合金結構鋼的焊接工藝
焊材的選擇
較重要的選材原則：確保焊縫的金屬力學性能，使之滿足產品的技術要求保證產品在使用中正常運行。
熱軋及正火鋼主要用于制造受力結構，要求焊接接頭有足夠的強度適當的屈強比足夠的韌性和較低的時效敏感性。
低碳調質鋼焊接時，焊接材料的選用原則依母材的熱處理狀態的不同而異。
中碳調質鋼焊接時，焊接材料應保證熔敷金屬的成分與母材基本一致。
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鋼號 |
焊條電弧焊牌號 |
埋弧焊 |
電渣焊 |
CO2氣體保護焊焊絲 |
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GB/T1591—1994 |
舊牌號 GB/T15911988 |
焊絲 |
焊劑 |
焊絲 |
焊劑 |
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Q295 |
09Mn2 09Mn2Si 09MnV |
J422 J423 J426 J427 |
H08A H08MnA |
HJ431 |
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H10MnSi H08Mn2Si |
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Q345 |
16Mn 14MnNb |
J502 J503 J506 J507 |
不開坡口對接 H08 中板開坡口對接 H08MnA H10Mn2 H10MnSi |
HJ431 HJ350 |
H08MnMoA |
HJ431 HJ360 |
H08Mn2Si |
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Q390 |
15MnV 15MnTi 15MnNb |
J502 J503 J506 J507 J556 |
不開坡口對接 H08MnA 中板開坡口對接 H10Mn2 H08MnSi H08Mn2SI |
HJ431 HJ350HJ250 |
H08Mn2MoA |
HJ431 HJ360 |
H08Mn2Si |
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Q420 |
15MnVN |
J556 J557 J606 J607 |
H08MnMoA H04MnVTiA |
HJ431 HJ350 |
H10Mn2MoA |
HJ431 HJ360 |
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Q460 |
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J606 J607 J706 J707 |
H08Mn2MoA H08Mn2MoVA |
HJ250 HJ350 |
H10Mn2MoA H10Mn2MoV |
HJ431 HJ360 HJ350 HJ250 |
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鋼號 |
焊條電弧焊 |
埋弧焊 |
氣體保護焊 |
電渣焊 |
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14MnMoVN |
J707 J857 |
H08Mn2MoA H08Mn2NiMoVA HJ350焊劑 H08Mn2NiMoA HJ250焊劑 |
H08Mn2Si H08Mn2Mo |
H10Mn2NiMoA HJ360焊劑 H10Mn2NiMoVA HJ431焊劑 |
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14MnMoNbB |
H14(Mn—Mo) J857 |
H08Mn2MoA H08Mn2Ni2CrMoA HJ350焊劑 |
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H10Mn2MoA H10Mn2NiMova H08mN2nI2CrMoA HJ360,HJ431焊劑 |
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2焊接方法的選擇
目前低合金鋼的焊接方法可分為兩類：1）焊接熱輸入大的焊接法
2）焊接熱輸入小的焊接法
熱軋及正火鋼可以用各種方法進行焊接，一般焊接方法對產品質量無顯著影響。
低碳調質鋼狀態下焊接，為了使回火區的軟化降到較低程度應采用比較集中的熱源δs <980Mpa的鋼，可用焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極或熔化極氣體保護焊δs >980Mpa的鋼必須用鎢極氬弧焊或電子束焊。
中碳調質鋼在焊接方法選擇上，由于不強調熱輸入對接頭性能的影響，所以一般焊接方法都可以采用。
3焊前準備
1、 接頭形式及坡口備制
在設計坡口時，首先應避免采用易產生未焊透的坡口形式因為焊縫根部缺口往往是各種裂紋的起源區，其次應盡量減少焊縫的橫截面積，以降低接頭的殘余應力，同時也可以減少焊接材料的消耗量，提高生產效率。
應根據因坡口形式和接頭形式而改變的熔合比和冷卻速度的變化來選擇相應的焊接材料，才能獲得綜合力學性能優良的焊縫與接頭。
合金結構鋼在坡口時，為了防止產生切割裂紋，屈強點超過500Mpa或合金總的質量分數大于3%的低合金結構鋼，當板厚δ>50mm時，切割前應將鋼板切割區預熱到100度以上，切割后，采用磁粉探傷對切割表面裂紋檢查。低合金結構鋼接頭坡口背面采用碳弧氣刨清根時，氣刨前應對工件進行預熱。
2、 焊接區的清理
合金結構鋼接頭焊接區的清理是為了建立低氫環境的主要環節之一，鋼的脆硬傾向越大，對焊接區清理的要求更高。
焊條電弧焊接頭的打磨區要求每側為20mm，埋弧焊為30mm，電渣焊為40mm。
3、 焊接材料的焊前處理P120（書）表9-8
常用低合金鋼焊條和焊劑烘干溫度
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焊條牌號 |
焊劑牌號 |
烘干溫度 |
烘干時間 |
保存溫度 |
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J502\J503\R102\R202\R302 |
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105~205 |
1~2 |
50~80 |
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J506、J507、J607、J807、J857、R307、R317、R407、R437 |
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350~400 |
2~3 |
120~150 |
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HJ350、HJ250 |
400~450 |
2~3 |
120~250 |
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SJ101、SJ301（燒結型） |
300~350 |
2~3 |
120~150 |
4焊接工藝參數的選擇P120（書）9-9
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牌號 |
預熱溫度 |
焊后熱處理 |
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電弧焊 |
電渣焊 |
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Q235 |
不預熱（一般供應的板厚δ ≤16mm） |
不熱處理 |
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Q345 |
100—150度（δ≥30mm |
600—650度回火 |
900-930度正火 600-650度回火 |
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Q390 |
100—150度（δ≥28mm |
550度或650度回火 |
950-980度正火 550度或650度回火 |
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Q420 |
100—150度（δ≥ 25mm |
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950度正火 650度回火 |
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Q460 |
≥200度 |
600—650度回火 |
950-980度正火600-650度回火 |
5焊后熱處理
1） 消除應力退火處理
焊后是否需要熱處理，要根據鋼板的化學成分、厚度、結構性能、焊接方法及使用條件等因素進行考慮，
在下列情況下，要求合金結構鋼進行消除應力退火處理。
1、 母材屈服點≥490Mpa，為了防止延遲裂紋，焊后進行退火處理。
2、 對厚壁壓力容器，為防止三局應力場所造成的脆性破壞，焊后應進行退火處理。
3、 對可能發生應力腐蝕開裂或要求尺寸穩定的產品，焊后進行退火處理，低碳調質鋼一般不必進行退火處理，只有屬于下列情況之一者，才需要進行退火處理。1>鋼材在焊后或冷變形加工后，韌性達不到要求。2>結構要求尺寸穩定。3>鋼材對應力腐蝕敏感。
2） 正火+回火熱處理
合金結構鋼厚板，在電渣焊之后，或者熱校，熱變形之后需作正火熱畜力，以細化電渣焊接頭晶粒，調整高溫熱成形的母材和焊縫金屬性能。
合金成分較高的合金結構鋼正火處理后，只有經過回火處理后才能達到符合要求的綜合性能，回火處理的目的是改善鋼材和接頭的組織和性能
3） 淬火+回火熱處理
當鋼材的屈服點δs≥50MPs時，在正火狀態下的韌性會出現不穩定，采用淬火+回火熱處理的方法，可以提高鋼材的強度，同時改善性能。
6焊后檢驗
合金鋼的焊接接頭的焊后檢驗比普通的碳鋼接頭要嚴格。在低合金結構鋼焊后檢驗時，應考慮這種剛的焊接特點，制定合理的檢查規程。對于具有延遲裂紋傾向的焊接接頭，應規定在焊接工作全部結束后48h后再進行焊縫無損探傷。由于表面裂紋對結構的安全構成極大威脅，故在低合金結構鋼焊縫及熱影響區表面都應作表面磁粉探傷。低合金結構鋼的接頭的強度越高，裂紋敏感性越大，無損檢測，包括磁粉探傷的檢查幾率也應相應提高。
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