培訓教案(Q420高強鋼性能分析與焊接工藝評定).pptVIP

二OO七年七月,Q420高強鋼性能分析與焊接工藝評定,0前言,自20世紀60年代以來，低合金高強鋼領域取得了驚人的進展，由此而形成了“現(xiàn)代低合金高強鋼”，在合金設計及生產工藝諸方面導入了許多新的概念，主要的是： Nb、V、Ti等強烈碳化物形成元素的應用，及以晶粒細化和析出強化為主要內容的鋼的強韌化機理的建立，出現(xiàn)了新一代的低合金高強鋼，即以低碳、高純凈度為特征的微合金化鋼； 低合金高強度鋼不再是“簡易”生產的普通低合金鋼，而是采用一系列現(xiàn)代冶金新技術生產的精細鋼類，包括鐵水預處理、頂?shù)讖痛缔D爐冶煉、鋼包冶金、連鑄、控扎控冷（熱機械處理）等技術得到普遍應用，已成為低合金高強度鋼的基本生產流程。,高強鋼的焊接性能也是桿塔設計和制造部門比較關心的一個問題，這主要包括兩個方面，一是裂紋敏感性，二是焊接熱影響區(qū)的力學性能。如果焊接工藝不當，高強鋼焊接時有焊接熱影響區(qū)脆化傾向，易形成熱裂紋，冷卻速度較快時，有明顯的冷裂傾向。,0前言,防止熱裂紋的措施,在焊接材料上采用含 Mn較高的焊材和焊劑， 可降低焊縫中的含碳量 和提高焊縫中的含錳量 解決熱裂紋的問題。,1 使用低氫焊條 2 焊前預熱 3 后熱處理或 焊后緩冷,防止冷裂紋的措施,1.焊接性試驗的相關內容,3.焊接工藝評定的相關內容,2.Q420焊接性試驗,4.Q420焊接工藝評定,5.Q420焊接技術管理人員及焊工培訓,評價母材焊接性能的好壞，確定合理的焊接工藝參數(shù)。 即金屬工藝焊接性和對該金屬進行焊接后的使用焊接性。,1. 焊接性試驗的相關內容,目的,焊接性內涵,明確焊接接頭所在部件的使用性能的要求 明確一個概念：一個沒有缺陷（即無損檢測合格）的焊接接頭不一定能夠滿足使用性能的要求。 最常用的方法（直接法）焊接裂紋試驗（冷裂紋試驗、熱裂紋試驗、再熱裂紋試驗、脆性斷裂） 計算法（間接法）碳當量法、焊接裂紋敏感指數(shù)法,使用焊接性,焊接性試驗方法及選擇,1.焊接性試驗的相關內容,Pcm=C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+ Ni/60+Mo/15+V/10+5B 式中：Pcm開裂碳當量， T鋼材厚度，mm H擴散氫含量，ml/100g Pc0.3有冷裂傾向（根部裂紋） 預熱溫度T0（）1440Pc-392,裂紋敏感指數(shù)Pc=Pcm+T/600+H/60,1.焊接性試驗的相關內容,表 部分碳當量計算公式,1.焊接性試驗的相關內容,2. Q420焊接性試驗,2.1 焊接冷裂紋敏感性分析 鋼材的焊接冷裂紋敏感性一般與母材和焊縫金屬的化學成分有關，為了說明冷裂紋敏感性與鋼材化學成分的關系，通常用碳當量來表示。計算碳當量的公式很多，對于Q420鋼，采用了國際焊接學會（IIW）推薦的非調質鋼碳當量Ceq（IIW）計算公式（公式1）和日本工業(yè)標準（JIS）推薦的碳當量Ceq(JIS)計算公式（公式2）進行計算。,2. Q420焊接性試驗,Ceq（IIW）=C+ （1） Ceq（JIS）=C+ （2）,根據(jù)JGJ81-2002規(guī)定：鋼材碳當量小于0.38，焊接難度一般；在0.380.45范圍內，焊接程度較難。,2. Q420焊接性試驗,JGJ81-2002中對 建筑鋼結構工程的焊接難度區(qū)分原則,注：1按國際焊接學會（IIW）公式， （%）（適用于非調質鋼）,焊接難度,2. Q420焊接性試驗,2.2 熱影響區(qū)最高硬度試驗 熱影響區(qū)最高硬度試驗是以測定焊接熱影響區(qū)的淬硬傾向來評定鋼材的冷裂紋敏感性。試驗按照GB4675.5-84焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗方法的規(guī)定進行。,2. Q420焊接性試驗,試樣檢測面經打磨拋光后，用2%硝酸酒精溶液淺腐蝕后，參照GB4675.5如圖所示。,圖 硬度的檢測位置,2. Q420焊接性試驗,實例：,表 Q420角鋼熱影響區(qū)最高硬度試驗,2. Q420焊接性試驗,2.3 斜Y坡口焊接裂紋試驗 斜Y坡口焊接裂紋試驗（小鐵研）主要是評定焊接熱影響區(qū)產生冷裂紋的傾向性。試驗參照GB4975.1-84斜Y坡口焊接裂紋試驗方法的規(guī)定進行。試驗焊縫結束后，經48小時后進行裂紋檢查。,2. Q420焊接性試驗,實例：,表 Q420角鋼斜Y坡口焊接裂紋試驗,當環(huán)境溫度低于5時， 應進行焊前預熱150，以避免產生冷裂紋。,2. Q420焊接性試驗,2 .4 鋼材的韌脆轉變溫度,以得到27J的V型夏比沖擊值所對應的試驗溫度作為韌脆轉變溫度，測定Q420的韌脆轉變溫度。測定方法如下：直接將角鋼加工成沖擊試樣,并分別在20、0、-20和-40下進行沖擊實驗,根據(jù)實驗結果推斷出沖擊值為27J時所對應的溫度即為韌脆轉變溫度。沖擊功值見下圖。,2. Q420焊接性試驗,實例：,圖 Q420韌脆轉變溫度,結果表明：0時Q420角鋼的沖擊值大于27J, -5時沖擊值約在27J， 因此Q420的韌脆轉變溫度約在-5。 加工單位應注意：在寒冷地帶施工時不要造成構件的損傷，如缺口等。,2. Q420焊接性試驗,3.焊接工藝評定的相關內容,驗證擬定的焊接工藝方案是否正確 為制定焊接作業(yè)指導書提供可靠依據(jù) 選好規(guī)程事半功倍 Q420焊接工藝評定JGJ81-2002建筑鋼結構焊接技術規(guī)程（ ？）,目的,依據(jù),編制焊 接工藝 指導書,加工及 焊接試件,理化試驗,試驗結果 評定,編制焊 接工藝 評定報告,焊接工 藝文件,Y,N,焊接工藝評定程序,3. 焊接工藝評定的相關內容,焊接工藝評定規(guī)程對焊接工藝評定的要求,某種鋼材或焊接方法的評定結果,可以代替,焊接生產,不能代替,重新進行評定,3. 焊接工藝評定的相關內容,4 Q420焊接工藝評定,如何選擇焊接材料 怎樣確定焊接接頭性能指標,與Q420鋼材的化學成分及力學性能保持一致,遵循同一原則,表 Q420鋼焊接接頭性能指標,4. Q420焊接工藝評定,焊接工藝評定 試樣,4. Q420焊接工藝評定,拉伸試樣,沖擊試樣,側彎試樣,T形接頭彎曲試樣,焊接質量檢查,1 焊工及無損檢測人員的資質 2 焊接工藝技術文件是否齊全 （焊評 報告、指導書、記錄表、檢驗結果） 3 外觀檢查（未焊滿、根部收縮、咬邊、表面氣孔、夾渣、裂紋、電弧擦傷） 4 無損檢測（磁粉、滲透、射線、超聲）,4. Q420焊接工藝評定,檢查內容,按照焊接規(guī)程JGJ81（施工圖紙和技術文件） 要求。,實現(xiàn)理想的焊接、要得到可靠的焊接結果，焊接必須在特定的工藝控制下完成；,質量檢驗是關鍵,如何實現(xiàn)最為理想的焊接,小結,4. Q420焊接工藝評定,基于Q420高強鋼的焊接特點，特別是由于其碳當量 較高，容易產生延遲裂紋的特征，在質量檢驗環(huán)節(jié)僅僅 保證外觀監(jiān)督是不行的，控制延遲裂紋的基本做法是嚴 格控制在焊接過程中的一些基本參數(shù)，在作業(yè)人員相關 知識匱乏的情況下，質量檢驗人員的作用尤為重要。,焊接接頭的常見缺陷,應注意以下常見焊接缺陷：,焊瘤，亦稱滿溢。熔化金屬流淌到焊縫以外未熔化的母材上，堆積形成焊瘤。在焊瘤處，常伴有局部未熔合。焊瘤是由填充金屬過多引起的，與間隙和坡口尺寸大小、焊速高低有關。,4. Q420焊接工藝評定,（1）焊瘤,沿著焊縫與母材交界部位燒熔形成凹陷或溝槽的現(xiàn)象，稱之為咬邊。由于焊縫與母材交界處被熔去一定深度，而填充金屬又未能及時補充，即形成咬邊，如圖所示。焊接時電流過大且焊速高時，以及焊條角度不當時，都可能產生這種缺陷。,（2）咬邊,4. Q420焊接工藝評定,（3）燒穿,燒穿是指部分熔化金屬自焊縫背面流出，形成穿孔的現(xiàn)象。這種缺陷在管壁較薄地鋼管相貫節(jié)點焊接時，最容易發(fā)生。當焊接電流過大，焊速過慢或電弧在某處停過久或間隙坡口尺寸過大時，都有可能形成這種缺陷。,4. Q420焊接工藝評定,（4）弧坑,弧坑，是指在焊縫末端所形成的橢圓行凹坑。它是由操作者在即將焊完收弧時，電弧突然撤離所造成。,4. Q420焊接工藝評定,（5）未焊透,熔焊時，焊接接頭根部未完全焊透的現(xiàn)象，稱為未焊透，如圖所示。未焊透意味著焊接接頭受力截面減少，嚴重影響焊接接頭，而且，它是應力最容易集中的地方。在鋼管相貫節(jié)點焊縫中，是不允許有未焊透缺陷存在的。這種缺陷無法用肉眼發(fā)現(xiàn)，一般要經過X光、超聲波等探傷才能發(fā)現(xiàn)。形成未焊透的主要原因，是焊接電流太小，焊速過高或坡口角度太小，鈍邊太厚以及焊條直徑過大等。,4. Q420焊接工藝評定,（6）未熔合,熔焊時，焊道與母材之間或焊道與焊道之間，未能完全熔化的部分稱為未熔合。,4. Q420焊接工藝評定,（7）夾渣,殘留在焊縫中的熔渣和其它外來物即為夾渣。焊接時，電流過小，焊速過快，致使焊縫金屬冷卻太快，夾渣來不及浮出；運條不正確，熔渣不易浮出，多層焊時前層焊縫的熔渣未清除干凈等都能造成夾渣。,4. Q420焊接工藝評定,氣孔是焊縫常見的工藝缺陷之一，按其在焊縫的位置可分為表面氣孔和內部氣孔。,（8）氣孔,4. Q420焊接工藝評定,（9）裂紋,生產中由于各鋼種和焊接結構本身特點的不同，可能出現(xiàn)各種裂紋，其中有焊縫的表面裂紋、內部裂紋，有熱影響區(qū)的橫向裂紋、縱向裂紋，有