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⑶焊接工艺1)因为高碳钢零件为了取得高硬度和耐磨性,材料本身全部需经过热处理,所以焊前应优异行退火,才能进行焊接。
2)焊件焊前应进行预热,预热温度通常为250~350℃以上,焊接过程中必需保持层间温度不低于预热温度。
3)焊后焊件必需保温缓冷,并立即送入炉中在650℃进行消除应力热处理。
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试述低合金高强钢焊接时关键工艺方法。
⑴预热预热是预防裂纹有效方法,而且还有利于改善接头性能。
但预热会恶化劳动条件,使生产工艺复杂化,过高预热温度还会降低接头韧性。
所以,焊前是否需要预热和预热温度确实定应依据钢材成份(碳当量)、板厚、结构形状、刚度大小和环境温度等决定。
⑵焊接线能量选择含碳低热轧钢(09Mn2、09MnNb钢等)和含碳量偏下限16Mn钢焊接时,因为这些钢冷裂淬硬、脆化等倾向小,所以对焊接线能量没有严格限制。
焊接含碳量偏高16Mn钢时,为降低淬硬倾向,焊接线能量应偏大一点。
对于含V、Nb、Ti钢种,为降低热影响区粗晶脆化所造成不利影响,应选择较小焊接线能量。
如15MnVN钢焊接线能量应控制在40~45kJ/cm以下。
对于碳及合金元素含量较高而屈服点为490MPa正火钢(如18MnMoNb钢等),因淬硬倾向大,应选择较大焊接线能量,但当采取焊前预热时,为了避免过热倾向,能够合适地降低线能量。
⑶后热及焊后热处理后热是指焊接结束或焊完一条焊缝后,将焊件立即加热至150~250℃范围内,并保温一段时间,使接头中氢扩散逸出,预防延迟裂纹产生。
对于厚壁容器、高刚性焊接结构和部分在低温、耐蚀条件下工作构件,焊后应立即进行消除应力高温回火,其目标是消除焊接残余应力,改善组织。
焊后立即进行高温回火焊件,无需再进行后热处理。
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试述16Mn钢焊接工艺。
16Mn钢属于碳锰钢,碳当量为0.345%~0.491%,屈服点等于343MPa(强度等级属于343MPa级)。
16Mn钢合金含量较少,焊接性良好,焊前通常无须预热。
但因为16Mn钢淬硬倾向比低碳钢稍大,所以在低温下(如冬季露天作业)或在大刚性、大厚度结构上焊接时,为预防出现冷裂纹,需采取预热方法。
不一样板厚及不一样环境温度下16Mn钢预热温度,见表8。
16Mn钢手弧焊时应选择E50型焊条,如碱性焊条E5015、E5016,对于不关键结构,也可选择酸性焊条E5003、E5001。
对厚度小、坡口窄焊件,可选择E4315、E4316焊条。
表8焊接16Mn钢预热温度焊件厚度(mm)不一样气温下预热温度计(℃)16以上不低于-10℃不预热,-10℃以下预热100~150℃16~24不低于-5℃不预热,-5℃以下预热100~150℃25~40不低于0℃不预热,0℃以下预热100~150℃40以上均预热100~150℃16Mn钢埋弧焊时H08MnA焊丝配合焊剂HJ431(开I形坡口对接)或H10Mn2焊丝配合焊剂HJ431(中板开坡口对接),当需焊接厚板深坡口焊缝时,应选择H08MnMoA焊丝配合焊剂HJ431。
16Mn钢是现在中国应用最广低合金钢,用于制造焊接结构16Mn钢均为16MnR和16Mng钢。
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试述18MnMoNb钢焊接工艺。
18MnMoNb钢屈服点等于490MPa(属于490MPa级钢),因为碳及合金钢元素含量全部较高,所以淬火硬倾向及冷裂倾向均比16Mn钢大。
焊接工艺关键点:
1)除电渣焊外,焊前对焊件应采取预热方法,预热温度控制在150~180℃。
对于刚度较大接头,预热温度应提升至180~230℃。
焊后或中止焊接时,应立即进行250~350℃后热处理。
2)焊接材料选择,见表7。
3)为确保接头性能和质量,应合适控制焊接线能量,如手弧焊时,焊接线能量应控制在24kJ/cm以下;
埋弧焊时,焊接线能量应控制在35kJ/cm以下。
但焊接线能量不能过小,不然焊接接头易出现淬硬组织和降低韧性。
同时,层间温度应控制在预热温度和300℃之间。
4)焊后应进行热处理。
电渣焊接头热处理方法是900~980℃正火加630~670℃回火。
手弧焊及埋弧焊接头进行消除焊接残余应力高温回火处理,回火温度比通常钢材回火温度低30℃左右。
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试述低温用钢焊接工艺。
工作温度等于或低于-20℃低碳素结构钢和低合金钢称为低温用钢,其牌号及成份,见表9。
对低温用钢关键要求是应确保在使用温度下含有足够塑性及抵御脆性破坏能力。
表9低温容器用钢牌号及成份钢号化学成份(质量分数)(%)CMnSiVTi16MnDR≤0.201.20~1.600.20~0.600.04~0.100.03~0.0809MnTiCuREDR≤0.121.40~1.70≤0.4009Mn2VDR≤0.121.40~1.700.20~0.0506MnNbDR≤0.071.20~1.600.17~0.37钢号化学成份(质量分数)(%)CuNbRESP≤16MnDR0.20~0.400.02~0.050.15(加入量)0.0350.03509MnTiCuREDR0.0350.03509Mn2VDR0.0350.03506MnNbDR0.030.03"
低温用钢因为含碳量低,淬硬倾向和冷裂倾向小,所以焊接性良好。
焊接时,为避免焊缝金属及热影响区形成粗晶组织而降低低温韧性,要求采取小焊接线能量,焊接电流不宜过大,宜用快速多道焊以减轻焊道过热,并经过多层焊重热作用细化晶粒,多道焊时要控制层间温度不得过高,如焊接06MnNbDR低温用钢时,层间温度不得大于300℃。
"
焊接低温用钢焊条,见表10。
表10焊接低温用钢焊条焊条牌号焊条型号主要用途J506GE5016G焊接-40℃工作16MnDR钢J507GRE5015GW707TW70-7Cu焊接-70℃工作09Mn2V及09MnTiCuRe钢W707NiE5515C1焊接-70℃工作低温钢及2.5%Ni钢W907NiE5515C2焊接-90℃工作3.5%Ni钢W107NiTW10-7Cu焊接-100℃工作06MnNb、06AINbCuN及3.5%Ni钢低温用钢焊后可进行消除应力热处理,以降低焊接结构脆断倾向。
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试述珠光体耐热钢焊接工艺。
高温下含有足够强度和抗氧化性钢称为耐热钢,以Cr、Mo为关键合金元素低合金耐热钢,基体组织是珠光体(或珠光体+铁素体)称为珠光体耐热钢,常见钢号有15CrMo、12CrMoV、12Cr2MoWVTiB、14MnMov、18MnMoNb、13MnNiMoNb。
因为珠光体耐热钢中含有一定量Cr、Mo和其它部分合金元素,所以热影响区会产生硬脆马氏体组织,低温焊接或焊接刚性较大结构时,易形成冷裂纹。
所以在焊接时应采取以下几项工艺方法:
⑴预热预热是焊接珠光体耐热钢关键工艺方法。
为了确保焊接质量,不管在定位焊或正式施焊过程中,焊件全部应预热并保持为80~150℃用氩弧焊打底和CO2气体保护焊时,能够降低预热温度或不预热。
⑵焊后缓冷焊后应立即用石棉布覆盖焊缝及热影响区,使其缓慢冷却。
⑶焊后热处理焊后应立即进行高温回火,预防产生延迟裂纹、消除应力和改善组织。
焊后热处理温度应避免在350~500℃温度区间内进行,因珠光体耐热钢在该温度区间内有强烈加火脆性现象。
多个常见珠光体耐热钢焊后热处理温度见表11。
表11珠光体耐热钢焊后热处理温度钢号需热处理厚度(mm)焊后高温回火温度(℃)15CrMo>10680~70012Cr1MoV>6720~76020CrMo任何厚度720~76012Cr2MoWVB任何厚度760~78012Cr3MoVSiTiB任何厚度740~780
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试述低碳调质钢焊接工艺。
常见多种熔焊方法,全部能够适适用于焊接低碳调质钢。
其焊接工艺以下:
⑴焊前预热当板厚较小或接头拘束度也较小时,焊前可不进行预热,如15MnMoVN、14MnMoNbB钢。
当板厚小于13mm时,通常采取不预热施焊。
伴随板厚增加,为了预防产生冷裂纹,必需进行预热,不过必需严格控制预热温度,因为过高预热温度会使热影响区冷却速度过于缓慢,使热影响区强度下降,韧性变坏。
多个低碳调质钢最低预热温度,见表14。
许可最高预热温度和表中最低值相比,不得大于65℃。
若有可能,可采取低温预热加后热或不预热,只采取后热方法来预防低碳调质钢产生冷裂纹,能够减轻或消除过高预热温度对热影响区韧性损害。
表14低碳调质钢最低预热温度(℃)焊件厚度(mm)15MnMoVN14MnMoNbB<13不预热不预热13~1650~100100~15016~19100~150150~20019~22100~150150~20022~25150~200200~25025~35150~200200~250⑵焊接材料为预防产生冷裂纹,所以必需严格控制焊接材料中含氢量,要求所使用焊条必需是低氢型或超低氢型,焊前应严格按要求进行烘干、贮存。
用于CO2气体保护焊CO2气体应符合GB6052—85中要求Ⅰ级气体或Ⅱ级1类气体要求。
焊接低碳调质钢推荐用焊接材料,见表15。
表15焊接低碳调质钢推荐用焊接材料钢号手弧焊熔化极气体保护焊焊条焊丝保护气体(体积分数)(%)HQ70AE7015H08Mn2Ni2MoCO2HQ70B或Ar+CO22015MnMoVN或15MnMoVNREAr+O21~215MnMoVNRE(QJ-70)E7515H08Mn2Ni2MoAr+CO22014MnMoNbBE8515Ar+O21~2⑶焊接技术为避免过分损伤热影响区韧性,应避免使用过大线能量,所以,不推荐使用大直径焊条或焊丝。
只要可能,应采取多层小焊道焊缝,最好采取窄焊道,而不采取横向摆动运条技术。
⑷焊后热处理大多数低碳调质钢焊接构件全部是在焊态下使用,只有在下述条件下才进行焊后热处理。
1)焊后或冷加工后韧性过低。
2)焊后需进行高精度加工,要求确保结构尺寸稳定性。
3)焊接结构承受应力腐蚀。
焊后热处理温度必需低于母材调质处理回火温度。
9
试述中碳调质钢焊接工艺。
常见多种熔焊方法,全部能够适适用于焊接中碳调质钢。
⑴预热及后热除了拘束度小、结构简单薄壳结构不用预热外,中碳调质钢全部应采取焊前预热和后热方法,预热温度约为200~350℃后热温度为300℃左右。
假如焊后不能立即进行调质处理,则必需在焊后立即进行中间热处理,即在等于或高于预热温度下进行保温一段时间热处理,如低温回火或650~680℃高温回火。
若焊件焊前处于调质状态,其预热温度、层间温度及热处理温度全部应比母材淬火后回火温度低50℃。
进行局部预热时,应在焊缝两侧各100mm范围内均匀加热。
⑵焊接材料为了预防产生热裂纹,要求采取低碳焊丝,焊丝中碳质量分数应控制在0.15%以内,最高不超出0.25%,而且控制硫、磷质量分数应小于0.03%~0.035%。
焊接中碳调质钢焊条选择,见表16。
表中HTJ-1及HTJ-4焊条涂料只起稳弧作用,焊缝金属力学性能和抗裂性能较差,只适适用于受力小、待焊处可达性不好及要求变形小30CrMnSiA钢薄板焊接。
⑶焊接线能量中碳调质钢宜用小线能量焊接,以有利于降低淬火区高温停留时间,降低奥氏体晶粒长大,从而降低淬火区脆化程度。
表16焊接中碳调质钢焊条选择焊条牌号焊芯直径(mm)焊接钢种HTJ-4(钛型)H08A1.6~4.025CrMnSiAHTJ-1(钛型)H08CrMoA30CrMnSiAHTJ-2(低氢型)H08CrMoA1.6~4.030CrMnSiA40CrMnSiMoVAHTJ-3(低氢型)H08CrMoA1.6~6.025CrMnSiA30CrMnSiA30CrMnSiNi2A40CrMnSiMoVAHTG-1(低氢型)HGH301.6~5.0焊接已调质:
25CrMnSiA30CrMnSiAHTG-2(低氢型)HGH4130CrMnSiNi2AHTB-3(低氢型)H1Cr19Ni11Si14A1Ti1.6~4.030CrMnSiAA507(低氢型)E1-16-25Mn6N-15焊接已调质A502(钛钙型)E1-16-25Mn6N-1630CrMnSiA注:
“HT”——航空焊条、“J”——结构钢焊条、“G”——高温合金焊条、“A”——不锈钢焊条及A5×
×
焊条——焊缝中铬质量分数(含铬量)为16%,镍质量分数(含镍量)为25%。
10
试述耐候钢及耐海水腐蚀用钢焊接工艺。
铜、磷能显著地降低钢腐蚀速度,这是耐候钢及耐海水腐蚀用钢关键合金元素,常见耐候钢及耐海水腐蚀用钢有:
16CuCr、12MnCuCr、15MnCuCr、09Mn2Cu、16MnCu、09MnCuPTi、08MnPRE、10MnPNbRE钢等。
铜、磷耐蚀钢对焊接热循环不敏感,焊接热影响区最高硬度不超出350HV。
即使钢中含有Cu、P等元素,但其含量均不高,通常铜质量分数控制在0.2%~0.4%,不会促进产生热裂纹。
含磷钢中碳、磷质量分数全部在0.25%以下,所以钢冷脆倾向也不大,所以焊接性良好,焊接工艺和强度等级较低(σs为343~392MPa)一般热轧钢相同。
焊接耐候及耐海水腐蚀用钢焊条,见表17。
埋弧焊时,采取H08MnA、H10Mn2焊丝配合HJ431焊剂。
表17焊接耐候及耐海水腐蚀用钢焊条牌号型号主要用途J422CrCuE4303焊接12CrMoCuJ502CuP焊接10MnPNbRE、08MnP、09MnCuPTiJ502NiCuE5003-G焊接耐候铁道车辆09MnCuPTiJ502WCrJ502CrNiCuE5003-G焊接耐候近海工程结构J506WCuE5016-G焊接耐候用钢09MnCuPTiJ506NiCuE5016-G焊接耐候用钢J507NiCuE5015-G焊接耐候用钢J507CrNiE5015-G焊接耐海水腐蚀用钢海洋关键结构
试述奥氏体不锈钢手弧焊工艺。
奥氏体不锈钢手弧焊含有热影响区小、易于确保质量,适应多种焊接位置及不一样板厚工艺要求优点。
焊条有酸性钛钙型和碱性低氢钠型两大类。
低氢钠型不锈钢焊条抗热裂性较高,但成形不如钛钙型焊条,耐腐蚀性也较差。
钛钙型焊条含有良好工艺性能,生产中应用较普遍。
因为奥氏体不锈钢电阻率为低碳钢4倍以上,焊接时产生电阻热较大,药皮轻易发红和开裂,所以一样直径焊条焊接电流值应比低碳钢降低20%左右,焊条长度亦比同直径碳钢焊条短,不然焊接时因为药皮快速发红、开裂会失去保护而无法焊接。
施焊时,焊条不应作横向摆动,采取小电流、快速焊,一次焊成焊缝不宜过宽,最好不超出焊条直径3倍。
多层焊时,每焊完一层要根本清除焊渣,层间温度应低于60℃和腐蚀介质接触焊缝,为预防因为反复加热而降低耐腐蚀性,应最终焊接。
焊后可采取强制冷却方法,加速接头冷却。
焊接开始时,不要在焊件上随便引弧,以免损伤焊件表面,影响耐腐蚀性。
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试述奥氏体不锈钢埋弧焊工艺。
奥氏体不锈钢埋弧焊时,因为焊接电流密度大,热量集中,所以形成弧坑也较大,而且熔池厚度也增大,在局部间隙较大处很轻易烧穿,所以在施焊过程中需要在焊件后面采取一定工艺方法,以防烧漏。
常见方法是采取手弧焊封底,并用纯铜板垫、永久垫和焊剂垫等。
18-8型奥氏体不锈钢埋弧焊时焊接工艺参数,见表20。
表2018-8型不锈钢埋弧焊焊接工艺参数焊件厚度(mm)装配间隙(mm)焊接电流(A)电弧电压(V)焊接速度(m/h)61.5~2.0650~70034~384682.0~3.0750~80036~3846102.5~3.5850~90038~4031123.0~4.0900~95038~402581.5500~60032~3446101.5600~65034~3642121.5650~70036~3836162750~80038~4031203800~85038~4025306.0~7.0850~90038~4016408.0~9.01050~110040~4212注:
1、表中厚度为6~12mm焊件焊接工艺参数是在焊剂垫上进行单面埋弧焊参数。
2、厚度为8~40mm焊件,应进行双面焊,但焊接第1道焊缝时能够在焊剂垫上进行。
3、焊丝均采取ф5mm。
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试述奥氏体不锈钢钨极氩弧焊工艺。
奥氏体不锈钢钨极氩弧焊适宜于厚度不超出8mm板结构,尤其适宜于厚度在3mm以下薄板、直径在60mm以下管子和厚件打底焊。
钨极氩弧焊电弧热功率低,所以焊接速度较慢,约为手弧焊速度1/2~1/3。
所以,焊接接头冷却过程中在危险温度区停留时间长,耐腐蚀性能较差。
奥氏体不锈钢钨极氩弧焊对接接头焊接工艺参数,见表21。
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试述奥氏体不锈钢熔化极氩弧焊工艺。
奥氏体不锈钢采取熔化极氩弧焊时,若使用纯氩气作为保护气体会引发一系列困难:
1)液体金属粘度及表面张力较大,易产生气孔;
焊缝金属润湿性差,焊缝两侧易产生咬边。
2)电弧阴极斑点不稳定,产生所谓阴极飘移现象,使焊缝成形很差。
如厚度为3mm不锈钢焊后焊缝宽约4mm,而余高竟超出3mm,所以没有得到推广应用。
处理上述现象方法是采取氧化性混合气体作保护气体,即在纯氩气中加入少许氧气或CO2气体。
焊接厚板时推荐以射流过渡焊接,保护气体质量分数为Ar98%+O22%。
因为射流过渡必需采取较高电压和电流值,熔池流动性好,故只适于平焊和横焊;
焊接薄板时推荐以短途经渡焊接,保护气体质量分数97.5%Ar+2.5%CO2。
短途经渡时电压和电流值均较低,熔滴短路时会熄弧,熔池温度较低轻易控制成形,所以适适用于任意位置焊接。
为预防后面焊道表面氧化和保持良好成形,底层焊道后面应附加氩气保护。
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试述铁素体不锈钢焊接工艺。
属于铁素体不锈钢钢号有0Cr13A1、1Cr17、1Cr28、0Cr17Ti、1Cr25Ti、1Cr17Mo2Ti等。
铁素体不锈钢焊接工艺以下:
⑴焊接性铁素体不锈钢焊接时,因为热影响区晶粒急剧长大、475℃脆性和σ相析出不仅引发接头脆化,而且也使冷裂倾向加大。
在温度高于1000℃熔合线周围快速冷却时会产生晶间腐蚀,但经650~850℃加热并随即缓冷就能够加以消除。
因为铁素体钢在加热和冷却过程中不发生相变,所以晶粒长大以后,不能经过热处理来细化。
⑵焊接工艺1)焊接时将焊件预热100~150℃,含铬量越高,预热温度越高。
2)可分别选择铬不锈钢焊条或铬镍奥氏体焊条。
采取铬镍奥氏体焊条时,可不进行焊前预热和焊后热处理。
焊接铁素体不锈钢用焊条,见表22。
表22焊接铁素体不锈钢用焊条钢种对接头性能要求选择焊条预热及焊后热处理型号牌号1Cr17耐硝酸及耐热E0-17-16G302焊前预热120~200℃,焊后750~800℃回火Cr17TiE0-17-15G307Cr17提升焊缝塑性E0-19-10-15A107不预热,不热处理0Cr17Ti1Cr17Mo2TiE0-18-12Mo2-15A2071Cr25Ti抗氧化性E1-23-13-15A307不预热,焊后760~780℃回火1Cr28提升焊缝塑性E2-26-21-16A402不预热,不热处理1Cr28TiE2-26-21-15A4073)采取小焊接线能量,不摆动焊接。
多层焊时应控制层间温度高于150℃。
不宜连续施焊。
4)焊后进行750~800℃回火处理,目标是改善塑性,提升耐腐蚀性。
回火后快冷,可预防出现σ相及475℃脆性。
对于超低碳高铬铁素体不锈钢,如00Cr26Mo1、00Cr30Mo,现在还没有专用焊条,可采取E1-23-13-26(A302)、E2-26-21-16(A402)焊条进行焊接。
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试述马氏体不锈钢焊接工艺。
属于马氏体不锈钢钢号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo、1Cr17Ni2、2Cr13Ni2、9Cr18、9Cr18MoV等。
⑴焊接性有强烈冷裂倾向,焊缝及热影响区焊后均为硬而脆马氏体组织,钢中含碳量越高,冷裂倾向越大。
焊接时在温度超出1150℃热影响区内,晶粒显著长大。
过快或过慢冷却全部可能引发接头脆化。
比如,1Cr13钢焊后冷却速度小于10℃/s时,在热影响区将得到粗大铁素体加碳化物组织,使塑性显著降低;
当冷却速度大于40℃/s时,则会产生粗大马氏体组织,一样也使塑性下降。
马氏体不锈钢晶间腐蚀倾向很小。
⑵焊接工艺1)焊前预热焊前预热是预防产生冷裂纹关键工艺方法。
当C质量分数为0.1%~0.2%时,预热温度为200~260℃,对高刚性焊件可预热至400~450℃。
"
2)焊后冷却焊件焊后不应从焊接温度直接升温进行回火处理,因为焊接过程中奥氏体可能未完全转变,如焊后立即升温回火,会出现碳化物沿奥氏体晶界沉淀和奥氏体向珠光体转变,产生晶粒粗大组织,严重降低韧性。
所以回火前应使焊件冷却,让焊缝和热影响区奥氏体基础分解完了。
对于刚性小焊件,能够冷至室温再回火;
对于大厚度焊件,需采取较复杂工艺;
焊后冷至100~150℃,保温0.5~1h,然后加热至回火温度。
3)焊后热处理目标是降低焊缝和热影响区硬度,改善塑性和韧性,同时降低焊接残余应力。
焊后热处理分回火和完全退火两种。
回火温度
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