低合金鋼的焊接

1、 常用金屬材料常用金屬材料 低合金鋼的焊接低合金鋼的焊接【學(xué)習目標】本內(nèi)容主要講解常用金屬材料的焊接【學(xué)習目標】本內(nèi)容主要講解常用金屬材料的焊接工藝等基礎(chǔ)知識，要求通過本內(nèi)容的學(xué)習，理解合金結(jié)工藝等基礎(chǔ)知識，要求通過本內(nèi)容的學(xué)習，理解合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接特點與焊接工藝。構(gòu)鋼的焊接特點與焊接工藝。綜合知識 低合金鋼的焊接 低合金鋼是在碳素鋼中添加總質(zhì)量分數(shù)不超過低合金鋼是在碳素鋼中添加總質(zhì)量分數(shù)不超過5%5%的各種合金元素，以提高鋼的強度、塑性、韌性、耐的各種合金元素，以提高鋼的強度、塑性、韌性、耐蝕性、耐熱性或其他特殊性能的鋼材。這些鋼種已廣蝕性、耐熱性或其他特殊性能的鋼材。這些鋼種已廣泛地用于船

2、舶、橋梁、鍋爐、壓力容器、管道、常規(guī)泛地用于船舶、橋梁、鍋爐、壓力容器、管道、常規(guī)和核能動力設(shè)備、各種車輛、重型機械、海洋和建筑和核能動力設(shè)備、各種車輛、重型機械、海洋和建筑中，目前已成為大型焊接結(jié)構(gòu)中最主要的結(jié)構(gòu)材料。中，目前已成為大型焊接結(jié)構(gòu)中最主要的結(jié)構(gòu)材料。對焊接生產(chǎn)中常用的一些低合金鋼來說，綜合考慮對焊接生產(chǎn)中常用的一些低合金鋼來說，綜合考慮了它們的性能和用途后，大致可分為兩大類了它們的性能和用途后，大致可分為兩大類: :一類是高一類是高強度鋼，它主要應(yīng)用在一些要求常規(guī)條件下能承受靜載強度鋼，它主要應(yīng)用在一些要求常規(guī)條件下能承受靜載和動載的機械零件和工程結(jié)構(gòu)；另一類是專用鋼，它主和動

3、載的機械零件和工程結(jié)構(gòu)；另一類是專用鋼，它主要用于一些特殊條件下工作的機械零件和工程結(jié)構(gòu)。高要用于一些特殊條件下工作的機械零件和工程結(jié)構(gòu)。高強度鋼包括的范圍很廣，凡是屈服點強度鋼包括的范圍很廣，凡是屈服點s295MPas295MPa、抗、抗拉強度拉強度b395MPab395MPa的鋼，均稱為高強度鋼。這類鋼中的鋼，均稱為高強度鋼。這類鋼中根據(jù)屈服點級別及熱處理狀態(tài)，一般又可分為三種類型：根據(jù)屈服點級別及熱處理狀態(tài)，一般又可分為三種類型：熱軋及正火鋼、低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼和中碳調(diào)質(zhì)鋼。熱軋及正火鋼、低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼和中碳調(diào)質(zhì)鋼。能力知識點1 熱軋及正火鋼的焊接 1.1.熱軋及正火鋼的焊接特點熱軋及正

4、火鋼的焊接特點以熱軋或正火狀態(tài)供貨和使用的鋼稱為熱軋及正火以熱軋或正火狀態(tài)供貨和使用的鋼稱為熱軋及正火鋼，包括熱軋鋼和正火鋼。這類鋼鋼，包括熱軋鋼和正火鋼。這類鋼ss295295490MPa490MPa，主要包括主要包括GB/TGB/T1591200815912008低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼中低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼中的的Q295Q295Q460Q460鋼。鋼。屈服強度為屈服強度為295295390MPa390MPa的低合金鋼大多屬于熱軋鋼，的低合金鋼大多屬于熱軋鋼，是靠合金元素錳的固溶強化作用獲得的高強度，其中是靠合金元素錳的固溶強化作用獲得的高強度，其中Q34Q345 5是國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的高強度鋼。是

5、國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的高強度鋼。Q345Q345又可分為又可分為A AE E五個五個質(zhì)量等級，其中質(zhì)量等級，其中Q345AQ345A相當于舊牌號的相當于舊牌號的16Mn16Mn，Q345CQ345C相當相當于鍋爐壓力容器用鋼中的于鍋爐壓力容器用鋼中的16Mng16Mng和和16MnR16MnR。 屈服強度大于屈服強度大于390MPa390MPa的低合金鋼一般需要在正火或正火加回火的低合金鋼一般需要在正火或正火加回火狀態(tài)下使用，如狀態(tài)下使用，如Q420Q420等。正火處理后形成的碳、氮化合物以細小質(zhì)點等。正火處理后形成的碳、氮化合物以細小質(zhì)點形式從固溶體中沉淀析出，在提高鋼材強度的同時，保證具有一定的

6、形式從固溶體中沉淀析出，在提高鋼材強度的同時，保證具有一定的塑性和韌性。塑性和韌性。 熱軋及正火鋼含有一定量的合金元素及微量合金化元素，其焊接熱軋及正火鋼含有一定量的合金元素及微量合金化元素，其焊接性與碳鋼的差別主要是焊接熱影響區(qū)組織與性能的變化對焊接熱輸入性與碳鋼的差別主要是焊接熱影響區(qū)組織與性能的變化對焊接熱輸入較敏感，熱影響區(qū)淬硬傾向增大，對氫致裂紋敏感性較大，含有碳、較敏感，熱影響區(qū)淬硬傾向增大，對氫致裂紋敏感性較大，含有碳、氮化合物形成元素的熱軋及正火鋼還存在再熱裂紋的危險等。但總體氮化合物形成元素的熱軋及正火鋼還存在再熱裂紋的危險等。但總體來看焊接性還是比較好的，只有在掌握各種不同

7、熱軋及正火鋼焊接性來看焊接性還是比較好的，只有在掌握各種不同熱軋及正火鋼焊接性特點和規(guī)律的基礎(chǔ)上，才能制訂正確的焊接工藝，保證焊接質(zhì)量。特點和規(guī)律的基礎(chǔ)上，才能制訂正確的焊接工藝，保證焊接質(zhì)量。 (1)(1)焊接熱影響區(qū)組織與性能變化依據(jù)焊接熱影響區(qū)被加熱的峰值溫度不焊接熱影響區(qū)組織與性能變化依據(jù)焊接熱影響區(qū)被加熱的峰值溫度不同，焊接熱影響區(qū)可分為熔合區(qū)、粗晶區(qū)、細晶區(qū)、不完全相變區(qū)及回火區(qū)。不同，焊接熱影響區(qū)可分為熔合區(qū)、粗晶區(qū)、細晶區(qū)、不完全相變區(qū)及回火區(qū)。不同部位熱影響區(qū)組織與性能取決于鋼的化學(xué)成分和焊接時加熱和冷卻的速度。如同部位熱影響區(qū)組織與性能取決于鋼的化學(xué)成分和焊接時加熱和冷卻的

8、速度。如果焊接冷卻速度控制不當，焊接熱影響區(qū)局部區(qū)域?qū)a(chǎn)生淬硬或脆性組織，導(dǎo)致果焊接冷卻速度控制不當，焊接熱影響區(qū)局部區(qū)域?qū)a(chǎn)生淬硬或脆性組織，導(dǎo)致抗裂性或韌性降低。粗晶區(qū)和不完全相變區(qū)是焊接接頭的兩個薄弱區(qū)?？沽研曰蝽g性降低。粗晶區(qū)和不完全相變區(qū)是焊接接頭的兩個薄弱區(qū)。熱軋鋼焊接時，如果焊接熱輸入過大，粗晶區(qū)將因晶粒嚴重長大或出現(xiàn)魏氏熱軋鋼焊接時，如果焊接熱輸入過大，粗晶區(qū)將因晶粒嚴重長大或出現(xiàn)魏氏體組織等而降低韌性；如果焊接熱輸入過小，由于粗晶區(qū)組織中馬氏體比例增大體組織等而降低韌性；如果焊接熱輸入過小，由于粗晶區(qū)組織中馬氏體比例增大而降低韌性。正火鋼焊接時，粗晶區(qū)組織性能受焊接熱輸入的影

9、響更為顯著，如而降低韌性。正火鋼焊接時，粗晶區(qū)組織性能受焊接熱輸入的影響更為顯著，如果熱輸入較大，粗晶區(qū)將產(chǎn)生粗大的粒狀貝氏體、上貝氏體組織而導(dǎo)致粗晶區(qū)韌果熱輸入較大，粗晶區(qū)將產(chǎn)生粗大的粒狀貝氏體、上貝氏體組織而導(dǎo)致粗晶區(qū)韌性的顯著降低。焊接熱影響區(qū)的不完全相變區(qū)在焊接加熱時組織脆化，防止不完性的顯著降低。焊接熱影響區(qū)的不完全相變區(qū)在焊接加熱時組織脆化，防止不完全相變區(qū)組織脆化的措施是控制焊接冷卻速度，避免脆硬的馬氏體產(chǎn)生。全相變區(qū)組織脆化的措施是控制焊接冷卻速度，避免脆硬的馬氏體產(chǎn)生。(2)(2)熱應(yīng)變脆化熱應(yīng)變脆化是焊接過程中在熱和應(yīng)熱應(yīng)變脆化熱應(yīng)變脆化是焊接過程中在熱和應(yīng)變的同時作用下產(chǎn)

10、生的一種應(yīng)變時效，它是由固溶的變的同時作用下產(chǎn)生的一種應(yīng)變時效，它是由固溶的氮所引起的，一般認為在氮所引起的，一般認為在200200400400時最為明顯，大時最為明顯，大多發(fā)生在固溶含氮的低碳鋼和強度較低的低合金鋼中。多發(fā)生在固溶含氮的低碳鋼和強度較低的低合金鋼中。消除熱應(yīng)變脆化的有效措施是進行焊后熱處理，經(jīng)消除熱應(yīng)變脆化的有效措施是進行焊后熱處理，經(jīng)600600左右的消除應(yīng)力退火后，材料的韌性可恢復(fù)到原有左右的消除應(yīng)力退火后，材料的韌性可恢復(fù)到原有水平。比如水平。比如Q345Q345和和Q420(15MnVN)Q420(15MnVN)焊后都有一定的熱應(yīng)焊后都有一定的熱應(yīng)變脆化傾向，經(jīng)變脆化

11、傾向，經(jīng)6006001h1h退火處理后，韌性基本恢復(fù)退火處理后，韌性基本恢復(fù)正常。正常。 (3)(3)焊接裂紋焊接裂紋1)1)焊接氫致裂紋：焊接氫致裂紋通常稱為焊接冷裂紋或延遲裂紋，是危害焊接氫致裂紋：焊接氫致裂紋通常稱為焊接冷裂紋或延遲裂紋，是危害最為嚴重的工藝缺陷，它常常是焊接結(jié)構(gòu)失效破壞的主要原因。熱軋及正火鋼最為嚴重的工藝缺陷，它常常是焊接結(jié)構(gòu)失效破壞的主要原因。熱軋及正火鋼焊接時產(chǎn)生的氫致裂紋主要發(fā)生在焊接熱影響區(qū)，有時也出現(xiàn)在焊縫金屬中。焊接時產(chǎn)生的氫致裂紋主要發(fā)生在焊接熱影響區(qū)，有時也出現(xiàn)在焊縫金屬中。生成焊接冷裂紋的三個要素中與材料有關(guān)的是淬硬組織。熱軋及正火鋼中由于生成焊接冷

12、裂紋的三個要素中與材料有關(guān)的是淬硬組織。熱軋及正火鋼中由于加入了一定的合金元素，淬硬傾向比低碳鋼要稍大些，如加入了一定的合金元素，淬硬傾向比低碳鋼要稍大些，如Q345Q345鋼、鋼、Q390Q390鋼焊接鋼焊接時，快速冷卻可能出現(xiàn)淬硬的馬氏體組織，冷裂傾向增大。但由于熱軋鋼的碳時，快速冷卻可能出現(xiàn)淬硬的馬氏體組織，冷裂傾向增大。但由于熱軋鋼的碳當量比較低，通常冷裂傾向不大，但在環(huán)境溫度很低或鋼板厚度大時應(yīng)采取工當量比較低，通常冷裂傾向不大，但在環(huán)境溫度很低或鋼板厚度大時應(yīng)采取工藝措施防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生。正火鋼合金元素含量較高，焊接熱影響區(qū)藝措施防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生。正火鋼合金元素含量較高，焊

13、接熱影響區(qū)紋的紋的產(chǎn)生。正火鋼合金元素含量較高，焊接熱影響區(qū)的淬硬傾向有所增加。對強度產(chǎn)生。正火鋼合金元素含量較高，焊接熱影響區(qū)的淬硬傾向有所增加。對強度級別及碳當量較低的正火鋼，冷裂傾向不大，但隨著強度級別及板厚的增加，級別及碳當量較低的正火鋼，冷裂傾向不大，但隨著強度級別及板厚的增加，其淬硬性及冷裂傾向都隨之增大，需要采取控制焊接熱輸入、降低含氫量、預(yù)其淬硬性及冷裂傾向都隨之增大，需要采取控制焊接熱輸入、降低含氫量、預(yù)熱和及時后熱等措施，以防止冷裂紋的產(chǎn)生。熱和及時后熱等措施，以防止冷裂紋的產(chǎn)生。2)2)焊接熱裂紋：與碳素鋼相比，熱軋及正火鋼的焊接熱裂紋：與碳素鋼相比，熱軋及正火鋼的wCw

14、C、wSwS較低，較低，且且wMnwMn較高，其熱裂紋傾向較小。但有時也會在焊縫中出現(xiàn)熱裂紋，較高，其熱裂紋傾向較小。但有時也會在焊縫中出現(xiàn)熱裂紋，如厚壁壓力容器焊接生產(chǎn)中，在多層多道埋弧焊焊縫的根部、焊道如厚壁壓力容器焊接生產(chǎn)中，在多層多道埋弧焊焊縫的根部、焊道或靠近坡口邊緣的高稀釋率焊道中易出現(xiàn)焊縫金屬熱裂紋?；蚩拷驴谶吘壍母呦♂屄屎傅乐幸壮霈F(xiàn)焊縫金屬熱裂紋。 采用采用MnMn、SiSi含量較高的焊接材料，減小焊接熱輸入，減少母材在焊縫中的熔含量較高的焊接材料，減小焊接熱輸入，減少母材在焊縫中的熔合比，增大焊縫成形系數(shù)合比，增大焊縫成形系數(shù)( (即焊即焊縫寬度與高度之比縫寬度與高度之比)

15、，有利于防止焊縫，有利于防止焊縫金屬的熱裂紋。金屬的熱裂紋。 3)3)消除應(yīng)力裂紋：熱軋及正火鋼焊接接頭中的消除應(yīng)消除應(yīng)力裂紋：熱軋及正火鋼焊接接頭中的消除應(yīng)力裂紋也稱為再熱裂紋，出現(xiàn)在焊后消除應(yīng)力熱處理過力裂紋也稱為再熱裂紋，出現(xiàn)在焊后消除應(yīng)力熱處理過程中。再熱裂紋一般都出現(xiàn)在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，有時程中。再熱裂紋一般都出現(xiàn)在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，有時也在焊縫金屬中出現(xiàn)。可以通過提高預(yù)熱溫度或焊后及也在焊縫金屬中出現(xiàn)?？梢酝ㄟ^提高預(yù)熱溫度或焊后及時進行后熱等措施，有效地防止消除應(yīng)力裂紋。時進行后熱等措施，有效地防止消除應(yīng)力裂紋。 4) 4)層狀撕裂：大型厚板焊接結(jié)構(gòu)層狀撕裂：大型厚板焊接結(jié)構(gòu)( (

16、如海洋工程、核反如海洋工程、核反應(yīng)堆及船舶等應(yīng)堆及船舶等) )焊接時，如在鋼材厚度方向承受較大的拉焊接時，如在鋼材厚度方向承受較大的拉伸應(yīng)力，可能沿鋼材軋制方向發(fā)生階梯狀的層狀撕裂。伸應(yīng)力，可能沿鋼材軋制方向發(fā)生階梯狀的層狀撕裂。這種裂紋常出現(xiàn)于要求熔透的角接接頭或丁字接頭中。這種裂紋常出現(xiàn)于要求熔透的角接接頭或丁字接頭中。選用抗層狀撕裂鋼，改善接頭型式以減緩鋼板選用抗層狀撕裂鋼，改善接頭型式以減緩鋼板Z Z向的應(yīng)力向的應(yīng)力應(yīng)變，在滿足產(chǎn)品使用要求的前提下，選用強度級別較應(yīng)變，在滿足產(chǎn)品使用要求的前提下，選用強度級別較低的焊接材料或采用低強焊材預(yù)堆邊，采用預(yù)熱及降氫低的焊接材料或采用低強焊材預(yù)

17、堆邊，采用預(yù)熱及降氫等措施都有利于防止層狀撕裂。等措施都有利于防止層狀撕裂。2.2.焊接方法的選擇焊接方法的選擇熱軋及正火鋼可采用焊條電弧焊、熔化極氣體保護熱軋及正火鋼可采用焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、電渣焊等常用的方法焊接。焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、電渣焊等常用的方法焊接。具體選用何種焊接方法取決于所焊產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、板厚、具體選用何種焊接方法取決于所焊產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、板厚、對性能的要求及生產(chǎn)條件等。其中焊條電弧焊、埋弧焊、對性能的要求及生產(chǎn)條件等。其中焊條電弧焊、埋弧焊、實心焊絲及藥芯焊絲實心焊絲及藥芯焊絲CO2CO2氣體保護焊是常用的焊接方法。氣體保護焊是常用的焊接方法。3.

18、3.焊接材料的選擇焊接材料的選擇熱軋及正火鋼的焊接材料選擇首先應(yīng)保證焊縫金屬熱軋及正火鋼的焊接材料選擇首先應(yīng)保證焊縫金屬的強度、塑性、韌性達到產(chǎn)品的技術(shù)要求，同時還應(yīng)該的強度、塑性、韌性達到產(chǎn)品的技術(shù)要求，同時還應(yīng)該考慮抗裂性及焊接生產(chǎn)效率等。考慮抗裂性及焊接生產(chǎn)效率等。 3.3.焊接材料的選擇焊接材料的選擇熱軋及正火鋼的焊接材料選擇首先應(yīng)保證焊縫金屬的熱軋及正火鋼的焊接材料選擇首先應(yīng)保證焊縫金屬的強度、塑性、韌性達到產(chǎn)品的技術(shù)要求，同時還應(yīng)該考慮強度、塑性、韌性達到產(chǎn)品的技術(shù)要求，同時還應(yīng)該考慮抗裂性及焊接生產(chǎn)效率等。抗裂性及焊接生產(chǎn)效率等。 (1)(1)根據(jù)產(chǎn)品對焊縫性能要求選擇焊接材料熱

19、軋及根據(jù)產(chǎn)品對焊縫性能要求選擇焊接材料熱軋及正火鋼焊接時，一般應(yīng)選擇與母材強度相當?shù)暮附硬牧希痄摵附訒r，一般應(yīng)選擇與母材強度相當?shù)暮附硬牧?，必須綜合考慮焊縫金屬的韌性、塑性及強度，只要焊縫強必須綜合考慮焊縫金屬的韌性、塑性及強度，只要焊縫強度或焊接接頭的實際強度不低于產(chǎn)品要求即可。度或焊接接頭的實際強度不低于產(chǎn)品要求即可。(2)(2)選擇焊接材料時，還要考慮工藝條件的影響如選擇焊接材料時，還要考慮工藝條件的影響如坡口和接頭形式，焊后加工工藝等。坡口和接頭形式，焊后加工工藝等。(2)(2)選擇焊接材料時，還要考慮工藝條件的影響如選擇焊接材料時，還要考慮工藝條件的影響如坡口和接頭形式，焊后加工

20、工藝等。坡口和接頭形式，焊后加工工藝等。1)1)坡口和接頭形式的影響。采用同一焊接材料焊坡口和接頭形式的影響。采用同一焊接材料焊同一鋼種時，如果坡口形式不同，則焊縫性能各異。同一鋼種時，如果坡口形式不同，則焊縫性能各異。如用如用HJ431HJ431焊劑進行焊劑進行Q345Q345鋼埋弧焊不開坡口直邊對接焊鋼埋弧焊不開坡口直邊對接焊時，由于母材溶入焊縫金屬較多，此時采用合金成分時，由于母材溶入焊縫金屬較多，此時采用合金成分較低的較低的H08AH08A焊絲配合焊絲配合HJ431HJ431，即可滿足焊縫力學(xué)性能要，即可滿足焊縫力學(xué)性能要求；但如焊接求；但如焊接Q345Q345鋼厚板開坡口對接接頭時。

21、如仍用鋼厚板開坡口對接接頭時。如仍用H H08A-HJ43108A-HJ431組合，則因母材熔合比小，而使焊縫強度偏組合，則因母材熔合比小，而使焊縫強度偏低。此時應(yīng)采用合金成分較高的低。此時應(yīng)采用合金成分較高的H08MnAH08MnA、H10Mn2H10Mn2等焊等焊絲與絲與J431J431組合。組合。 2) 2)焊后加工工藝的影響。對于焊后經(jīng)受熱卷或熱處理時，必焊后加工工藝的影響。對于焊后經(jīng)受熱卷或熱處理時，必須考慮焊縫金屬經(jīng)受高溫熱處須考慮焊縫金屬經(jīng)受高溫熱處后對其性能的影響。應(yīng)保證焊縫熱后對其性能的影響。應(yīng)保證焊縫熱處理后仍具有所要求的強度、塑性和韌性，這時也應(yīng)選用合金成處理后仍具有所要

22、求的強度、塑性和韌性，這時也應(yīng)選用合金成分較高的焊接材料。對于焊后經(jīng)受冷卷或冷沖壓的焊件，則要求分較高的焊接材料。對于焊后經(jīng)受冷卷或冷沖壓的焊件，則要求焊縫具有較高的塑性。焊縫具有較高的塑性。 (3)(3)對于厚板、拘束度大及冷裂傾向大的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)選用超低氫對于厚板、拘束度大及冷裂傾向大的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)選用超低氫焊接材料，以提高抗裂性能，降低預(yù)熱溫度。厚板、大拘束度焊件，第焊接材料，以提高抗裂性能，降低預(yù)熱溫度。厚板、大拘束度焊件，第一層打底焊縫最容易產(chǎn)生裂紋，此時可選用強度稍低、塑性、韌性良好一層打底焊縫最容易產(chǎn)生裂紋，此時可選用強度稍低、塑性、韌性良好的低氫或超低氫型焊接材料。的低氫或超低氫型

23、焊接材料。(4)(4)對于重要的焊接產(chǎn)品如海上采油平臺、壓力容器及船舶等，對于重要的焊接產(chǎn)品如海上采油平臺、壓力容器及船舶等，為確保產(chǎn)品使用的安全性，焊縫應(yīng)具有優(yōu)良的低溫沖擊韌度和斷裂韌度，為確保產(chǎn)品使用的安全性，焊縫應(yīng)具有優(yōu)良的低溫沖擊韌度和斷裂韌度，應(yīng)選用高韌性焊接材料，如高堿度焊劑、高韌性焊絲、焊條、高純度的應(yīng)選用高韌性焊接材料，如高堿度焊劑、高韌性焊絲、焊條、高純度的保護氣體并采用保護氣體并采用Ar+CO2Ar+CO2混合氣體保護焊等?；旌蠚怏w保護焊等。(5)(5)為提高生產(chǎn)率可選用高效鐵粉焊條、重力焊條、高熔敷率的為提高生產(chǎn)率可選用高效鐵粉焊條、重力焊條、高熔敷率的藥芯焊絲及高速焊劑

24、等，立角焊時可用立向下焊條等。藥芯焊絲及高速焊劑等，立角焊時可用立向下焊條等。(6)(6)為改善衛(wèi)生條件在通風不良的產(chǎn)品中焊接時為改善衛(wèi)生條件在通風不良的產(chǎn)品中焊接時( (如船倉、壓力容如船倉、壓力容器等器等) )，宜采用低塵低毒焊條。，宜采用低塵低毒焊條。4.4.焊接工藝要點焊接工藝要點(1)(1)焊前準備焊前準備主要包括坡口的制備、焊接焊前準備焊前準備主要包括坡口的制備、焊接材料烘干處理、預(yù)熱及層間溫度控制、定位焊等方面。材料烘干處理、預(yù)熱及層間溫度控制、定位焊等方面。1)1)坡口的制備。坡口的制備。熱軋及正火鋼可以用冷加工和熱切割方法下料和加熱軋及正火鋼可以用冷加工和熱切割方法下料和加工

25、坡口工坡口, ,如剪切、氣割、碳弧氣刨、等離子切割等。強度如剪切、氣割、碳弧氣刨、等離子切割等。強度等級較高的鋼，雖然在熱切割邊緣會形成淬硬層，但在等級較高的鋼，雖然在熱切割邊緣會形成淬硬層，但在后續(xù)的焊接時可熔入焊縫而不會影響焊接質(zhì)量，因此切后續(xù)的焊接時可熔入焊縫而不會影響焊接質(zhì)量，因此切割前一般不需要預(yù)熱，切割后可直接焊接而不必機械加割前一般不需要預(yù)熱，切割后可直接焊接而不必機械加工。工。2)2)焊接材料需按規(guī)定進行烘干處理。焊接材料需按規(guī)定進行烘干處理。3)3)預(yù)熱及層間溫度。預(yù)熱及層間溫度。預(yù)熱可以控制焊接冷卻速度，減少或避免熱影響區(qū)預(yù)熱可以控制焊接冷卻速度，減少或避免熱影響區(qū)中淬硬馬

26、氏體的產(chǎn)生，降低熱影響區(qū)硬度，同時還可以中淬硬馬氏體的產(chǎn)生，降低熱影響區(qū)硬度，同時還可以降低焊接應(yīng)力，并有助于氫從焊接接頭中逸出，因此，降低焊接應(yīng)力，并有助于氫從焊接接頭中逸出，因此，預(yù)熱是防止焊接氫致裂紋產(chǎn)生的有效措施，但預(yù)熱常常預(yù)熱是防止焊接氫致裂紋產(chǎn)生的有效措施，但預(yù)熱常常惡化勞動條件，使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，不合理的、過高的惡化勞動條件，使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，不合理的、過高的預(yù)熱和焊道溫度還會損害焊接接頭的性能。因此，焊前預(yù)熱和焊道溫度還會損害焊接接頭的性能。因此，焊前是否需要預(yù)熱、選取合理的預(yù)熱溫度，都需要認真考慮是否需要預(yù)熱、選取合理的預(yù)熱溫度，都需要認真考慮或通過試驗確定?；蛲ㄟ^試驗確定。

27、影響預(yù)熱溫度主要因素有鋼材的成分影響預(yù)熱溫度主要因素有鋼材的成分( (碳當量碳當量) )、板厚、焊件結(jié)、板厚、焊件結(jié)構(gòu)形狀和拘束度、環(huán)境溫度、所采用的焊接材料的含氫量。構(gòu)形狀和拘束度、環(huán)境溫度、所采用的焊接材料的含氫量。表表5-105-10中推薦了不同強度級別的熱軋及正火低合金高強鋼的焊中推薦了不同強度級別的熱軋及正火低合金高強鋼的焊接預(yù)熱溫度，供參考。對于厚板多道多層焊，為了促進焊接區(qū)氫的接預(yù)熱溫度，供參考。對于厚板多道多層焊，為了促進焊接區(qū)氫的逸出，防止焊接過程中氫致裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)控制焊道間溫度不低于逸出，防止焊接過程中氫致裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)控制焊道間溫度不低于預(yù)熱溫度，進行必要的中間消氫熱處

28、理。預(yù)熱溫度，進行必要的中間消氫熱處理。 4)4)定位焊。定位焊。在定位焊時，使用與正式焊接時完全相同的焊條，在定位焊時，使用與正式焊接時完全相同的焊條，要嚴格遵守焊接工藝規(guī)程。對定位焊縫的長度、截面積要嚴格遵守焊接工藝規(guī)程。對定位焊縫的長度、截面積及間隔長度也應(yīng)有規(guī)定，必要時應(yīng)進行預(yù)熱。定位焊后及間隔長度也應(yīng)有規(guī)定，必要時應(yīng)進行預(yù)熱。定位焊后應(yīng)仔細檢查，發(fā)現(xiàn)裂紋應(yīng)鏟掉重焊。為了降低應(yīng)力，防應(yīng)仔細檢查，發(fā)現(xiàn)裂紋應(yīng)鏟掉重焊。為了降低應(yīng)力，防止定位焊縫開裂，應(yīng)盡量避免強行裝配。止定位焊縫開裂，應(yīng)盡量避免強行裝配。(2)(2)焊接熱輸入的確定焊接熱輸入的變化將改變焊焊接熱輸入的確定焊接熱輸入的變化將

29、改變焊接冷卻速度，從而影響焊縫金屬及熱影響區(qū)的組織成份，接冷卻速度，從而影響焊縫金屬及熱影響區(qū)的組織成份，并最終影響焊接接頭的力學(xué)性能及抗裂性。因此為了確保并最終影響焊接接頭的力學(xué)性能及抗裂性。因此為了確保焊縫金屬的韌性，不宜采用過大的焊接熱輸入。施焊時盡焊縫金屬的韌性，不宜采用過大的焊接熱輸入。施焊時盡量不用橫向擺動和挑弧焊接，推薦采用多層窄焊道焊接。量不用橫向擺動和挑弧焊接，推薦采用多層窄焊道焊接。熱軋鋼可以適應(yīng)較大的焊接熱輸入。含碳量較低的熱軋鋼可以適應(yīng)較大的焊接熱輸入。含碳量較低的熱軋鋼熱軋鋼(09Mn2(09Mn2、09MnNb09MnNb等等) )以及含碳量偏低的以及含碳量偏低的1

30、6Mn16Mn鋼焊接鋼焊接時，焊接熱輸入沒有嚴格的限制，因為這些鋼焊接熱影時，焊接熱輸入沒有嚴格的限制，因為這些鋼焊接熱影響區(qū)的脆化及冷裂傾向較小。但是，當焊接含碳量偏高響區(qū)的脆化及冷裂傾向較小。但是，當焊接含碳量偏高的的16Mn16Mn鋼時，為降低淬硬傾向，防止冷裂紋的產(chǎn)生，焊鋼時，為降低淬硬傾向，防止冷裂紋的產(chǎn)生，焊接熱輸入應(yīng)偏大一些。接熱輸入應(yīng)偏大一些。 含含V V、NbNb、TiTi微合金化元素的鋼微合金化元素的鋼種，為降低熱影響區(qū)粗晶區(qū)的脆化，確保焊接熱影響區(qū)種，為降低熱影響區(qū)粗晶區(qū)的脆化，確保焊接熱影響區(qū)具有優(yōu)良的低溫韌度，應(yīng)選擇較小的焊接熱輸入。具有優(yōu)良的低溫韌度，應(yīng)選擇較小的焊

31、接熱輸入。碳及合金元素含量較高、屈服強度為碳及合金元素含量較高、屈服強度為490MPa490MPa的正火的正火鋼，如鋼，如18MnMoNb18MnMoNb等。選擇熱輸入時既要考慮鋼種的淬硬等。選擇熱輸入時既要考慮鋼種的淬硬傾向，同時也要兼顧熱影響區(qū)粗晶區(qū)的過熱傾向。一般傾向，同時也要兼顧熱影響區(qū)粗晶區(qū)的過熱傾向。一般為了確保熱影響區(qū)的韌性，應(yīng)選擇較小的熱輸入，同時為了確保熱影響區(qū)的韌性，應(yīng)選擇較小的熱輸入，同時采用低氫焊接方法配合適當?shù)念A(yù)熱或及時的焊后消氫處采用低氫焊接方法配合適當?shù)念A(yù)熱或及時的焊后消氫處理來防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生。理來防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生。 (3)(3)焊接后熱、消氫處理及焊后

32、熱處理焊接后熱、消氫處理及焊后熱處理1)1)焊接后熱及消氫處理。焊接后熱及消氫處理。焊接后熱是指焊接結(jié)束或焊完一條焊縫后，將焊件或焊接區(qū)立即加熱到焊接后熱是指焊接結(jié)束或焊完一條焊縫后，將焊件或焊接區(qū)立即加熱到15150 0250250范圍內(nèi)，并保溫一段時間；而消氫處理則是在范圍內(nèi)，并保溫一段時間；而消氫處理則是在300300400400加熱溫度范加熱溫度范圍內(nèi)保溫一段時間。兩種處理的目的都是加速焊接接頭中氫的擴散逸出，消氫圍內(nèi)保溫一段時間。兩種處理的目的都是加速焊接接頭中氫的擴散逸出，消氫處理效果比后熱更好。焊后及時后熱及消氫處理是防止焊接冷裂紋的有效措施處理效果比后熱更好。焊后及時后熱及消氫

33、處理是防止焊接冷裂紋的有效措施之一，特別是對于氫致裂紋敏感性較強的之一，特別是對于氫致裂紋敏感性較強的14MnMoV14MnMoV、18MnMoNb18MnMoNb等鋼厚板焊接接等鋼厚板焊接接頭，采用這一工藝不僅可以降低預(yù)熱溫度、減輕焊工勞動強度，而且還可以采頭，采用這一工藝不僅可以降低預(yù)熱溫度、減輕焊工勞動強度，而且還可以采用較低的焊接熱輸入，使焊接接頭獲得良好的綜合力學(xué)性能。對于厚度超過用較低的焊接熱輸入，使焊接接頭獲得良好的綜合力學(xué)性能。對于厚度超過100100mmmm的厚壁壓力容器及其他重要的產(chǎn)品構(gòu)件，焊接過程中，應(yīng)至少進行的厚壁壓力容器及其他重要的產(chǎn)品構(gòu)件，焊接過程中，應(yīng)至少進行2

34、23 3次中次中間消氫處理，以防止因厚板多道多層焊中氫的積聚而導(dǎo)致的氫致裂紋。間消氫處理，以防止因厚板多道多層焊中氫的積聚而導(dǎo)致的氫致裂紋。 2)2)焊后熱處理。焊后熱處理。熱軋、控軋控冷及正火鋼一般焊后不進行熱處理。電熱軋、控軋控冷及正火鋼一般焊后不進行熱處理。電渣焊的焊縫及熱影響區(qū)晶粒粗大，焊后必須進行正火處理渣焊的焊縫及熱影響區(qū)晶粒粗大，焊后必須進行正火處理以細化晶粒。以細化晶粒。厚壁高壓容器、要求抗應(yīng)力腐蝕的容器、要求尺寸穩(wěn)厚壁高壓容器、要求抗應(yīng)力腐蝕的容器、要求尺寸穩(wěn)定性的焊接結(jié)構(gòu)，焊后需要進行消除應(yīng)力處理。此外，對定性的焊接結(jié)構(gòu)，焊后需要進行消除應(yīng)力處理。此外，對于冷裂紋傾向大的高

35、強鋼，也要求焊后及時進行消除應(yīng)力于冷裂紋傾向大的高強鋼，也要求焊后及時進行消除應(yīng)力處理。幾種低合金高強度鋼的不同焊后熱處理的推薦參數(shù)處理。幾種低合金高強度鋼的不同焊后熱處理的推薦參數(shù)見表見表5-105-10。能力知識頂2 低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的焊接1.1.低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼一般具有較高的屈服強度低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼一般具有較高的屈服強度(450(45098980MPa)0MPa)、良好的塑性、韌性、及耐磨、耐蝕性能。根據(jù)用、良好的塑性、韌性、及耐磨、耐蝕性能。根據(jù)用途不同，采用不同合金成分及不同熱處理制度，可以獲得途不同，采用不同合金成分及不同熱處理制

36、度，可以獲得具有不同綜合性能的低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼。具有不同綜合性能的低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼。低碳調(diào)質(zhì)鋼的低碳調(diào)質(zhì)鋼的wCwC一般不超過一般不超過.2.2，與中碳調(diào)質(zhì)鋼相比有較好，與中碳調(diào)質(zhì)鋼相比有較好的焊接性。但要成功焊接這類鋼，必須掌握這類鋼的焊接性特點，擬的焊接性。但要成功焊接這類鋼，必須掌握這類鋼的焊接性特點，擬定正確的焊接工藝，并且嚴格實施。這類鋼焊接性的主要特點是，在定正確的焊接工藝，并且嚴格實施。這類鋼焊接性的主要特點是，在焊接熱影響區(qū)，特別是焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)有產(chǎn)生冷裂紋和韌性下焊接熱影響區(qū)，特別是焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)有產(chǎn)生冷裂紋和韌性下降的傾向。為了可靠地防止冷裂紋的產(chǎn)生，還必須嚴格

37、控制焊接時的降的傾向。為了可靠地防止冷裂紋的產(chǎn)生，還必須嚴格控制焊接時的氫源和選擇合適的焊接方法及焊接參數(shù)。一般低碳調(diào)質(zhì)鋼，因為鋼中氫源和選擇合適的焊接方法及焊接參數(shù)。一般低碳調(diào)質(zhì)鋼，因為鋼中的的C C、S S含量都比較低，而含量都比較低，而MnMn含量及含量及Mn/SMn/S又較高，熱裂傾向較小。如果又較高，熱裂傾向較小。如果鋼中的鋼中的C C、S S含量較高或含量較高或Mn/SMn/S低時，則熱裂傾向增大，采用小熱輸入的低時，則熱裂傾向增大，采用小熱輸入的焊接參數(shù)，控制熔池形狀，可以防止這種裂紋的產(chǎn)生。焊接參數(shù)，控制熔池形狀，可以防止這種裂紋的產(chǎn)生。 2. 2.低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼焊接方法的選

38、擇低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼焊接方法的選擇低碳調(diào)質(zhì)鋼最常用的焊接方法有焊條電弧焊、熔化低碳調(diào)質(zhì)鋼最常用的焊接方法有焊條電弧焊、熔化極氣體保護焊、埋弧焊及鎢極氬弧焊。采用上述各種電極氣體保護焊、埋弧焊及鎢極氬弧焊。采用上述各種電弧焊方法，用一般焊接參數(shù)，焊接接頭的冷卻速度較高，弧焊方法，用一般焊接參數(shù)，焊接接頭的冷卻速度較高，使低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接熱影響區(qū)的力學(xué)性能接近鋼在調(diào)質(zhì)狀使低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接熱影響區(qū)的力學(xué)性能接近鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的力學(xué)性能，因而不需要進行焊后熱處理。窄間隙態(tài)下的力學(xué)性能，因而不需要進行焊后熱處理。窄間隙雙絲埋弧焊工藝，由于焊絲細、焊接熱輸入不高，也已雙絲埋弧焊工藝，由于焊絲細、焊接熱輸入不高，

39、也已成功地應(yīng)用于低碳調(diào)質(zhì)鋼壓力容器的焊接。成功地應(yīng)用于低碳調(diào)質(zhì)鋼壓力容器的焊接。3.3.焊接材料的選擇焊接材料的選擇焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼時焊接材料的選用原則一般按等強原則，與熱軋焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼時焊接材料的選用原則一般按等強原則，與熱軋及正火鋼的選擇基本一樣。由于低碳調(diào)質(zhì)鋼產(chǎn)生冷裂紋的傾向較大，及正火鋼的選擇基本一樣。由于低碳調(diào)質(zhì)鋼產(chǎn)生冷裂紋的傾向較大，因此，嚴格控制焊接材料中的氫是十分重要的。用于低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊因此，嚴格控制焊接材料中的氫是十分重要的。用于低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊條應(yīng)是低氫型或超低氫型焊條。焊前必須按照生產(chǎn)廠規(guī)定的，或工藝條應(yīng)是低氫型或超低氫型焊條。焊前必須按照生產(chǎn)廠規(guī)定的，或工藝規(guī)程中規(guī)定的

40、烘干條件進行再烘干。烘干后的焊條應(yīng)立即存放在低溫規(guī)程中規(guī)定的烘干條件進行再烘干。烘干后的焊條應(yīng)立即存放在低溫干燥的焊條保溫筒內(nèi)，隨用隨取。表干燥的焊條保溫筒內(nèi)，隨用隨取。表5-115-11為幾種用于低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊為幾種用于低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊條電弧焊用焊條，熔化極氣體保護焊焊絲及保護氣體。條電弧焊用焊條，熔化極氣體保護焊焊絲及保護氣體。 4.4.焊接工藝要點焊接工藝要點(1)(1)焊前準備焊前要做焊接坡口的準備、焊接材料的烘干處理、焊前準備焊前要做焊接坡口的準備、焊接材料的烘干處理、預(yù)熱三方面準備工作。預(yù)熱三方面準備工作。1)1)坡口的制備。坡口的制備。合理的接頭設(shè)計、良好的坡口加工、裝配與焊接質(zhì)量

41、，才能保合理的接頭設(shè)計、良好的坡口加工、裝配與焊接質(zhì)量，才能保證低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的優(yōu)良性能得以發(fā)揮。接頭設(shè)計時，應(yīng)考慮焊接證低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的優(yōu)良性能得以發(fā)揮。接頭設(shè)計時，應(yīng)考慮焊接操作和焊后檢驗的方便。不正確的焊縫位置能導(dǎo)致截面突變、未焊透、操作和焊后檢驗的方便。不正確的焊縫位置能導(dǎo)致截面突變、未焊透、未熔合、咬邊和焊瘤等缺陷，并造成缺口，引起應(yīng)力集中。一般來說，未熔合、咬邊和焊瘤等缺陷，并造成缺口，引起應(yīng)力集中。一般來說，對接焊縫比角焊縫更為合理，因為后者應(yīng)力集中系數(shù)大，并有明顯的對接焊縫比角焊縫更為合理，因為后者應(yīng)力集中系數(shù)大，并有明顯的缺口效應(yīng)，同時對接焊縫更便于進行射線或超聲波探傷。

42、坡口形式以缺口效應(yīng)，同時對接焊縫更便于進行射線或超聲波探傷。坡口形式以U U形或形或V V形為佳，為了降低焊接應(yīng)力，可采用雙形為佳，為了降低焊接應(yīng)力，可采用雙V V形或雙形或雙U U形坡口。形坡口。 低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的坡口可以用氣割切割，但切割邊緣的硬化低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的坡口可以用氣割切割，但切割邊緣的硬化層要通過加熱或機械加工消除。板厚小于層要通過加熱或機械加工消除。板厚小于100mm100mm時，切割前不需要預(yù)時，切割前不需要預(yù)熱；板厚熱；板厚100mm100mm時，應(yīng)進行時，應(yīng)進行100100150150預(yù)熱，然后切割。輕度等級預(yù)熱，然后切割。輕度等級較高的鋼，最好用機械切割或等離子弧切

43、割。較高的鋼，最好用機械切割或等離子弧切割。2)2)焊接材料按規(guī)定烘干處理。焊接材料按規(guī)定烘干處理。3)3)預(yù)熱。預(yù)熱。為了防止冷裂紋的產(chǎn)生，焊接低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼時，常常需要采為了防止冷裂紋的產(chǎn)生，焊接低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼時，常常需要采用預(yù)熱，一般在焊接低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼時都采用較低的預(yù)熱溫度用預(yù)熱，一般在焊接低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼時都采用較低的預(yù)熱溫度(2(200)00)。當預(yù)熱溫度過高時，不僅對防止冷裂紋沒有必要，反而使熱。當預(yù)熱溫度過高時，不僅對防止冷裂紋沒有必要，反而使熱影響區(qū)出現(xiàn)明顯的脆化，幾種低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的最低預(yù)熱溫度和層影響區(qū)出現(xiàn)明顯的脆化，幾種低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼的最低預(yù)熱溫度和層間溫度見

44、表間溫度見表5-125-12。 (2)(2)焊接熱輸入和焊接技術(shù)焊接熱輸入不僅影響焊焊接熱輸入和焊接技術(shù)焊接熱輸入不僅影響焊接熱影響區(qū)的性能，也影響焊縫金屬的性能。對許多焊接熱影響區(qū)的性能，也影響焊縫金屬的性能。對許多焊縫金屬來說，為獲得綜合的強度和韌性，需要獲得針狀縫金屬來說，為獲得綜合的強度和韌性，需要獲得針狀鐵素體組織，這種組織必須在較快的冷卻條件下才能獲鐵素體組織，這種組織必須在較快的冷卻條件下才能獲得。為了避免采用過大的熱輸入，不推薦采用大直徑的得。為了避免采用過大的熱輸入，不推薦采用大直徑的焊條或焊絲。只要可能，應(yīng)采用多層窄焊道焊縫，而不焊條或焊絲。只要可能，應(yīng)采用多層窄焊道焊縫，

45、而不采用橫向擺動的運條技術(shù)，這樣不僅可以使焊接熱影響采用橫向擺動的運條技術(shù)，這樣不僅可以使焊接熱影響區(qū)和焊縫金屬有較好的韌性，而且還可以減少焊接變形。區(qū)和焊縫金屬有較好的韌性，而且還可以減少焊接變形。 可以采用碳弧氣刨清理焊根，但必須嚴格控制熱輸入。可以采用碳弧氣刨清理焊根，但必須嚴格控制熱輸入。在碳弧氣刨以后，應(yīng)打磨清理氣刨表面后再施焊。在碳弧氣刨以后，應(yīng)打磨清理氣刨表面后再施焊。 對接接頭焊后，應(yīng)將余高打磨平才能使接頭有足夠的疲勞強度。角對接接頭焊后，應(yīng)將余高打磨平才能使接頭有足夠的疲勞強度。角接接頭容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低疲勞強度。角焊縫焊趾處的機械打磨、接接頭容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低疲勞強

46、度。角焊縫焊趾處的機械打磨、TITIG G重熔或錘擊強化都可以提高角接接頭的疲勞強度，但必須選擇適宜的打重熔或錘擊強化都可以提高角接接頭的疲勞強度，但必須選擇適宜的打磨、重熔或錘擊工藝。磨、重熔或錘擊工藝。(3)(3)焊后熱處理大多數(shù)低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼焊接構(gòu)件是在焊態(tài)下使用，焊后熱處理大多數(shù)低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼焊接構(gòu)件是在焊態(tài)下使用，除非在下述條件除非在下述條件進行焊后熱處理：進行焊后熱處理：1)焊后或冷加工后鋼的韌性過低；焊后或冷加工后鋼的韌性過低；2)焊后需進行高精度加工，要求保證結(jié)構(gòu)尺寸的穩(wěn)定性；焊后需進行高精度加工，要求保證結(jié)構(gòu)尺寸的穩(wěn)定性；3)焊接結(jié)構(gòu)承受應(yīng)力腐蝕。焊接結(jié)構(gòu)承受應(yīng)力腐蝕。許

47、多沉淀硬化型低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼在焊后熱處理中的焊接熱影響區(qū)會許多沉淀硬化型低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼在焊后熱處理中的焊接熱影響區(qū)會出現(xiàn)消除應(yīng)力裂紋。焊接時可通過降低退火溫度，進行適當?shù)念A(yù)熱或后熱出現(xiàn)消除應(yīng)力裂紋。焊接時可通過降低退火溫度，進行適當?shù)念A(yù)熱或后熱等措施，防止消除應(yīng)力裂紋的產(chǎn)生。等措施，防止消除應(yīng)力裂紋的產(chǎn)生。能力知識點3 中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接 1.1.中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點(1)(1)中碳調(diào)質(zhì)鋼的性能中碳調(diào)質(zhì)鋼的碳含量較高中碳調(diào)質(zhì)鋼的性能中碳調(diào)質(zhì)鋼的碳含量較高( (一般在一般在wC=0.wC=0.25%25%0.500.50) )，并含有較多的合金元素，如，并含有較多的合金元素，

48、如MnMn、SiSi、CrCr、NiNi、MoMo及及B B、V V、TiTi、AlAl等，以保證鋼的淬透性和防止回火脆性。這類鋼在調(diào)質(zhì)狀等，以保證鋼的淬透性和防止回火脆性。這類鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下具有良好的綜合性能，屈服強度高達態(tài)下具有良好的綜合性能，屈服強度高達8808801176MPa1176MPa。這類鋼的。這類鋼的淬透性很大淬透性很大, ,焊接性變差。焊接性變差。40Cr40Cr是一種廣泛應(yīng)用的鉻調(diào)質(zhì)鋼，它具有是一種廣泛應(yīng)用的鉻調(diào)質(zhì)鋼，它具有良好的綜合力學(xué)性能和較高的淬透性，具有較高的疲勞強度，常用良好的綜合力學(xué)性能和較高的淬透性，具有較高的疲勞強度，常用于制造較重要的、在交變載荷下工作的

49、零件，如焊接時遇到的齒輪于制造較重要的、在交變載荷下工作的零件，如焊接時遇到的齒輪和軸類。和軸類。35CrMoA35CrMoA和和35CrMoVA35CrMoVA鋼時都屬于鋼時都屬于Cr-MoCr-Mo鋼系統(tǒng)，它是在鋼基鋼系統(tǒng)，它是在鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一些中碳調(diào)質(zhì)鋼，具有良好的強度與韌性匹配。這礎(chǔ)上發(fā)展起來的一些中碳調(diào)質(zhì)鋼，具有良好的強度與韌性匹配。這類鋼主要用于制造氣輪機葉輪、主軸和發(fā)電機轉(zhuǎn)子等。類鋼主要用于制造氣輪機葉輪、主軸和發(fā)電機轉(zhuǎn)子等。 (2) (2)中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點中碳調(diào)質(zhì)鋼與低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼不同，中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接特點中碳調(diào)質(zhì)鋼與低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼不同，中碳調(diào)質(zhì)鋼焊后的淬火組織是

50、硬脆的高碳馬氏體，不僅冷裂紋的敏感中碳調(diào)質(zhì)鋼焊后的淬火組織是硬脆的高碳馬氏體，不僅冷裂紋的敏感性大，而且焊后若不經(jīng)熱處理時，熱影響區(qū)性能達不到原來母材的性性大，而且焊后若不經(jīng)熱處理時，熱影響區(qū)性能達不到原來母材的性能。因此，這類鋼一般是在退火狀態(tài)下焊接，焊后通過整體調(diào)質(zhì)處理能。因此，這類鋼一般是在退火狀態(tài)下焊接，焊后通過整體調(diào)質(zhì)處理才能獲得性能滿足要求的均勻的焊接接頭。但有時必須是在調(diào)質(zhì)狀態(tài)才能獲得性能滿足要求的均勻的焊接接頭。但有時必須是在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，這時熱影響區(qū)性能的惡化是很難解決的。中碳調(diào)質(zhì)鋼在焊接下焊接，這時熱影響區(qū)性能的惡化是很難解決的。中碳調(diào)質(zhì)鋼在焊接結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用遠不如熱軋及正

51、火鋼和低碳調(diào)質(zhì)鋼那樣廣泛。結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用遠不如熱軋及正火鋼和低碳調(diào)質(zhì)鋼那樣廣泛。 1)1)焊接熱影響區(qū)的脆化和軟化。焊接熱影響區(qū)的脆化和軟化。中碳調(diào)質(zhì)鋼由于含碳量高、合金元素含量多，在快中碳調(diào)質(zhì)鋼由于含碳量高、合金元素含量多，在快速冷卻時，從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的起始溫度速冷卻時，從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的起始溫度MsMs點較低，點較低，焊后熱影響區(qū)產(chǎn)生硬度很高的馬氏體，造成脆化。如果焊后熱影響區(qū)產(chǎn)生硬度很高的馬氏體，造成脆化。如果鋼材在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下施焊，而且焊接以后不再進行調(diào)質(zhì)處鋼材在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下施焊，而且焊接以后不再進行調(diào)質(zhì)處理，其熱影響區(qū)被加熱到超過調(diào)質(zhì)處理回火溫度的區(qū)域，理，其熱影響區(qū)被加熱到超過

52、調(diào)質(zhì)處理回火溫度的區(qū)域，將出現(xiàn)強度、硬度低于母材的軟化區(qū)。該軟化區(qū)可能成將出現(xiàn)強度、硬度低于母材的軟化區(qū)。該軟化區(qū)可能成為降低接頭強度的薄弱區(qū)。為降低接頭強度的薄弱區(qū)。 2)2)焊接裂紋。中碳調(diào)質(zhì)鋼的熱裂傾向和冷裂傾向都很大，需采焊接裂紋。中碳調(diào)質(zhì)鋼的熱裂傾向和冷裂傾向都很大，需采取措施消除其產(chǎn)生因素。取措施消除其產(chǎn)生因素。中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接熱影響區(qū)極易產(chǎn)生硬脆的馬氏體，對氫致冷裂中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接熱影響區(qū)極易產(chǎn)生硬脆的馬氏體，對氫致冷裂紋的敏感性很大，焊接中碳調(diào)質(zhì)鋼時，為了防止氫致冷裂紋的產(chǎn)生，紋的敏感性很大，焊接中碳調(diào)質(zhì)鋼時，為了防止氫致冷裂紋的產(chǎn)生，除了盡量采用低氫型或超低氫型焊接材料和焊接工藝

53、外，通常應(yīng)采除了盡量采用低氫型或超低氫型焊接材料和焊接工藝外，通常應(yīng)采用焊前預(yù)熱和焊后及時熱處理。用焊前預(yù)熱和焊后及時熱處理。由于中碳調(diào)質(zhì)鋼的碳及合金元素含量高，焊接熔池凝固時，固由于中碳調(diào)質(zhì)鋼的碳及合金元素含量高，焊接熔池凝固時，固液相溫度區(qū)間大，結(jié)晶偏析傾向大，因而焊接時具有較大的熱裂紋液相溫度區(qū)間大，結(jié)晶偏析傾向大，因而焊接時具有較大的熱裂紋傾向。為了防止產(chǎn)生熱裂紋，要求采用低碳、低硫、磷的焊接材料。傾向。為了防止產(chǎn)生熱裂紋，要求采用低碳、低硫、磷的焊接材料。在焊接工藝上，要注意填滿弧坑。在焊接工藝上，要注意填滿弧坑。2.2.焊接方法和焊接材料的選擇焊接方法和焊接材料的選擇中碳調(diào)質(zhì)鋼常用

54、的焊接方法有鎢極氬或氦弧焊、熔化極氣體保護中碳調(diào)質(zhì)鋼常用的焊接方法有鎢極氬或氦弧焊、熔化極氣體保護焊、埋弧焊、焊條電弧焊及電阻點焊等。鎢極氬或氦弧焊焊縫的氫含量焊、埋弧焊、焊條電弧焊及電阻點焊等。鎢極氬或氦弧焊焊縫的氫含量極低，適合于焊接薄小且拘束應(yīng)力較大的構(gòu)件。熔化極氣體保護焊可采極低，適合于焊接薄小且拘束應(yīng)力較大的構(gòu)件。熔化極氣體保護焊可采用用CO2CO2，Ar+CO2Ar+CO2或或Ar+O2Ar+O2，混合保護氣體。熔化極氣體，混合保護氣體。熔化極氣體保護焊焊縫的含氫保護焊焊縫的含氫量很低，有利于減小中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時產(chǎn)生冷裂紋的可能性。埋弧焊常量很低，有利于減小中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時產(chǎn)生冷裂

55、紋的可能性。埋弧焊常用于那些焊后進行調(diào)質(zhì)處理的構(gòu)件，這時應(yīng)選好焊絲、焊劑的組合用于那些焊后進行調(diào)質(zhì)處理的構(gòu)件，這時應(yīng)選好焊絲、焊劑的組合,選選用中性或中等堿度的焊劑，以保證經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的焊縫金屬具有滿意的強用中性或中等堿度的焊劑，以保證經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的焊縫金屬具有滿意的強度、塑性及韌性。目前焊接這類鋼，焊條電弧焊應(yīng)用最為普遍，焊條電度、塑性及韌性。目前焊接這類鋼，焊條電弧焊應(yīng)用最為普遍，焊條電弧焊應(yīng)選用低氫型或超低氫型焊條。有幾種推薦見表弧焊應(yīng)選用低氫型或超低氫型焊條。有幾種推薦見表5-13。3.3.焊接工藝要點焊接工藝要點 （1 1）焊前準備）焊前準備 主要包括坡口制備、焊接材料準備、預(yù)熱三方面內(nèi)

56、容。主要包括坡口制備、焊接材料準備、預(yù)熱三方面內(nèi)容。 1) 1)坡口制備。中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接坡口應(yīng)采用機械加工方法加工，以保證裝配坡口制備。中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接坡口應(yīng)采用機械加工方法加工，以保證裝配精度，并避免由熱切割引起坡口處產(chǎn)生的淬火組織。焊前應(yīng)仔細清理母材及焊接精度，并避免由熱切割引起坡口處產(chǎn)生的淬火組織。焊前應(yīng)仔細清理母材及焊接材料。材料。 2)2)焊條、焊劑使用前應(yīng)嚴格烘干，使用過程中，應(yīng)采取措施防止焊接材料再焊條、焊劑使用前應(yīng)嚴格烘干，使用過程中，應(yīng)采取措施防止焊接材料再吸潮。吸潮。3)3)預(yù)熱。為防止氫致冷裂紋的產(chǎn)生，除了拘束度小、結(jié)構(gòu)簡單的薄壁殼體等預(yù)熱。為防止氫致冷裂紋的產(chǎn)生，除了拘束度小、結(jié)構(gòu)簡單的薄壁殼體等焊件不用預(yù)熱外，中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時一般均需要預(yù)熱。一般預(yù)熱溫度及層間溫度焊件不用預(yù)熱外，中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接時一般均需要預(yù)熱。一般預(yù)熱溫度及層間溫度