1、羅莆羋螅摘要采用異種鋼材料制造的焊接結(jié)構(gòu)，不僅能滿足不同工作條件對材質(zhì)提出的不同要求，而且可節(jié)約大量的貴重材料，降低成本，發(fā)揮不同材料的性能優(yōu)勢。不銹鋼和16錳鋼鋼結(jié)構(gòu)焊接生產(chǎn)應(yīng)用廣泛，是常見的焊接材料，因此其焊接工藝的研究有很重要的意義，尤其是在不調(diào)節(jié)焊接設(shè)備的情況下，控制焊縫溶池和焊縫成形，從而提高焊接質(zhì)量。我通過不銹鋼中q235鋼和16錳鋼的焊接方法、焊接工藝、坡口設(shè)計(jì)、焊接要求以及焊接質(zhì)量檢驗(yàn)等方面的論述，比較全面地總結(jié)了焊接技術(shù)要點(diǎn)。焊接要求較高,特別是保證焊縫的耐腐蝕合鋼板的對接和角接形式的接頭,從焊前準(zhǔn)備工作,焊接方法及焊接材料的選擇進(jìn)行分析,制定較合理的焊接工藝方案,滿足設(shè)計(jì)施

2、工的需要第一章：緒論1.1概述 鋼是我們現(xiàn)代社會中不可缺少的一種材料，他可以看作一個(gè)國家工業(yè)化水平的標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中 ,異種鋼焊接構(gòu)件得到越來越廣泛的應(yīng)用 ,它不但能滿足不同工作條件對材質(zhì)提出的要求 ,而且通過焊接的方法裝焊成不同幾何形狀的零部件 ,生產(chǎn)、修復(fù)簡便、成本低。但焊接性問題需以解決。焊接工藝規(guī)程是焊接責(zé)任工程師根據(jù)焊接工藝評定報(bào)告，結(jié)合企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況制定的，用于指導(dǎo)焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的工藝文件。它反映了產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容，是用以指導(dǎo)焊接產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)規(guī)范，是企業(yè)安排生產(chǎn)計(jì)劃，進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度，技術(shù)檢驗(yàn)，勞動組織和材料供應(yīng)等工作的技術(shù)依據(jù)。依據(jù)焊接工藝規(guī)程，進(jìn)行焊接生產(chǎn)的全面準(zhǔn)備

3、工作 ，如焊條、焊絲、焊劑、氣體等；焊接設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)整；焊接檢驗(yàn)和使用等。根據(jù)焊接工藝規(guī)程，可隨時(shí)解決焊接過程中出現(xiàn)的問題；隨時(shí)檢驗(yàn)焊接接頭質(zhì)量，是焊接生產(chǎn)能有節(jié)奏地進(jìn)行。但是，科學(xué)技術(shù)是不斷發(fā)展的，人們的認(rèn)識也在不斷改變，已經(jīng)制定的焊接工藝規(guī)程，經(jīng)一個(gè)階段的實(shí)踐后，必須進(jìn)行修訂。隨著新技術(shù)、新工藝、新材料的采用，工人在生產(chǎn)中提出的合理建議，都要求必須及時(shí)地修改工藝規(guī)程。否則，會使焊接工藝規(guī)程失去指導(dǎo)生產(chǎn)的意義。第2章 Q235鋼和16Mn鋼的焊接性Q235鋼的化學(xué)成分，基本性能 Q235鋼是一種普通碳素結(jié)構(gòu)鋼含碳量約為0.2%，這種鋼容易冶煉，工藝性好，價(jià)格低廉。Q代表的是這種材質(zhì)的屈服度

4、，后面的235就是指這種材質(zhì)的屈服值在235MPa左右。并會隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。由于含碳適中，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。16Mn是以前的老牌號了，相當(dāng)于現(xiàn)在的Q345鋼，屬于合金結(jié)構(gòu)鋼。16Mn鋼的化學(xué)成分，基本性能16Mn化學(xué)成分 ：牌號化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(%)CSiMnPSCrMoV16Mn0.12-0.200.20-0.601.20-1.600.0300.030-16Mn力學(xué)性能牌號拉力強(qiáng)度MPa屈服點(diǎn)MPa伸長率(%)16Mn490-67032021主要特性： 綜合性能好，低溫性能好，泠沖壓性能，焊接性能和可切削性能好。應(yīng)用舉例：

5、礦山，運(yùn)輸，化工等各種機(jī)械。 Q235鋼的焊接性對于什么是焊接性,它包括兩方面的內(nèi)容：其一是焊成的構(gòu)件符合設(shè)計(jì)要求；其二是滿足預(yù)定的使用條件，能夠安全運(yùn)行。根據(jù)討論問題的著眼點(diǎn)不同，焊接性可分為：工藝焊接性、使用焊接性。 影響焊接性因素主要有以下幾點(diǎn)：材料因素、焊接方法、構(gòu)件類型、使用要求。 由于低碳鋼含碳量低，錳、硅含量也少，所以，通常情況下不會因焊接而產(chǎn)生嚴(yán)重硬化組織或淬火組織。低碳鋼焊后的接頭塑性和沖擊韌度良好，焊接時(shí)，一般不需預(yù)熱、控制層間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織，整個(gè)焊接過程不必采取特殊的工藝措施,焊接性能優(yōu)良。 16Mn鋼的焊接性16Mn是低合金高強(qiáng)度鋼中具有代表性

6、的鋼種，其屈服強(qiáng)度達(dá)350，與一般的低碳鋼相比，提高了50左右，結(jié)構(gòu)重量也可減輕2030，因而它是我國發(fā)展最早產(chǎn)量最大的鋼種之一，16Mn能被如此廣泛使用，除了其具有良好的綜合機(jī)械性能、冷變形性能外、更主要取決于它還具有良好的焊接性。 材料焊接性和材料的其他性能一樣，主要取決于它的化學(xué)成分，也是因?yàn)?6Mn鋼含碳量少，含錳量多，它主要是通過合金元素的固溶強(qiáng)化來獲得高的強(qiáng)度，由于其塑性好，因而常在熱軋條件下供貨，其組織為鐵素體和珠光體。 第三章、 焊接工藝3.1焊接材料的選用 由于Q235剛的冷裂紋傾向較大，應(yīng)選用低氫型的焊接材料，同時(shí)考慮到焊接接頭應(yīng)與母材等強(qiáng)度的原則，選用E5015型電焊條。

7、焊條按說明書的要求烘焙后，放入保溫桶內(nèi)，隨用隨取。酸性焊條與堿性焊條不準(zhǔn)混雜使用。焊條化學(xué)成分見表（%）：元素CMNSISPGRMOVTI含量0.0711.110.530.0090.0160.020.010.010.013.2焊前準(zhǔn)備1焊接坡口形式的設(shè)計(jì)應(yīng)避免采用焊不透或局部焊透的坡口，還要盡量減少焊縫的橫截面積，以降低接頭的殘余應(yīng)力，同時(shí)也可減少焊接材料的消耗量。2坡口加工采用熱切割時(shí)應(yīng)注意防止母材邊緣會形成一定深度的淬硬層，這種低塑性的淬硬層往往成為冷加工的開裂源。 3焊前必須消除焊接區(qū)鋼板表面的水分，坡口表面的氧化皮、銹斑、油脂以及其他污物。4焊接材料在使用前應(yīng)按生產(chǎn)廠推薦的規(guī)范進(jìn)行烘干

8、。 （5）裝配定位焊縫必須采用與正式焊縫同一類型的焊條。 3.3工藝參數(shù)3.3.1焊接線能量的選擇線能量的參數(shù)是指焊接電流、電弧電壓和焊接速度。低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)，線能量參數(shù)除要保證接頭的熔透性和焊縫成型外，還要考慮其對接頭性能的影響。焊接含碳量低的熱軋鋼以及含碳量偏下限的16Mn鋼時(shí)，對焊接線能量沒有嚴(yán)格的限制，但為了避免焊縫組織粗大，造成沖擊韌性下降，必須采用小規(guī)范焊接。選用小直徑焊條、窄焊道、薄焊層、多層多道的焊接工藝。3.3.2焊接電流根據(jù)焊件厚度、焊接層次、焊條型號、直徑、焊工熟練程度等因素，選擇適宜的焊接電流；第一層至第三層采用直徑3.2的焊條，焊接電流100-130A；第四層至第

9、六層采用直徑4.0的焊條。焊接電流120-180A。3.3.3焊接速度要求等速焊接，保證焊縫厚度、寬度均勻一致，從面罩內(nèi)看熔池中鐵水與熔渣保持等距離（2mm3mm）3.3.4 焊接電弧長度根據(jù)焊條型號不同而確定，一般要求電弧長度穩(wěn)定不變，酸性焊條一般為3mm4mm，堿性焊條一般為2mm3mm為宜3.3.7焊條的選擇第一層至第三層采用直徑3.2的焊條，第四層至第六層采用直徑4.0的焊條。當(dāng)焊接含碳量偏高的16Mn鋼時(shí)，為降低淬硬傾向，防止冷裂紋產(chǎn)生，焊接時(shí)線能量應(yīng)偏大些。3.4焊接過程3.4.1預(yù)熱 焊接低合金結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，焊前預(yù)熱時(shí)防止接頭冷裂，改善接頭組織性能，減小焊接應(yīng)力的重要工藝措施。焊前預(yù)

10、熱的有利作用還在于：改變了焊接過程的熱循環(huán)，降低焊接接頭各區(qū)高溫轉(zhuǎn)變和低溫轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的冷卻速度，避免或減少了淬硬組織的形成；減少焊接區(qū)的溫度梯度，降低了焊接接頭的內(nèi)應(yīng)力，并使之較均勻地分布；擴(kuò)大了焊接區(qū)的溫度場，使焊接接頭在較寬的區(qū)域內(nèi)處于塑性狀態(tài)，減弱了焊接應(yīng)力的不利影響；延長了焊接區(qū)在100以上溫度的停留時(shí)間，有利于氫從焊縫金屬中逸出。預(yù)熱溫度的確定，隨鋼材碳當(dāng)量、板厚、結(jié)構(gòu)的拘束度的增加而增加，環(huán)境溫度的升高而降低。 3.4.2后熱及熱處理后熱是指焊接結(jié)束后將焊件或整條焊縫立即加熱到150250溫度范圍內(nèi)，并保持一段時(shí)間，這種工藝簡稱后熱。其作用在于首先是降低了接頭低溫轉(zhuǎn)變區(qū)的冷卻速度

11、，其效果比預(yù)熱更顯著.在焊縫金屬氫擴(kuò)散階段，從根本上消除了導(dǎo)致冷裂紋形成的力學(xué)因素。 去氫處理是將焊件在焊后立即加熱到300400溫度并保溫一段時(shí)間，可加速焊接接頭氫的擴(kuò)散逸出。氫的排除程度取決于加熱溫度和時(shí)間，溫度高保溫時(shí)間可短一些，溫度低去氫時(shí)間就要加長。生產(chǎn)中消氫處理的溫度為300400，消氫時(shí)間為12小時(shí)。 消除應(yīng)力處理是將焊件均勻地以一定的速度加熱到AC1點(diǎn)以下足夠高的溫度，保溫一段時(shí)間后隨爐均勻地冷卻到300400，最后將工件移到爐外空冷。低合金結(jié)構(gòu)鋼焊后消除應(yīng)力處理的目的有以下幾點(diǎn)：消除焊縫金屬中的氫，提高焊接接頭的抗裂性和韌性；降低焊接接頭中的參與應(yīng)力；改善焊縫及熱影響區(qū)組織，

12、使淬硬組織經(jīng)受回火處理而提高接頭各區(qū)的韌性；穩(wěn)定了低合金耐熱鋼焊縫及熱影響區(qū)的碳化物，提高了接頭的高溫持久強(qiáng)度；降低了焊縫及熱影響區(qū)的硬度，易于切削加工。3.4.2坡口形式： a對接接頭結(jié)構(gòu)：兩個(gè)相互連接零件在接頭處的中面處于同一平面或同一弧面內(nèi)進(jìn)行焊接的接頭。特點(diǎn)：受熱均勻，受力對稱，便于無損檢測，焊接質(zhì)量容易得到保證，應(yīng)用最廣，應(yīng)優(yōu)先選用。應(yīng)用：最常用的焊接結(jié)構(gòu)形式。 第四章 Q235鋼和16Mn鋼焊后檢測4.1焊接缺陷 焊接接頭的不完整性稱為焊接缺陷，主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺欠等。這些缺欠減少焊縫截面積，降低承載能力，產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起裂紋；降低疲勞強(qiáng)度，易引起焊件

13、破裂導(dǎo)致脆斷。其中危害最大的是焊接裂紋和氣孔。 4.1.3咬邊原因：焊接參數(shù)選擇不對，U、I太大，焊速太慢。電弧拉得太長。熔化的金屬不能及時(shí)填補(bǔ)熔化的缺口。危害：母材金屬的工作截面減小，咬邊處應(yīng)力集中。4.1.5燒穿原因：焊接電流過大；對焊件加熱過甚；坡口對接間隙太大；焊接速度慢，電弧停留時(shí)間長等。危害：表面質(zhì)量差燒穿的下面常有氣孔、夾渣、凹坑等缺欠。4.1.6焊瘤熔化金屬流淌到焊縫以外未熔化的母材上所形成的局部未熔合。原因：焊接參數(shù)選擇不當(dāng)； 坡口清理不干凈，電弧熱損失在氧化皮上，使母材未熔化。危害：表面是焊瘤下面往往是未熔合，未焊透； 焊縫幾何尺寸變化，應(yīng)力集中，管內(nèi)焊瘤減小管中介質(zhì)的流通

14、界面計(jì)。4.1.7氣孔原因：電弧保護(hù)不好，弧太長。焊條或焊劑受潮，氣體保護(hù)介質(zhì)不純。坡口清理不干凈。危害：從表面上看是減少了焊縫的工作截面；更危險(xiǎn)的是和其他缺欠疊加造成貫穿性缺欠，破壞焊縫的致密性。連續(xù)氣孔則是結(jié)構(gòu)破壞的原因之一。4.1.7夾渣焊接熔渣殘留在焊縫中。易產(chǎn)生在坡口邊緣和每層焊道之間非圓滑過渡的部位，焊道形狀突變，存在深溝的部位也易產(chǎn)生夾渣。原因：熔池溫度低（電流小），液態(tài)金屬黏度大，焊接速度大，凝固時(shí)熔渣來不及浮出；運(yùn)條不當(dāng)，熔渣和鐵水分不清；坡口形狀不規(guī)則，坡口太窄，不利于熔渣上浮；多層焊時(shí)熔渣清理不干凈。危害：較氣孔嚴(yán)重，因其幾何形狀不規(guī)則尖角、棱角對機(jī)體有割裂作用，應(yīng)力集中

15、是裂紋的起源。4.1.8未焊透當(dāng)焊縫的熔透深度小于板厚時(shí)形成。單面焊時(shí)，焊縫熔透達(dá)不到鋼板底部；雙面焊時(shí)，兩道焊縫熔深之和小于鋼板厚度時(shí)形成。原因：坡口角度小，間隙小，鈍邊太大；電流小，速度快來不及熔化；焊條偏離焊道中心。危害：工作面積減小，尖角易產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起裂紋4.1.9未熔合熔焊時(shí)焊道與母材之間或焊道與焊道之間未能完全熔化結(jié)合的部分。原因：電流小、速度快、熱量不足；坡口或焊道有氧化皮、熔渣等，一部分熱量損失在熔化雜物上，剩余熱量不足以熔化坡口或焊道金屬。焊條或焊絲的擺動角度偏離正常位置，熔化金屬流動而覆蓋到電弧作用較弱的未熔化部分，容易產(chǎn)生未熔合。危害：因?yàn)殚g隙很小，可視為片狀缺欠，

16、類似于裂紋。易造成應(yīng)力集中，是危險(xiǎn)性較大的缺欠。4.1.10焊接裂紋危害最大的一種焊接缺陷在焊接應(yīng)力及其它致脆因素共同作用下，材料的原子結(jié)合遭到破壞，形成新界面而產(chǎn)生的縫隙稱為裂紋。它具有尖銳的缺口和長寬比大的特征，易引起較高的應(yīng)力集中，而且有延伸和擴(kuò)展的趨勢，所以是最危險(xiǎn)的缺欠。4.2.1外觀檢查焊接接頭的外觀檢驗(yàn)是一種簡便而又應(yīng)用廣泛的檢驗(yàn)方法，是成品檢驗(yàn)的一個(gè)重要內(nèi)容。這種方法也會在焊接過程中使用，如厚壁焊件進(jìn)行多層多道焊時(shí)，每焊完一個(gè)焊道便可采用這種方法進(jìn)行檢查，防止前道焊層的缺陷被帶到下一層焊道中。 外觀檢查主要是發(fā)現(xiàn)焊縫表面的缺陷和尺寸上的偏差。這種檢查一般是通過肉眼觀察，并借助標(biāo)

17、準(zhǔn)樣板、量規(guī)和放大鏡等工具來進(jìn)行檢驗(yàn)的。所以，也稱為肉眼觀察法或目視法。4.2.3氣密性試驗(yàn)氣密性試驗(yàn)是對密封性要求高的重要工件在強(qiáng)度試驗(yàn)合格后進(jìn)行的泄漏檢驗(yàn)。工作時(shí)盛裝的介質(zhì)危險(xiǎn)程度較大時(shí)，需要進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。氣密性試驗(yàn)應(yīng)在液壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行，在進(jìn)行氣密性試驗(yàn)前，應(yīng)將工件上的安全附件裝配齊全。 進(jìn)行氣密性試驗(yàn)時(shí)，壓力應(yīng)綏慢增加，達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)壓力后保壓，保壓之后降至設(shè)計(jì)壓力，對所有焊接接頭和連接部件進(jìn)行泄漏檢查，檢查中如發(fā)現(xiàn)泄漏，應(yīng)修補(bǔ)后重新進(jìn)行液壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。4.2.4無損檢驗(yàn)生產(chǎn)中常利用一些物理現(xiàn)象進(jìn)行測定或檢驗(yàn)被檢材料或焊件的有關(guān)技術(shù)參數(shù)，如溫度、壓力、黏度、電阻等，來判斷其內(nèi)部存

18、在的問題，如內(nèi)應(yīng)力分布情況、內(nèi)部缺陷情況等。有關(guān)材料技術(shù)參數(shù)測定的物理檢驗(yàn)方法屬于材料測試技術(shù)。材料或焊件內(nèi)部缺陷的檢驗(yàn)，一般都是采用無損檢驗(yàn)的方法。目前最常用的無損探傷方法有迢聲波探傷、射線探傷、磁粉探傷、滲透探傷等 設(shè)計(jì)總結(jié)為保證焊件的焊接質(zhì)量，須選用合理的焊接工藝參數(shù)，本論文首先通過對Q235與16Mn鋼的化學(xué)成分，基本性能，應(yīng)用焊接性能分析和焊接工藝參數(shù)設(shè)計(jì)。其次，通過焊前控制，焊接過程中控制及焊后檢驗(yàn)，保證焊接接頭的質(zhì)量。作為我這個(gè)課題的結(jié)論就是Q235鋼與16Mn鋼的焊接性在制定嚴(yán)格的焊接工藝其焊接性還是很好的，這種合金材料無論是在剛結(jié)構(gòu)行業(yè)還是化工設(shè)備行業(yè)都越來越多的被大家使用。 參考文獻(xiàn)1.鄧洪軍：焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20042.李榮雪：焊接檢驗(yàn).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20073.王國凡：鋼結(jié)構(gòu)焊接制造.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20094.張連生：金屬材料焊接.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20055.王長忠：焊工工藝