大大提高。在这里我用Q235钢和16Mn钢的焊接的方法及其特性以及焊接时坡口的制备。焊接要求规定和验捡质量等方面的阐述,还有Error! No bookmark name given.面的总计

2、焊接技术的要点和现场操作的一些问题。焊接相对而言是特殊的工种对操作也比较高，特别是在保证焊的结实的前提下使它的结构更加合理 受力变形影响更加小。在次讨论Q235与16Mn钢焊接工艺。关键词：焊接工艺 焊缝 Q235钢 16Mn钢目录第1章 绪 论11.1 16Mn钢和Q235钢及其物理性质简介11.1.1 16Mn钢的物理性质11.1.2 Q235钢的物理性质31.2 16Mn钢化学成分，基本性能41.3 16Mn钢和Q235钢的焊接性分析41.3.1 16Mn钢焊接性分析41.3.2 Q235钢焊接性分析6第二章 16Mn钢板与Q235钢板的焊接方法及实验过程82.1 16Mn钢与Q235钢

3、手工电弧焊82.1.1 16Mn钢板手工电弧焊82.1.2 Q235钢板手工电弧焊102.1.3 16Mn钢板与Q235钢板手工电弧焊焊接参数112.2 16Mn钢板与Q235钢板焊条焊接的工艺122.3 16Mn钢与Q235钢二氧化碳气体保护焊接132.3.1 16Mn钢二氧化碳气体保护焊142.3.2 Q235钢二氧化碳气体保护焊152.4 16Mn钢板与Q235钢板二氧化碳焊接的工艺实验162.4.1 焊前准备172.4.2 工艺参数182.4.3 二氧化碳焊的操作要领182.5 16Mn钢与Q235钢埋弧焊接192.5.1 16Mn钢埋弧焊接202.5.2 Q235钢钢埋弧半自动焊接2

4、02.6 16Mn钢板与Q235钢板埋弧焊焊接的工艺212.6.1 焊接工艺参数222.6.2 焊接操作要领22第三章 无损检测243.1 无损检测概括243.2 超声波检测243.2.1 超声波试块253.3 磁粉检测263.3.1 16Mn钢板与Q235钢板缺陷的磁痕特征263.3.2 磁粉探伤的特点273.3.2 磁粉检测的质量评定等级27结论28致谢29参考文献30第1章 绪 论新技术的发展，新的和成熟的技术，在他的许多常用的钢，在现代社会对我们是重要的材料，可以被看作是一种焊接工业化国家在现代土木工程中常用的不只是在不同的国家使用不同的工作条件的要求，在不同的形状焊接材料部分。解决维

5、护和焊接工程师，根据评估报告的焊接技术，结合生产条件和生产技术，反映焊接过程的基本设计内容用于生产，技术规范，对生产企业的技术，生产计划，控制计划，组织工作，根据原料供应和技术总焊接生产的准备。把钢材应用到焊接丝焊设备。在焊接和检查的基础上，可以解决问题的过程中的焊接质量检验焊接准备生产节奏。在焊接过程中是一个严重的程序，按照程序，组织和管理在工厂焊接技术的先进经验的交流焊接，焊接，研究的限制。每个人都必须严格执行，不得改变或忽略。然而，在意识的发展，科学技术的发展，介绍了焊接时间实践的发展，新技术，新材料，用于制造焊接工人的合理要求。技术发展的今天，几乎所有的服务在机械，石油化工，交通，能源

6、，冶金，电子，航空业，都和焊接技术是不分的，因此可以说是焊接技术的发展水平和先进的科学技术的现代化，并且焊接在应用与国防军工都发挥着巨大的作用，所以说焊接并不是单纯的对钢材或者焊接性能的研究还是起着国力发展的重要作用。1.1 16Mn钢和Q235钢及其物理性质简介1.1.1 16Mn钢的物理性质如图1-1所示16Mn钢，其生理特点：良好的综合机械性能好的成绩，寒冷又炎热的工作条件下作业。抗腐蚀，拥有d级的韧性。应用例子：锅炉压力容器、容器结构、油罐的罐体、桥梁支架、发电站、运输机械结构及其他焊接。16Mn低合金高强度结构钢标准。根据GBt15911988是老品牌.新的国家标准是GBt15912

7、008在Q345钢（Q345）、Q345A、Q345B Q345E ）因为倾向于钢的特点一点，在低压，低温，冬季或夏季焊接结构强度高，在增加高的厚度，以防止裂缝产生的措施，预热后焊接在熔深中，和第二层焊接熔深，当焊接钢板焊接在底板找平，深层焊接，选择一个最终的焊接工艺来焊接16Mn钢。今天使用的制造过程中16Mn钢的焊接性尤为突出。16Mn常用规格钢材如表1-1所示。表1-1 16Mn常用规格钢材60*8/10/12/14/16108*5-10146*1438*4-5-632*3-876*10/12/14/16/18133*5-10159*16-2042*4-5-642*4-1083*10/1

8、6/18/20159*8-10-12168*18-2051*3.5-5-6-957*3.5-1289*10/16/20/25168*8-10180*20、24-2554*4.5-5-863.5*4-1295*10/14/18/25180*8-10194*21-2557*3.5-4-5-6-1074*4-16108*8/12/15/20194*8-10203*22-2660*4-5-8-1089*4-20114*10/16/20/25203*12-16219*22-25-2776*4-6-8-12108*4-30140*16/20/25/30219*8-12245*22-2789*4.5-6-8

9、-10133*5-30133*12/18/25/30219*14-16245*38-40109*4.5-6-8-10139*8-40159*10/15/20/30245*8-10-16273*22-25-27133*6-8-10-12168*6-40168*8/10/16/18273*8-12-16273*30-36-40159*6-8-10180*10-40180*10/18/20/30273*22-25-30299*30-40168*6-8-9-10194*8-40194*10/20/30/40299*8-12-16299*25219*8-10-12-16219*6-30203*10/20

10、/30/40325*10-16-18325*18/20/30219*18.20273*8-50219*18/25/30/50351*10-12377*20/25/35273*8-10-12-16299*10-55273*16/2025/30377*10-12-16402*25/30273*18-20-22325*9-6020/30/40/5016-55377*22-25-30402*45325*10-14-16-18355.6*10-30351*20/30/40/50402*16-18426*20/25325*20-25-30377*10-60377*22/25/30/60426*12-14-

11、16426*42351*10-16-18402*12-30402*36/48450*10-12-25450*30377*12-16-20426*11-60406*30/35/40508*10-12-25406*12-40457*10-30426*36/40/60530*12-20-25426*12-40508*10-25450*35/55/60610*12-20-33457*12-40530*12-30530*40/50/60630*10-20-33530*12-30610*10-35560*30/40/60720*10-20-30630*12-40630*10-30如图1-1 16Mn钢1.

12、1.2 Q235钢的物理性质Q235钢是碳钢板的通用钢材，Q 235指的是材料的屈服极限和弯曲限度的材料在235mpa.在外界条件下使的材料形状发生改变，如果要降低了材料的屈服值，是从它的含碳量，来降低Q235的屈服值。如图1-2所示。其综合性能，Q235钢材具有良好的结合力，塑性及焊接性能，被广泛应用于建筑工程也用于棒材生产车间或建筑塔、桥梁结构、车辆生产、船舶容器，所以也被广泛应用于机械零件上产及加工。图1-2 Q235钢1.2 16Mn钢化学成分，基本性能16Mn钢化学成分如表1-2所示表1-2 6Mn钢化学成分GB700-1988GB/T8162-2008 钢号CMnSiCMnSiQ2

13、35A0.14-0.220.25-0.650.300.221.400.35Q235B0.12-0.260.25-0.700.20Q235C0.180.35-0.800.20Q235D0.17Q235钢材抗拉强度是钢的化学成分最重要的是，碳、锰、磷、硅、在必要的情况下，除了在前三部分元素磷、硫和其他两个一般被认为是不好的,在Q235钢材里面，硫会使钢材发生了塑性和韧性下降发生冷脆现象。1.3 16Mn钢和Q235钢的焊接性分析1.3.1 16Mn钢焊接性分析焊接性总的来说良好，虽然合金元素含量和碳含量比较低。可是正是有这些合金元素在里面，焊接时操作不当会出现热影响区脆化、热应变脆化还有焊接热裂纹

14、产生等。如果想保证其质量就要严格遵守焊接工艺和掌握低合金钢的焊接特点。（1） 热影响区脆化如果输入的热量过大，就会出现不完全相变区，魏氏体出现，并且晶粒受过热的影响降低韧性，影响结构的稳定性。但是当出现马氏体同样降低焊接区域的韧性，这是由于焊接热输入过小造成。当马氏体和魏氏体时，应控制焊接时的温度，并且适当的选择焊接时的冷却速度，预热度和热输入，这样才能在根本处消除氢致裂纹的产生。（2） 热应变脆化在最高加热温度200到400度会出现热应变的亚临界热影响区，并且还伴有缺口效应。这种现象是热和应变一起作用出现的。是氮、碳原子形成错位聚集在周围，所形成的动态应变时效。当不利于焊缝产生的这些组织聚集

15、在一起，并且加之热应变作用后，使脆化更加严重。实验研究发现在退火温度在600度每小时的时候会大大减少热应变脆化的危害，并且会提高焊缝区域的韧性。（3） 热裂纹由于16Mn钢的猛含量比较高，而碳和硫的含量比较少。在许多焊接中如压力容器的焊接，还有靠近坡口的出的多层多道焊接，就会出现热裂纹，虽然别处焊接热裂纹比较少。这种热裂纹可以采用高含量锰和硫的焊接材料，并增加焊缝宽度与焊缝高度的比值，这样才能从根本防止16Mm钢出现的热裂纹。如图1-3热裂纹。图1-3 焊接热裂纹（4） 再热裂纹由于焊缝中有P、Sn、Sb、As等元素，会出现在热裂纹，在热裂纹又叫做消除应力裂纹，是在热处理后出现的裂纹，出现在粗

16、晶区属于沿晶断裂。所以在做热处理消除热裂纹的同时注意不让再热裂纹产生。（5） 氢致裂纹氢致裂纹又叫作延迟裂纹或者叫冷裂纹，他出现在焊后一段时间或者很长一段时间，是16Mn钢在焊接过程中对焊缝危害最大一种裂纹。其危害性在于不知道什么时候工件时效，并且在检验时很难发现氢致裂纹。有时候在冷却到200度以下产生，有时候焊后一段时间或者很长时间产生。当使16Mn钢快速冷却时，或者工件太过于厚时，就会出现淬硬的马氏体，来增大氢致裂纹的产生。在防止氢致裂纹是首先防止氢元素的进入，控制好焊接输入量，前期的预热加之后期后热。才能保证减少16Mn钢在焊接时比较少的出现氢致裂纹。如图1-4。图1-4 冷裂纹(6)层

17、状撕裂倾向由于在厚板焊接和需要熔透的角焊接中受焊接方向承受太多拉伸应力，所以会出现层状撕裂倾向。1.3.2 Q235钢焊接性分析一般情况下焊接时，由于Q235钢的碳、锰、硅含量比较少，所以不用采用特殊的焊接工艺就可以实施焊接。并且整个钢材的冲击韧性和塑形也比较好，因为热影响区基本不会出现严重的硬化组织或淬火组织。相对来说减少焊后热处理带来的麻烦。即使Q235钢焊接时产生的裂纹可能性小，韧性优良，可焊接时存在焊接接头的强度、弯曲性、冲击性能、疲劳、和腐蚀等性能不合格。中国由于工厂比较多，鱼龙混杂即使满足了Q235钢中氧、氮、硫、磷的含量，可是在实际操作中由于氮含量过高导致冷脆增加从而发生焊接接头

18、的韧性脆化。当硫、磷在焊接中局部聚集导致在钢中元素分布不均匀，出现冷脆和时效敏感增大。并且很容易形成液化裂纹，和热裂纹。（1） 焊接接头的强度过低有可能在焊接时参与脱氧的合金元素相对比较多，这就减少了焊接时或者缓冷时融合区只有少量的和金元素，所以导致强度过低，还有就是焊接热影响区的软化有关。（2） 出现脆硬组织脆硬组织的出现主要由于焊接时碳含量高于太多，当环境因素和温度因素的影响下，板材在冷却时温度过快就会导致出现脆硬组织，从而使焊缝区的韧性下降产生裂纹。（3） 层状撕裂层状撕裂主要出现在厚的钢板上，因为板材太厚导致检验时并不能完全检验出其硫化物与氧化物的均匀性，这样一来焊接时并不知道那个地方

19、的元素含量多少导致在焊接应力与钢材施加应力作用下出现层状撕裂。所以说为了减少层状撕裂的出现应重点对厚板中心进行元素分析。（4） 热裂纹从成份上看产生热裂纹的原因是硫和磷的含量，如果硫磷含量在熔敷金属内含量过高则会出现热裂纹。还有就是当熔敷金属硫和磷的含量并没有超过标准，那么造成热裂纹的只有母材的硫磷含量过高，所以要减少或者消除热裂纹就要控制好硫磷的含量，无论从熔敷金属还是母材上。（5） 冷裂纹焊接时热影响区产生的冷裂纹，首先应该想到含氢量上去考虑其次是焊接接头的拘束度这两点去考虑，并采取相应的措施，比如消氢处理来解决和防止冷裂纹的出现。第二章 16Mn钢板与Q235钢板的焊接方法及实验过程2.

20、1 16Mn钢与Q235钢手工电弧焊手工电弧焊由焊条、焊枪、焊机组成如图2-1所示，其特点为（1） 灵活方便：焊接设备简单好装配而且使用的场所比较广泛，适用于野外、车间和特殊的环境下焊接。（2） 对焊接时坡口装配灵活：由于手工电弧焊为手工调节焊缝灵活。即使出现在焊接时坡口开的不均匀也可以及时运用焊接运条使板材合格，所以在有相对误差情况下，手工电弧焊可以更好的调节。（3） 生产效率低浪费严重：手工电弧焊使用的焊条不能完全将其用完，并且要经常更换焊条浪费时间，生产效率低下。（4） 焊接质量依赖性大：焊条要与钢板相匹配和焊工师傅的手法及技术上来确定焊缝的优良。图2-1 手工电弧焊设备2.1.1 16

21、Mn钢板手工电弧焊（1）焊条的选择手工电弧焊焊接时要根据钢材的受力条件、组织成分、力学性能、化学成分来选择焊条既要使焊缝的各各方面的强度略大于母材，可是一旦太高也不好，并且在考虑焊条时来要考虑16Mn钢的抗拉强度。如表2-1所示16Mn钢选择的焊条。表2-1 16Mn钢选择的焊条钢材牌号适用焊条型号GB 1591-198816MnE5003(J502) E5016(J506)E5001(J503) E5015(J507)E5018(J506Fe） E5028(J506Fe16)(2)16Mn钢焊前预热焊后热处理16Mn钢是不是需要预热首先要从施焊环境温度和钢本身的化学成分考虑。当温度过低时，比

22、如低于零度时，要将焊缝区域80mm要预热150度左右，才能保证焊缝成型良好，当温度低于30度以下时钢板停止焊接。另外预热时还要考虑碳当量，经查证16Mn钢的碳当量在0.41左右，所以焊前要进行预热。预热不仅可以减少冷裂纹的产生，还会减少焊接时出现的内应力。而焊后热处理则是以改善接头和力学性能为目的，消除焊接时产生的内应力，来提高焊缝的可靠性，并且可以减少焊材的腐蚀能力如表2-2所示。如表2-2 16Mn钢预热温度、层间温度、焊后热处理钢材牌号预热温度层间温度焊后热处理GB 1591-19884mm不预热40mm预热温度100不限600-650回火16Mn（3）16Mn钢焊接工艺特点16Mn钢工

23、艺特点一般于他的碳当量有关，上面计算过过16Mn钢的碳当量低于0.41相对来说碳当量比较低。如表2-3所示。如表2-3 16Mn钢焊接工艺特点牌号碳当量焊接特点工艺措施16Mm小于0.41碳当量较低，强度也不高，塑性、韧性、焊接性良好。钢材脆硬倾向小，一般情况下不出现淬硬组织，热影响区最高硬度 HV在350以下，稍大于低碳钢当环境温度较低、板材较厚、接头刚度较大时，焊缝容易产生冷裂纹1.需要焊缝与母材等强度的焊件，则选用相同级别的焊条2.焊板厚度增加，其刚度也变大，则预热温度相应提高3.在施焊现场环境温度小于零度，焊件应预热100-150摄氏度2.1.2 Q235钢板手工电弧焊(1)焊前预热由

24、于低碳钢的焊接性能良好，只要硫、磷含量不是太高所以一般并不需要来焊前预热，可是对于不同的焊接产品和环境温度还是需要提前预热的比如表2-4所示。表2-4 Q235钢对不同产品的焊前预热温度焊接场地环境温度/(小于)焊件厚度（mm)预热温度（）导管、容器类柱、架、梁类041505070100150-1031403150-201730-3016以下30以下（2） 焊条的选择对于普通的结构件选择E4313、E4303、E4301、E4320、E4311等就够焊接的强度韧性等要求，比并且焊接成本相对比较低廉，节约生产成本。可是对于重要的结构件就要选用E4316、E4315、E5016、E5015等焊条这

25、样才能保障焊接时的稳定性、可靠性。（3） 焊接工艺特点手工电弧焊首先要先对板材进行清理，防止油、铁锈等进入焊缝，破坏焊缝的整体性能，尽量减少气孔夹杂的出现。对于厚板控制层间温度和回火温度当Q235板材厚度在50毫米左右时它的层间温度最好控制小于350摄氏度。当板厚在50毫米到100毫米之间层间温度应该大于100摄氏度。这两种厚度的板材回火温度都在600到650摄氏度。多层多道焊如果过厚的板材在对接时由于板材过于厚，必须采用多道焊，首先在第一层打底焊时一定要焊透，透过板材0.5毫米就可以了。然后进行敲渣，可选用钢丝刷，敲渣锤进行敲诈，然后填充最后盖面，盖面一定要注意，不能出现咬边情况，并且最后一

26、层要高于母材厚度，最后清理板材。2.1.3 16Mn钢板与Q235钢板手工电弧焊焊接参数如表2-5所示表2-5 16Mn钢板与Q235钢板手工电弧焊焊接参数焊缝空间位置焊件厚度或焊脚尺寸（mm）第一层焊缝以后各层焊缝打底焊缝焊条直径（mm）焊接电流（A）焊条直径（mm）焊接电流（A）焊条直径（mm）焊接电流（A）平对接焊缝225560-255602.53.53.2901203.290120453.21001303.210013041602004160210520026052202505641602103.210013041802106416021041602104180210522028052

27、20260124160210-5220280仰角焊缝225060-343.29012056412016074140160I行坡口3.29012041401603.290120414016041401602.2 16Mn钢板与Q235钢板焊条焊接的工艺一、焊前准备（1）准备材料:16Mn钢板，350mmX150mmX12mm;Q235钢板350mmX150mmX12mm;V型坡口605；钝边量为00.5；如图2-2所示如图2-2 焊接板材坡口制备1.为板厚12mm 2.为坡口角度605 3.P为钝边高度00.5 4.b为装配间隙3.24焊条选用E5015；规格为3.2和4.0焊条焊前350400

28、烘干，并保温两小时，随用随时取。并将焊件坡口两侧清理至露出金属光泽预留34反变形，错变量要求1mm，组对间隙为上大下小，前端间隙为3.2末端为4mm。（2） 焊接设备：交、直流弧焊焊机。采用直流反接。（3） 操作要领：打底焊：在打底焊接时要采用断弧法，并且要求弧坑大小一致，保证下面一个熔池及熔孔在上面一个熔池及溶孔的三分之一处，避免出现气孔。并通过面罩来改变运条速度。当焊条还剩30mm到40mm时采用回拉法进行收弧，或者采用热接法进行焊接。当一根焊条用完时，应在离弧坑下引弧，然后在到弧坑处进行点焊接。当打底焊焊完时应当填满最后一个弧坑，可采用息弧的形式，操作34次即可填满弧坑。填充焊：要使填充

29、焊容易进行，必须清理打底焊时的气孔夹杂，如用钢丝刷清理，或者用碳弧气刨进行修整，还要求接头处打磨平整。在填充焊时要使焊道平整，首先焊条在坡口处停留的时间要大于焊道的时间，保证坡口两边熔透，并且防止咬边。如果一根焊条用完。第二次引弧应在弧坑下面10mm处引弧，在回到上一根焊条的弧坑处进行焊接，不需要压电压，正常施焊即可。并在施焊时保持焊接速度一致。盖面焊：要使盖面焊的均匀鱼鳞纹美观。同样的清理填充时留下的夹杂，调底焊接电流，并做到匀速施焊，施焊时注意咬边的发生，在操作时保持锯齿形摆动，让铁水跟着焊条摆动，每侧赠宽0.51.5mm，避免未熔合造成应力缺陷。（4） 实验数据表2-6 焊件尺寸参数焊件

30、尺寸(mm)坡口角度/（）组队间隙/mm钝边/mm预留反变形（）350mmX150mmX12mm6053.2400.535表2-7 焊接工艺参数焊接层次名称焊条直径/mm焊接电流/A运条角度/()焊条运动方式1打底焊3.21001154550断弧一点式运条2填充焊3.21401457585连弧锯齿形3盖面焊41601658085连弧锯齿形2.3 16Mn钢与Q235钢二氧化碳气体保护焊接二氧化碳气体保护焊接设备由二氧化碳瓶、测压表、预热装置、焊机、送丝装置、焊枪等组成如图2-3所示。 图2-3 二氧化碳气体保护焊设备其焊接特点：效率高：不用像手工电弧焊那样经常更换焊条，而是采用焊丝作为焊接材料

31、以二氧化碳作为保护防止与外界的氧或氢元素相结合。大大增加了焊接效率。飞溅大：由于没有焊渣保护，加上焊接时焊丝与工件反应剧烈，容易形成飞溅，需要做好防护措施，并且对于板材要清理干净。场地要求：因为二氧化碳气体保护焊采用的是气体作为保护材料的，所以以对风速的要求很大，并且需要动特性电源所以野外施焊困难，一般常用于工厂。2.3.1 16Mn钢二氧化碳气体保护焊（1）焊丝的选择16Mn钢属于低合金结构钢，其抗拉级别345（MPa）选用的焊丝相对要求不高基本上用H08Mn2Si和H08Mn2SiA两种焊丝其中H08Mn2SiA使用的比较多，它的焊接性抗裂纹能力也比较好。（2）焊接工艺特点对于16Mn钢来

32、说如果板厚并不是很厚一般小于30mm的板厚基本不许要预热，这是在16Mn钢的碳当量小于0.4%作为前提的，如果板厚超过30mm则预热温度要在100150之间，回火温度在600650之间。当16Mn钢的含碳量比较低的时候，需要过热区有足够的韧性的话，焊接时小的热输入比大的热输入要好。对于含碳量比较大的16Mn钢为了不产生延迟裂纹不让淬硬倾向加大防止过热区过热。需要有预热措施和小的热输入量。（3）特殊要求焊接特点正常情况下16Mn钢焊接时并不需要回火，但是对于压力容器还有在低温工作是时的焊材就需要回火处理，为了抗应力腐蚀、低温状态下工作。其回火温度原则上不能使回火温度高于母材，造成母材性能的变化而

33、且要避开脆性的温度区间。2.3.2 Q235钢二氧化碳气体保护焊（1）焊丝的选择二氧化碳保护焊接焊丝要具有脱氧性，气体也具有氧化性，所以H08Mn2Si、H08Mn2SiA和H10Mn2Si、H08MnSiA焊丝都适用于焊接Q235钢。（2） 工艺要点使用的二氧化碳要经过脱水处理使之得到干燥的二氧化碳气体。常用的干燥剂为硅胶或者是脱水硫酸铜，还可以采用将二氧化他倒置，将瓶中的水受重力影响往瓶口方向流出，这样倒置12个小时，在开闸放水即可。如果不将二氧化碳瓶中的水分子和杂质倒出则会在焊接时影响其焊缝成型度。甚至造成工件报废。另外瓶中的气体过少也无法焊接，一般不能低于0.98MPa。二氧化碳焊接受

34、风的影响比较大，在野外或者工厂时操作要注意风速不能大于1m/s否则在现场施工时要做好防风措施。要严格控制裂纹气孔产生采用较高的电流密度，当板材上出现了气孔夹杂必须清理焊缝缺陷部位在进行施焊，这样不仅麻烦而且降低生产效率所以要增大电流密度减少电弧电压，因为电弧电压过高会引起很大的飞溅使施焊困难，并且降低一定的焊缝力学性能。（3）工艺参数通常来说常采用短路过渡和细颗粒过渡两种过渡形式，其工艺参数包括焊接电流、焊接电压、气体流量、焊接速度、焊丝伸长尺寸、焊丝直径焊枪角度和焊接方法等。其焊接工艺参数如表2-7和焊接要求如下。焊接过程中操作稳定，尽量减少太多的飞溅，使之增加操作安全。保证在无明显的焊接缺

35、陷下像咬边、气孔、夹杂、裂纹等，还要保证焊接鱼鳞纹美观整体流畅。在焊单面焊双面成型时一定要保证熔池熔深把背面焊透，并使之高度一致，小于1.5毫米。二氧化碳最突出的就是效率，所以在保证焊缝质量、美观的同时还要提高生产效率突出二氧化碳的效率性。表2-7 二氧化碳颗粒过渡焊接工艺参数板厚（mm)焊丝直径(mm)坡口形式焊接电流（A)焊接电压（V)焊接速度（m/h)气体流量（L/min)备注351.6平板对接（间隙0.52.0mm)14018023.524.5202615-1802002830202224焊接层数12682.0平板对接（间隙1.82.2mm)280300293025301618焊接层数

36、128122.0对接接头（60V型坡口）280300283016201820焊接层数23161.6对接接头（60V型坡口）32035034362420-222.0对接接头（60V型坡口）3804003840241618焊接层数3432600650414224202.4 16Mn钢板与Q235钢板二氧化碳焊接的工艺实验分别准备16Mn钢板与Q235钢板进行二氧化碳气体保护焊实验，并且采用三层的施焊方法，如图2-4所示图2-4 三层焊道焊接法2.4.1 焊前准备（1）焊材准备：16Mn钢板，350mmX150mmX12mm;Q235钢板350mmX150mmX12mm;V型坡口605；钝边量为0.

37、51；如图2-2-4-1所示。（2）焊接材料的选择：焊丝采用H08Mn2SiA，因为其焊接性能良好。焊丝规格为1.2mm。其规格与材料如表2-8所示表2-8 焊接材料与规格母材钢号焊接材料保护气类型要求焊丝钢号焊丝规格Ar+50%CO21、 焊丝必须具有质量合格证书并且包装没有破损2、 Ar气体纯度在99.9%3、 CO2的气体纯度在99.5%Q235H08Mn2SiA1.2mm16Mn（3） 安装焊丝：将带有焊丝的焊丝盘，安装在送丝机上并调整好送丝送丝速度。同时拧紧送丝机上面的螺丝，在用老虎钳剪去一段焊丝，使焊丝笔直这样容易穿过导管。安装时注意压丝轮与焊丝直径相匹配，使之带阻力前进。（4）

38、向焊枪送进焊丝：选择适当的导电嘴，清理导电嘴中的夹杂铁锈，防止焊接时送丝不顺畅，并把导电嘴拧紧在焊枪上使其有导电性。按住焊枪头手动送丝，来检测送丝的流畅度，在送丝的过程中避免与工件接触发生弧光灼伤眼睛，焊接时剪去伸出1520mm处的实验焊丝。（5） 调整焊接电压和电流：市面上的二氧化碳焊机有两种调节方式其一叫做个别调整方式其特点可以大体的对焊接电流和电弧电压值进行调节，就是简单的粗调然后在根据粗调的数据在板材上面施焊，最终实验出最佳值。其二是采用一元化调整方式先通过旋钮粗调焊接电流的数值，当引弧过后在根据实际情况如电弧的熔融程度来调节电压。（6） 坡口的加工和清理：采用的是V型坡口605，坡口

39、应该打磨致露出金属光泽，并要求一定的精度。如果坡口不整齐、不规则就会出现焊缝不齐，工件尺寸要求不合格。（7） 定位焊：在做定位焊时首先把坡口两边的油污铁锈清理干净防止进入焊缝对焊缝造成不良影响，在装配和固定焊件时务必要细致，如果出现定位焊间隙过大或者烧穿焊瘤不仅影响焊缝的美观，还会对后续的焊接增加困难。在做定位焊时原则上与正式焊的焊条相同，不仅方便节省时间提高效率还会使整体的焊缝化学成分一致提高整体结构。2.4.2 工艺参数如表2-9所示表2-9 焊接工艺参数焊接层次焊丝直径（mm）焊接电流（A)电弧电压(V）运动焊丝的角度/气体流量（L/min)焊丝伸出长度（mm)打底焊1.29011020

40、22607515201218填充焊13015020227585盖面焊120140202285902.4.3 二氧化碳焊的操作要领（1）打底焊：二氧化碳焊接打底焊要求要熔透，做好两面成型。在调试好焊机的参数时应在板材的右端部分从定位焊处开始熔融金属开始焊接，在焊接时手法应该保持锯齿形摆动，保证下面一个熔池正好盖在上面一个熔池的二分之一处，并保持平稳运条。如果出现穿丝情况应该从板材的后面用老虎钳将穿丝部分拔掉，继续焊时应该熔融上一个熔池，在进行锯齿形平稳摆动。要求间距均匀、弧长均匀。还有电弧在摆动是要在两边稍稍的停顿，控制溶孔的大小。（2）填充焊：在调试完盖面参数之后，先将打底时底焊道清理干净一般

41、用到钢丝刷，清理完之后焊接时还是从右端开始焊接，在焊接过程中焊枪摆动的幅度稍微加大，速度适当的减小，其焊枪的角度与打底焊相同，在焊接时注意与棱边的高度，一般在1.52mm高度，注意高度一致，不能熔化坡口棱边。避免发生在坡口处咬边影响盖面操作。（3）盖面焊：调节好焊接电流电压，清理填充焊的焊道，将高出母材部分磨平或者用碳弧气刨进行消除。要使焊道平整美观，在焊接时应该依照焊道、熔池及时该变焊接速度。还是从右端起焊接保证焊接是熔滴过度均匀，使鱼鳞纹成型良好。避免发生咬边焊瘤或者填充高度过小发上局部凹陷的情况，并注意焊道高于母材0.51.5mm。2.5 16Mn钢与Q235钢埋弧焊接埋弧半自动焊机组成

42、为：埋弧焊机和焊接小车。其中焊接小车起着连接焊丝通往板材进行焊接，并且焊接小车上有焊剂一方面起保护人免受弧光的灼伤，而且有效的保护焊接质量。埋弧焊机上面有控制箱、送丝机构、导线组成如图2-5所示。图2-5 埋弧半自动焊接设备焊接特点：设备大由焊接小车、控制箱、支架等组成。不利于运输或者野外焊接。价格高昂，但是焊接稳定夹杂气孔小焊缝均匀，并且焊接效率高，一般那用于焊接比较厚的板材，其热输入量大。不容易焊接薄板及铝板焊接，不利于短板焊接，焊接时准备工作比较繁琐。正常应用于长厚板焊接和圆筒焊接。焊接时保护措施少，焊接小车上的焊剂可以盖住绝大部份的弧光使人在操作时工作环境好。2.5.1 16Mn钢埋弧

43、焊接焊丝的选择：根据16Mn钢的焊接性还有屈服强度在选择焊丝时可以选择H10Mn2和H10Mn2Si两种焊丝在选择焊丝时应当根据板材的型号厚度来选择焊丝的直径防止焊穿或者未焊透。一般如果板厚在10mm时可以选用4mm焊丝当板材比较厚大于10mm板厚时一般采用5mm焊丝。焊剂的选择：对于16Mn钢焊剂一般选择HJ350作为焊接时参与反应的焊剂对于种类比较多的板材时一般选用HJ431焊剂作为埋弧半自动焊的使用。2.5.2 Q235钢钢埋弧半自动焊接焊材的选择：Q235钢在埋弧半自动焊时可以选择熔炼型H08作为焊丝焊剂为HJ431和HJ430作为Q235钢碳素钢的焊接。另外也可以选择烧结型焊丝与焊剂

44、比如H08A、H08E和SJ401、SJ402作为焊接的使用。（1）焊接要点：在焊接时坡口面或者开坡口时坡口及坡口两边10mm处要清理露出金属光泽才可以施焊。如果说场地焊接环境比较低在0，在焊接操作时要先把板材预热，然后施焊，预热温度在50左右。当板材70mm时应将板材预热到110左右方能施焊。如果在焊接时采用多层多道焊时，第一层大底层可以用焊条电弧焊打底。对于精度要求比较大的工件则需要用乌极氩弧焊打底，然后在用埋弧半自动焊填充或者盖面。对于厚件或者重要焊件则要求焊后进行回火、正火、和退火处理回火时温度应保持在500650如果要求得到塑性高强度低的工件则需要将工件加热到900左右然后缓冷就会得

45、到。（2）焊剂垫剂：在焊接对接焊缝时为了防止焊缝因电流过大和对接板材的空隙过大一般采用增加焊剂垫来解决问题。焊剂垫中的焊剂要经常清理其中的灰尘杂质，比如用筛子筛选。在焊接时焊接一定要于焊材贴紧，可以用橡胶充气垫作为焊剂垫剂在下面防止焊剂发生空洞，也可以采用增加焊剂垫剂使之在使用时远远高于底部的垫板起到不容易出现焊剂垫剂脱空。如表2-9所示，焊剂垫应用参数。表2-9 焊剂垫对接焊接参数板厚（mm）根部间隙（mm）焊丝直径（mm）焊接电流（A)电弧电压（V)焊接速度（cm/min)电流种类焊剂垫压力（kPa）301.534004252528117交81401.54525550283083.3交10

46、1502.54575625283076.7交101603.04600650283267.5交101152703.04650700303461.5交101152803.54725775303656.7交-10344700750343650交-12455750800364045交-14455850900363442交-165659501000384233交-185659501000404428交-205659501000404425交-2.6 16Mn钢板与Q235钢板埋弧焊焊接的工艺（1）焊前准备：准备16Mn钢板，350mmX150mmX8mm;Q235钢板350mmX150mmX8mm;I型

47、坡口，装配间隙00.5mm如图2-6所示。焊丝选用H08A,焊剂选用HJ431。焊接区域清理：在施焊前要对焊接区域的氧化皮、油污进行清理，以免油污铁锈进入焊缝导致氢致裂纹和气孔的缺陷。用火焰切割的话，钢板经火焰氧化成为氧化铁进入熔池，会增大气孔倾向，可以用磨砂机、角轮机进行打磨使之露出金属光泽，这样就会大大减少气孔的产生。图2-6 焊接板材拼接图定位焊：对于埋弧焊的定位焊可以采用手工直接在板材上做定位焊，也可以用引弧板进行定位焊。这里用的是引弧板和出弧板进行定位焊，焊后在将引弧板和出弧板移除。另外引弧板和出弧板在保证焊接接头的质量下还可避免电弧偏吹对焊接板材的影响。原则上引弧板和出弧板的材料与

48、正式焊的焊板材料一样，这里采用不开坡口的板材，所以引弧板和出弧板不做要求如果工件开坡口相应的引弧板和出弧板也要开通样的坡口。2.6.1 焊接工艺参数表2-10 埋弧焊焊接工艺参数板厚（mm）根部间隙（mm）焊丝直径（mm）焊接电流（A)电弧电压（V)焊接速度（cm/min)电流种类焊剂垫压力（kPa）802.5444048030364045交-2.6.2 焊接操作要领埋弧焊机的使用：首先测试小车行走并且调节电位改变小车行走方向调试完毕关闭小车开关。在测试向下送进向上回抽开关使焊接使焊丝有摩擦度但不是很大，可以维持正常的焊接速度。另外分别旋转焊接电流、电压、速度旋钮来调节参数预定值。引弧与熄弧：

49、在引弧板上，按下送丝按钮使埋弧焊丝伸长出刚刚好与引弧板摩擦，这时推动小车使之移动，并使焊丝在引弧板上留下一道痕迹，则说明距离正好。当按下小车停止按钮时小车停止，可电弧在焊剂下仍然继续燃烧，拉长电弧，继电器发生动作，出现熄弧，而导电嘴并不会收到影响。定位焊：定位采用手工电弧焊焊接，采用E4303牌号焊条，直径为3.2焊接电流为170A。正式焊：焊接参数如表2-10所示，当正面都焊完时，在用碳弧气刨清使之出现一定的坡口和宽度，冷却在用埋弧焊焊接背面，背面的电流为480500A。第三章 无损检测3.1 无损检测概括无损检测简称NDT。是现代发展过程中新兴的技术，可对焊接时出现的缺陷进行检测而不会使内

50、部发生改变，主要是由于检测时利用声、光、磁等对焊接工件进行探测，并对焊接缺陷的类型、大小、形状来对工件进行平定属于失效还是属于缺欠。如表3-1所示常见的检测方法。目的为掌握焊接时的缺陷情况，及时分析、改变、提高产品是质量，保证工件安全可靠的工作。表3-1 常用的焊接检测方法及适用范围方法用途优点局限性超声检测检测，焊缝中的裂纹、气孔、夹杂、未熔合对平面型缺陷十分敏感，一经探伤便知结果；设备易于携带我耦合传感器，要求被检测表面光滑；难以探测出细小裂纹不适用于形状复杂或者表面粗糙的工件渗透检测能检测检测金属和非金属材料的裂纹、疏松、针孔等表面开口缺陷对所有材料都适用，投资相对较少，探伤简便探伤前后

51、必须清洁工作，难以确定缺陷深度，不适用于疏松多孔材料目视检测检测表面缺陷，焊接外观和尺寸经济方便设备少只能检查表面损伤，要求检验员视力好磁粉检测检测铁磁性材料和工件表面或近表面的裂纹、折叠、夹层、夹杂等，并能确定缺陷的位置、大小和形状简单、操作方便、速度快，灵敏度高限于磁性材料，探伤前必须清洁工件，涂层太厚会引起假显示，某些应用要求探伤后要退磁，难以确定缺陷深度3.2 超声波检测超声波可以检测大的板材并且时间快、费用低、效率高的特点。并且人在操作超声波焊接时基本对人的身体不会产生不良影响，并且对于比较大的焊接缺陷可以有效的检测出来。由于超声波在有介质传播时，当遇到不同的介质或者界面就会发生反射

52、，并且频率越高的超声波其指向性越好，还有就是利用超生波在金属板中穿透力强所以在金属板中利用超声波反射进行无损探伤应用比较广泛。在16Mn钢板与Q235钢板中的声速和波长如表3-2所示表3-2材料的波长声速材料横波声速/（m/s）纵波声速/（m/s）纵波波长/mm声阻抗PCL/（10MPa/s）1.25MHz2.5MHz5MHz钢3.235.94.72.361.18463.2.1 超声波试块为了使超声波检测准确，在使用超声波检测时常用固定的试块对超声波检测进行校准，提高了可重复性及可比性。图3-2 超声波CSK-A试块尺寸3.3 磁粉检测磁粉检测简称MT,是利用材料磁化时在通过介质的吸引确定缺陷位置，但是检测的深度比较低只对表面或者近表面检测深度为14mm对于8mm的16Mn钢板与Q235钢板刚好进行检测。其可发现缺陷为焊缝与热影响区的裂纹。3.3.1 16Mn钢板与Q235钢板缺陷的磁痕特征裂纹：热裂纹的磁痕可以清晰的显示出来但不浓密，而冷裂纹深并且粗大，其磁痕显现的浓密而清晰。未焊透：在焊接