合金钢的焊接工艺

1、合金钢的焊接工艺概述合金结构钢分为高强度钢（GB/T13304-1991规定屈服点S s 195Mpa,抗拉 强度S b390Mpa的钢均为高强度钢）和专业用钢两大类。高强度钢按钢材供货的热处理状态分为热扎及正火钢、低碳调质钢和中碳调 质钢。1）热扎及正火钢：这类钢的屈服点295WS s 490Mpa属于非热处理强化钢主要包括GB/T1591-1994低合金结构钢中的 Q295-Q460钢特点：冶炼工艺比较简单，价格低廉，综合力学性能良好，具有良好的焊接性2）低碳调质钢：这类钢屈服点441 w S s 980Mpa属于热处理强化钢特点：具有较高的强度、优良的塑性和韧性生产工艺复杂、成本高、进行

2、热加工时对工艺参数较严格。3） 中碳调质钢：含碳量高 Wc0.3% 880W S s 980Mpa属于热处理强化钢一般在退火状态下进行焊接，焊后需进行调质处理主要用于制造大型机器上的零件和要求强度而自重小的构件专业用钢：按用途分为珠光体耐热钢、低温用钢和低合金耐热钢1）珠光体耐热钢：用于制造在 500-600度范围内的设备，具有一定的高温强度和抗氧化能力。2）低温用钢：用于制造在-20 196度低温工作的设备韧脆性转变温度低 良好的低温韧性3）低合金耐蚀钢：用于制造在大气、海水、石油、化工产品等腐蚀介质中 工作的各种设备合金兀素对合金结构钢焊接性的影响及作用含量Wc/%碳含量多，使焊缝中的结晶

3、裂纹和焊接接头冷裂纹倾向增大0.050.16硅有固容强化作用，可以有效提高钢的强度，是良好的脱氧剂， 并防止co气孔，残余硅回形成低熔点的硅酸盐夹渣导致结晶 裂纹，增加熔渣和熔化金属粘度，引起严重的飞溅。0.40.7锰可提高钢的强度和淬透性，可脱氧和脱硫，增加力学性能， 降低焊缝金属对结晶裂纹的敏感性。1%铬提高淬透性，耐热性和耐蚀性，强烈增加淬透性，并提高韧脆转变温度钼提咼热强性兀素和热影响区的淬硬倾向，使裂纹敏感性增大0.65镍提高强度不降低塑性和韧性，从避免产生硬淬组织考虑，对焊接性有利钒能改善低合金结构钢的焊接性少量钛强脱氧和脱氮剂，细化晶粒，可改善钢的焊接性适量铌细化晶粒少量合金结构

4、钢焊接性分析：1热影响区的脆化是焊后产生裂纹，造成脆性破坏的主要原因之一。1）热轧纲过热区脆化的原因：过热去晶粒严重粗化，冷却时生成魏氏组织 及马氏体组织，正火钢热影响区脆化是由于焊接热源的高温作用，使母 材焊前的正火效果消失的结果。2）低碳调质钢的过热区脆化是过热区产生由铁素体、高碳马氏体和高碳贝 氏体组成的混合组织而造成的。防止过热区脆化的关键在于冷却速度的 控制，在焊接时应采用较小的热输入。3）中碳调质钢的过热区容易得到硬脆的淬火组织一高碳马氏体，为此一般需采用预热缓冷等措施与适当的热输入配合，并在退火状态下焊接，焊后整体调质处理2焊接接头的冷裂纹：产生的原因：焊接接头产生淬硬组织，接头

5、内含氢量多，残余应力较大。防止措施：尽量避免在焊接接头中形成硬脆组织， 可以通过工艺措施和冷却速度来达到。还课题通过控制热影响区的最高硬度来防止冷裂纹。3焊接接头的热裂纹：选用低氢型焊条或超低碳焊丝配合高锰高硅焊剂进行埋弧焊，在提高焊缝含锰的同时，降低碳硫的含量，均时防止结晶裂纹的有效措施。合金结构钢的焊接工艺1焊材的选择最重要的选材原则：确保焊缝的金属力学性能，使之满足产品的技术要求保 证产品在使用中正常运行。热轧及正火钢主要用于制造受力结构，要求焊接接头有足够的强度适当的屈强比 足够的韧性和较低的时效敏感性。低碳调质钢焊接时，焊接材料的选用原则依母材的热处理状态的不同而异。中碳调质钢焊接时

6、，焊接材料应保证熔敷金属的成分与母材基本一致钢号焊条电埋弧焊电渣焊CO2气体保GB/T15911994旧牌号弧焊牌焊丝焊剂焊丝焊剂护焊焊丝GB/T15911988号Q29509Mn2J422H08AHJ431H10M nSi09M n2SiJ423H08 MnAH08M n2Si09MnVJ426J427Q34516Mn14MnNbJ502J503J506J507不开坡口对接H08中板开坡口对接H08 MnAH10 Mn2H10M nSiHJ431HJ350H08 MnMoAHJ431HJ360H08M n2SiQ39015MnVJ502不开坡口对接H08 Mn 2MoAHJ431H08M n

7、2Si15Mn TiJ503H08 MnAHJ431HJ36015MnNbJ506中板开坡口对接J507H10 Mn2HJ350HJJ556H08M nSi250H08M n2SIQ42015MnVNJ556H08 MnMoAHJ431H10 Mn 2MoAHJ431J557H04 MnV TiAHJ350HJ360J606J607Q460J606H08 Mn 2MoAHJ250H10 Mn 2MoAHJ431J607H08 Mn 2MoVAHJ350H10 Mn 2MoVHJ360J706HJ350J707HJ250钢号焊条电埋弧焊气体保护焊电渣焊弧焊14MnMoVNJ707H08 Mn 2

8、MoAH08M n2SiH10 Mn 2NiMoJ857H08 Mn 2NiMoVAH08 Mn 2MoAHJ350焊剂HJ360焊剂H08M n2NiMoAH10 Mn 2NiMoHJ250焊剂VAHJ431焊剂14MnM oNbBH14(M nMo)J857H08 Mn 2MoAH08 Mn 2Ni2CrMoAHJ350焊剂H10 Mn 2MoAH10 Mn 2NiMo vaH08mN2 nl2C rMoA HJ360,HJ431焊剂2焊接方法的选择目前低合金钢的焊接方法可分为两类：1 ）焊接热输入大的焊接法2）焊接热输入小的焊接法热轧及正火钢可以用各种方法进行焊接，一般焊接方法对产品质量

9、无显著影响。低碳调质钢状态下焊接，为了使回火区的软化降到最低程度应采用比较集中的热 源S s 980Mpa的钢必须用钨极氩弧焊或电子束焊。中碳调质钢在焊接方法选择上，由于不强调热输入对接头性能的影响， 所以一般 焊接方法都可以采用。3焊前准备1、接头形式及坡口备制在设计坡口时，首先应避免采用易产生未焊透的坡口形式因为焊缝根部缺口往往是各种裂纹的起源区，其次应尽量减少焊缝的横截面积，以降低接头的残余应力，同时也可以减少焊接材料的消耗量，提高生产效率。应根据因坡口形式和接头形式而改变的熔合比和冷却速度的变化来选择相应的焊接材料，才能获得综合力学性能优良的焊缝与接头。合金结构钢在坡口时，为了防止产生

10、切割裂纹，屈强点超过500Mpa或合金总的质量分数大于3%的低合金结构钢，当板厚S 50mn时，切割前应将 钢板切割区预热到100度以上，切割后，采用磁粉探伤对切割表面裂纹检 查。低合金结构钢接头坡口背面采用碳弧气刨清根时，气刨前应对工件进行预热。2、焊接区的清理合金结构钢接头焊接区的清理是为了建立低氢环境的主要环节之一， 钢的脆硬倾向越大，对焊接区清理的要求更高。焊条电弧焊接头的打磨区要求每侧为 20mm埋弧焊为30mm电渣焊为 40mm3、焊接材料的焊前处理P120 （书）表9-8常用低合金钢焊条和焊剂烘干温度焊条牌号焊剂牌号烘干温度烘干时间保存温度J502J503R102R202R302

11、105205125080J506、J507、J607、J807、J857、R307 R317 R407R43735040023120150HJ350 HJ25040045023120250SJ101、SJ301 （烧结型）300350231201504焊接工艺参数的选择P120（书）9-9牌号预热温度焊后热处理电弧焊电渣焊Q235不预热（般供应的板厚S30mm600650度回火900-930度正火600-650度回火Q390100150 度 ( S 28mm550度或650度回火950-980度正火550度或650度回火Q420100150 度 ( S 25mm950度正火650度回火Q460

12、 200 度600650度回火950-980 度正火600-650度回火5焊后热处理1）消除应力退火处理焊后是否需要热处理，要根据钢板的化学成分、厚度、结构性能、焊接方 法及使用条件等因素进行考虑，在下列情况下，要求合金结构钢进行消除应力退火处理。1、母材屈服点490Mpa为了防止延迟裂纹，焊后进行退火处理。2、对厚壁压力容器，为防止三局应力场所造成的脆性破坏，焊后应进行 退火处理。3、 对可能发生应力腐蚀开裂或要求尺寸稳定的产品，焊后进行退火处理,低碳调质钢一般不必进行退火处理，只有属于下列情况之一者，才需要进行退火处理。1钢材在焊后或冷变形加工后，韧性达不到要求。2结构要求尺寸稳定。3钢材对应力腐蚀敏感。2）正火+回火热处理合金结构钢厚板，在电渣焊之后，或者热校，热变形之后需作正火热畜力，以细化电渣焊接头晶粒，调整高温热成形的母材和焊缝金属性能。合金成分较高的合金结构钢正火处理后，只有经过回火处理后才能达到符合要求的综合性能，回火处理的目的是改善钢材和接头的组织和性能3）淬火+回火热处理当钢材的屈服点S s50MPs时，在正火状态下的韧性会出现不稳定，采用淬火+回火热处理的方法，可以提高钢材的强度，同时改善性能。6焊后检