资源简介

(共17张PPT)
模块二、焊条电弧焊及工艺
任务三 低合金高强钢的焊条电弧焊
3.焊条烘干
焊条烘干时间、温度应严格按标准要求进行，并做好温度时间记录，烘干温度不宜过高过低。
要注意温度、时间配合问题。烘干温度和时间相比，温度较为重要，如果烘干温度过低，即使延长烘干时间其烘烤效果也不佳。
一般酸性焊条烘干温度为75 ～150°C，时间1～2h；碱性焊条在空气中极易吸潮且药皮中没有有机物，因此烘干温度较酸性焊条高些，一般为350～ 400°C，保温1～2h。焊条累计烘干次数一般不宜超过三次。
任务三 低合金高强钢的焊条电弧焊
【任务描述】
图示为一锅炉炉胆筒体，该筒体由钢板卷制而成，材料为Q345R，且要求焊缝单面焊双面成形，根据有关标准和技术要求，请制定正确的焊接工艺，并填写焊接工艺卡。
任务三 低合金高强钢的焊条电弧焊
【工艺分析】
一、材料的焊接性分析
1.低合金高强度结构钢
低合金钢是在碳钢的基础上添加了少量合金元素的钢。其中常用来制造焊接结构的低合金高强度结构钢应用最广。
根据GB/T1591-2018 《低合金高强度结构钢》，低合金高强度结构钢按屈服强度分为Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620和Q690八级；按质量等级分为B、C、D、E四级。
任务三 低合金高强钢的焊条电弧焊
【工艺分析】
任务三 低合金高强钢的焊条电弧焊
【工艺分析】
一、材料的焊接性分析
2.低合金高强度结构钢焊接性分析
低合金高强度结构钢，由于其碳含量及合金元素含量均较低，焊接性总体较好，但由于这类钢中含有一定量的合金元素及微合金化元素，随着强度级别的提高，板厚增加，焊接性将变差。低合金高强度结构钢焊接时的主要问题是焊接裂纹和焊接热影响区脆化。
（1）焊接裂纹
低合金高强度结构钢焊接时容易产生的裂纹是冷裂纹。强度等级较低的产生冷裂纹的可能性不大。但随着钢材强度等级的提高，冷裂纹的倾向也增大。冷裂纹主要发生在强度级别较高的厚板结构中。
低合金高强度结构钢产生热裂纹的可能性比冷裂纹小得多，只有在原材料化学成分不符合规定（如含S、C量偏高）时才有可能发生。
任务三 低合金高强钢的焊条电弧焊
【工艺分析】
一、材料的焊接性分析
（2）热影响区脆化
低合金高强度结构钢焊接时，热影响区中被加热到1100℃以上的粗晶区，是焊接接头的薄弱区，冲击韧度也最低，即所谓脆化区。
热影响区粗晶脆化主要与焊接热输入有关。对于热轧钢，焊接热输入较大时，粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏组织等而降低韧性；焊接热输入较小时，会由于粗晶区组织中马氏体的比例增多而降低韧性。
对于正火钢，受热输入影响更大，采用过大的热输入时，粗晶区在正火状态下弥散分布的TiC、VC和VN等溶入奥氏体中，将失去抑制奥氏体晶粒的长大及削弱组织细化作用，粗晶区将出现粗大组织而使韧性显著降低。
任务三 低合金高强钢的焊条电弧焊
【工艺分析】
二 、焊条的选用
一般按“等强”原则选择与母材强度相当的焊条，并综合考虑焊缝金属的韧性、塑性及抗裂性能。只要焊缝金属的强度不低于母材下限值即可。
应优先选择低氢及超低氢焊条。对于刚性大的结构，考虑焊缝的塑性和韧性，有时也可选用比母材低一级强度的焊条。
三、预热
强度级别较低的，一般可以不预热，只有在厚板、刚性大的结构且环境温度低的条件下，需预热100°C～150°C；强度级别较高的钢焊接时，一般需要考虑预热。
任务三 低合金高强钢的焊条电弧焊
【工艺分析】
四、后热及焊后热处理
低合金高强度结构钢后热主要是消氢处理。低合金高强度结构钢一般焊后不进行热处理，只有在厚板或强度等级较大及有延迟裂纹倾向的钢等。
五、焊接热输入
热输入的确定，主要取决于过热区的脆化和冷裂倾向。由于各种钢的脆化与冷裂倾向不同，因而对焊接热输入要求也有差别。
含碳量偏低的Q345（16Mn）钢，热输入偏小些更有利；含碳量偏高的Q345（16Mn）钢，热输入应偏大一些。对于强度级别较高的采用预热配合小的热输入更合理。为防止TMCP钢热影响区会出现软化，应采用较小的热输入焊接。
任务三 低合金高强钢的焊条电弧焊
【工艺确定】
一、焊接性
由于炉胆材质为Q345R，为350MPa级的低合金高强度结构钢，其碳的质量分数≤0.18％，且合金元素含量较低，故焊接性好，焊接时不需要采取预热、后热及焊后热处理等工艺措施。
二、焊接工艺
1.焊条：Q345R钢的抗拉强度为500MPa左右，根据等强原则，应选用E50型焊条，可选用E5003、 E5015、E5016等，由于是受压的锅炉炉胆焊缝，故选用碱性焊条E5015为宜。板厚为10mm，需多层焊。
2.电源与极性： E5015为碱性焊条，必须直流反接，故选用弧焊逆变焊机ZX7-400，也可选用晶闸管弧焊整流器ZX5-400。
3.焊接参数： 焊接电流，第一层，Φ3.2、90～100A；填充层，Φ4、170～180A；盖面层Φ4、160～170A。电弧电压20V～23V；焊接速度6～8m/h。
相关知识（任务三）
一、金属焊接性及评定
1.金属焊接性
焊接性是金属材料在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。也就是指金属材料在一定的焊接工艺条件下，焊接成符合设计要求，满足使用要求的构件的难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性和使用的可靠性
2.影响焊接性的因素
影响金属焊接性的因素，主要有材料、焊接方法及工艺、构件类型和使用条件四个方面。
相关知识（任务三）
师傅点拨
金属的焊接性是一个相对概念，与材料、焊接方法、工艺、构件类型及使用要求等密切相关，所以不能脱离这些因素而单纯从材料本身的性能来评价金属材料的焊接性。若一种金属材料可以在很简单的焊接工艺条件下，获得完好的接头并能够满足使用要求，就可以说其焊接性良好。反之，若必须在较复杂的工艺条件才能够焊接或者所焊的接头在性能上不能很好满足使用要求，就可以说焊接性差。
相关知识（任务三）
3.焊接性的评定方法
分为间接估算法和直接试验法两类。
间接估算法一般不需要焊接焊缝，只需对金属材料的化学成分、物理性能、金相组织及力学性能指标等分析与测定，从而推测被评估金属的焊接性，最常用的是有碳当量法。
直接试验法是通过焊接性试验来评定母材的焊接性方法，即通过焊接过程考查是否发生某种焊接缺陷，或发生缺陷的严重程度，直接去评价金属材料焊接性优劣的方法。直接试验法常用的有斜Y型坡口焊接裂纹试验等。
相关知识（任务三）
（1）碳当量法
碳当量就是指把钢中合金元素（包括碳）的含量，按其作用换算成碳的相当含量。用碳当量大小来评定钢材焊接性的方法，称为碳当量法。碳当量法只是一个近似的间接的估算焊接性的方法。
国际焊接学会推荐的估算碳钢及低合金钢的碳当量公式为：
CE =C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15
当CE＜0.4%时，焊接性优良，焊接时不必预热；当CE＝0.4%～0.6%时，钢材的淬硬倾向增大，需要采取适当预热、控制焊接参数等工艺措施；当CE＞0.6%时，淬硬、冷裂倾向强，属于较难焊的材料，需采取较高的预热温度和严格的工艺措施。
相关知识（任务三）
（2）Y型坡口焊接裂纹试验
斜Y型坡口焊接裂纹试验又称小铁研法，主要用于评价碳钢和低合金高强钢焊接热影响区冷裂纹敏感性。该方法是在试件两端开双V型坡口双面焊拘束焊缝，试件中间开斜Y形坡口单道焊试验焊缝，焊后对试验焊缝表面及断面的裂纹分别进行检查和计算，一般认为只要裂纹总长小于试验焊缝的20%，在实际生产中就不会产生裂纹。
相关知识（任务三）
二、常用焊接工艺措施
1.预热
焊接开始前 对焊件的全部（或局部）进行加热的工艺措施称预热，按照焊接工艺的规定预热需要达到的温度叫预热温度。焊接铬镍奥氏体不锈钢时不预热。钢材含碳量越多、合金元素越多、母材越厚、结构刚性越大、环境温度越低，则预热温度越高。道间温度不应低于预热温度。
2．后热
焊接后立即对焊件的全部（或局部）进行加热或保温，使其缓冷的工艺措施叫后。对于冷裂纹倾向性大的低合金高强度钢等材料，还有一种专门的后热处理，称为消氢处理，即在焊后立即将焊件加热到250°C ～350°C温度范围，保温2h～6h后空冷。
相关知识（任务三）
3．焊后热处理
焊后为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理，叫焊后热处理。
焊后热处理的主要作用是消除焊接残余应力，软化淬硬部位，改善焊缝和热影响区的组织和性能，提高接头的塑性和韧性，稳定结构的尺寸。
焊后热处理有整体热处理和局部热处理两种，最常用的焊后热处理是在600°C ～650°C范围内的消除应力退火和低于Ac1点温度的高温回火。另外还有为改善铬镍奥氏体不锈钢抗腐蚀性能的均匀化处理等。

展开更多......

收起↑