① 冬季电焊注意事项
立冬
过后,环境温度较低,如果没有
防护措施
进行
钢构件
焊接作业,对钢构件的
焊接质量
会产生重大影响。如在低温下焊接,会使钢材脆化,也会使焊缝和
母材
热影响区
的
冷却速度
加快,易于产生淬
硬组织
,脆性增大,这对于建筑钢结构常用的
低合金钢
(如
Q345
)的焊接危害性很大。因此,冬季焊接施工必须要严格按照
工艺要求
实施,不得盲目焊接。
一、
焊材
要求
一、焊材要求
1、严格焊材库的管理,焊条必须按标准进行烘干,烘干次数不得超过2次在空气中的
暴露时间
不得超过2小时。如现场没有烘箱必须及时申请配备,并安排专人
焙烘
、发放。
2、焊工持
保温桶
领取焊条,一次领用不得超过半天用量;焊接过程必须盖好保温桶盖,并使保温桶保持通电状态;
定位焊
时一次只能取用1根;焊接时一次取用不得超过3根。严禁焊材外露受潮,如发现焊材受潮不得再次使用。
3、
焊丝
如在
四小时
内未用完,应退回焊材一级库保存,不允许留在送丝盘上。
4、
气体保护焊
采用的二氧化碳,气体纯度不宜低于99.9%(体积比),含水量不得超过0.005%(重量比)。
新瓶
气体使用时,必须倒置
24小时后
打开阀门把水放尽方可使用,防止冻结。瓶内气体高压低于1MPa时应停止使用。焊接前要先检查
气体压力表
上的指示,然后检查
气体流量计
并调节气体流量。使用时瓶口必须接加热装置。
5、气瓶必须存放在0℃以上的环境里。使用
瓶装气体
时,瓶内气体压力低于1N/
mm2
时应停止使用。在零度以下使用时,要检查瓶嘴有无冰冻堵塞现象。
二、焊前一般要求
二、焊前一般要求
1、清除待焊处钢材表面的水、
氧化皮
、锈、油污。
2、焊接作业区的相对湿度不得大于90%。
3、当
焊件
表面潮湿或有冰雪覆盖时,应采取加热去湿除潮措施。
4、T形接头、十字形接头、角接接头和
对接接头
主焊缝两端,必须配置
引弧板
和
引出板
,其材质应和被焊母材相同,
坡口
形式应与被焊焊缝相同,禁止使用其它材质的材料充当引弧板和引出板。
5、
手工电弧焊
和
气体保护电弧焊
焊缝引出长度应大于25mm。其引弧板和引出板宽度应大于50mm,长度宜为板厚的1.5倍且不小于30mm,厚度应不小于6mm;非手工电弧焊焊缝引出长度应大于80mm。其引弧板和引出板宽度应大于80mm,长度宜为板厚的2倍且不小于100mm,厚度应不小于10mm。
6、焊接完成后,应用
火焰切割
去除引弧板和引出板,并
修磨
平整。不得用锤击落引弧板和引出板。
三、冬季施焊措施
三、冬季施焊措施
1、设置
防护棚
在室外施工,当环境温度低于-5℃时,必须在焊接区域设置防护棚,以提高焊接环境温度、并防风防雨。
2、焊前预热
焊前应对焊缝进行预热,预热区域应在焊接坡口两侧,必要时采用伴随预热的方法,确保预热温度和层间温度。加热温度为80~150℃,预热范围为焊缝各侧面的1.5t(t为板厚),且不小于100mm。测温采用远红外测温仪,测温点在距坡口边缘75mm处,平行于焊缝中心的两条直线上。
2.1、焊缝预热温度
注:Q345GJ预热温度参照Q345执行;Q390、420预热温度参照Q460;当板厚t=100~110mm时,Q420、Q460和铸钢件的最低预热温度为180℃。
2.2、定位焊预热温度比正式焊缝高30~50℃。
3、焊缝层间温度
焊缝层间温度应严格按下表执行
4、焊速与焊道布置
手工电弧焊平、横、仰焊焊接速度以规定每根焊条焊接的焊缝长度;
气体保护焊以单道焊缝不允许摆动,焊层厚度控制在5~6mm,焊条(炬)与工件夹角不小于30°。立焊时允许最大摆动宽度:15mm~20mm。
5、焊后缓冷
在零度以下厚钢板焊接完成后,在焊缝两侧板厚的2~3倍范围内,应采取保温暖冷措施,并使焊缝缓慢冷却,冷却速度应不大于10℃/min。
6、Q460钢材的特殊焊接要求
6.1、Q460E钢材焊接应由焊接考试合格的焊工进行施焊。
6.2、Q460E钢材在0℃以下不得进行焊接,如必须进行焊接就要搭设保暖棚,保证保暖棚中的环境温度在0℃以上。
② 屈服强度多少以上的算是高强钢
屈服强度460以上的算是高强钢。
这类钢一般具有足够的韧性及较高的比强度和屈强比, 还有良好的焊接性和成形性。按照合金化程度和显微组织,可分为低合金、中合金和高合金强度钢三类。
低合金钢是由调质结构钢发展起来的,含碳量一般在0.3~0.5%,合金元素总含量小于5%,其作用是保证钢的淬透性,提高马氏体的抗回火稳定性和抑制奥氏体晶粒长大,细化钢的显微组织。常用元素有镍、铬、硅、锰、钼、钒等。
通常在淬火和低温回火状态下使用,显微组织为回火板条马氏体,具有较高的强度和韧性。如采用等温淬火工艺,可获得下贝氏体组织或下贝氏体与马氏体的混合组织,也可改善韧性。
这类钢合金元素含量低,成本低,生产工艺简单,广泛用于制造飞机大梁、起落架构件、发动机轴、高强度螺栓、固体火箭发动机壳体和化工高压容器等。
(2)q420钢材用什么焊材扩展阅读
当材料被冲压成形时,会变硬,不同的钢材,变硬的程度不同。一般高强度低合金钢只略有20MPa增加,不到10%。
注意:双相钢的屈服强度有140MPa增加,增加了40%。金属在成形过程中,会变得完全不同,完全不像冲压加工开始之前。 这些钢材在受力后,屈服强度增加很多。材料较高的屈服应力加上加工硬化,等于流动应力的大大增加。
因此,开裂、回弹、微焊接磨损等成为了高强钢成型过程中的问题焦点。
基于高强钢的特点和特性,如果不能改变金属流动和减少摩擦,那么高强度钢(HSS)的开裂和质地不均性都可能引起部件报废率的上升。
这种材料所具有的高千磅力每平方英寸(KSI)(测量屈变力的单位)、增强的回弹、加工硬化的倾向以及在升高的成型温度下运行对于模具来说都是一个挑战。
③ 钢材材质与焊条、焊丝是如何匹配的
焊条焊丝的材质,要与母材接近或者稍高,可焊性要好。
对于承受静载荷或一般载荷的工件或版结构,权通常按焊缝与母材等强的原则选用焊条,即要求焊缝与母材抗拉强度相等或相近。根据工件或焊接结构的工作条件和特点来选用焊条。
如在焊接承受动载荷或冲击载荷的工件时,应选用熔敷金属冲击韧性较高的碱性焊条,而在焊接一般结构时,则可选用酸性焊条。在特殊环境下工作的焊接结构,如耐腐蚀、高温或低温等,为了保证使用性能,应根据熔敷金属与母材性能相同或相近原则选用焊条。
(3)q420钢材用什么焊材扩展阅读:
焊条的使用
1、焊条在使用前,一般要烘干,酸性焊条视受潮情况在75~1500c 烘干1~ 2h;碱性低氢型结构钢焊条应在350~ 4000C烘干1~2h。烘干的焊条应放在100~ 1500C保温箱(筒)内,随用随取,使用时注意保持干燥。
2、低氢型焊条一般在常温下超过4小时,应重新烘干,重复次数不宜超过三次。
3、焊条烘干时应作记录,记录上应有牌号、批号、温度和时间等内容。
4、在焊条烘干期间,应有专门负责的技术人员,负责对操作过程进行检查和核对,每批焊条不得少于一次,并在操作记录上签名。
④ Q345钢板和Q420钢板对接焊需要选用什么焊丝
就用常见的ER50-6焊丝。
Q345和Q420相比,强度较低。两种强度不一样的低碳低合金钢焊接,按照强度低的一侧选择焊材,所以按照Q345选择ER50-6就可以了。
⑤ Q420B和Q420C材质焊接用什么焊条
Q420高强钢国家输电铁塔用的比较多用 J557 (E5515-G)焊条。
⑥ 16mn钢管是什么含义
定义16mn钢管16Mn(Q345B)钢管是低合金高强度结构钢,含碳量为0.1%-0.25%,加入主要合金元素锰、硅、钒、铌和钛等;它的含合金总量3%。
按强度分为300、350、400和450MPa等4个级别。
主要有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。
:“Q”是屈服的“屈”字的汉语拼音大写字头,其后数字为该牌号最小屈服点(σs)值,其后的符号是按照该钢杂质元素(硫、磷)含量由高到低并伴随碳、锰元素的变化而分为A、B、C、D四等。
其中A、B级钢通常称16Mn16mn钢管。
产品说明
Q345无缝钢管是一种钢管的材质。
Q代表的是这种材质的屈服,后面的345,就是指这种材质的屈服值,在345左右。
并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。
类同于Q235的命名方法。
Q345A,Q345B,Q345C,Q345D,Q345E。
这是等级的区分,所代表的,主要是冲击的温度有所不同而矣!Q345,是不做冲击;Q345B级,是20度常温晌岁冲击;Q345C级,是0度冲击;Q345D级,是-20度冲击;Q345E级,是-40度冲击。
在不同的冲击温度,宴仿睁冲击的数值也有所不同。
在板材里,属低合金系列。
在低合金的材质里,此种材质为最普通的。
Q345无缝钢管过去的一种叫法为:16mn无缝钢管。
Q345无缝钢管的外部执行标准为:GB709,内部执行标准为:GB/T1591-94由于执行标准的原因,此种钢板允许负公差交货。
执行标准:GB/T8162-1999GB/T8163-1999GB3087-1999
产品用途:
用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”,汽车大梁的专用钢种为“16MnL”,压力容器的专用钢种为“16MnR”。
标准:GB8163-1999(输送流体用)GB6479-2000(高压化肥设备用无缝钢管)
合金管与无缝管两者既有关系又有区别,不能混为一谈。
合金管是钢管按照生产用料(也就是材质)来定义的,顾名思义大皮就是合金做的管子;而无缝管是钢管按照生产工艺(有缝无缝)来定义的,区别于无缝管的就是有缝管,包括直缝焊管和螺旋管。
化学成分
牌号化学成分(质量分数)(%)
CSiMnP≤S≤CrMoV
16Mn0.12~0.200.20~0.601.20~1.600.0300.030___
16Mn无缝钢管力学性能
牌号拉力强度MPa屈服点MPa伸长率(%)
16Mn490~67032021重量计算公式:
0.02483=kg/米(每米的重量)含碳量多少
16Mn直缝钢管
由于碳含量低,淬硬倾向减小,冷裂纹倾向降低。
但随着强度级别的提高,板厚的加大,仍然具有一定的冷裂纹倾向。
在现场焊接时由于常采用纤维素焊条、自保护药芯焊丝等含氢量高的焊材,线能量小,冷却速度快,会增加冷裂纹的敏感性,需要采取必要的焊接措施,如焊前预热等。
焊接热影响区脆化往往是造成16Mn直缝钢管发生断裂,诱发灾难性事故的根源。
出现局部脆化主要有两个区域,即热影响区粗晶区脆化,是由于过热区的晶粒过分长大以及形成的不良组织引起的,多层焊时粗晶区再临界脆化,即前焊道的粗晶区受后续焊道的两相区的再次加热引起的。
这可以通过在钢中加入一定量的Ti、Nb微合金化元素和控制焊后冷却速度获得合适的t8/5来改善韧性。
随着16Mn直缝钢管含碳量的降低,焊接氢致裂纹敏感性降低,为避免产生裂纹所需的工艺措施减少,焊接热影响区的性能损害程度降低。
但由于焊接时16Mn直缝钢管经历着一系列复杂的非平衡的物理化学过程,因而可能在焊接区造成缺陷,或使接头性能下降,主要是焊接裂纹问题和焊接热影响区脆化问题。
⑦ 针对我国钢结构的发展问题提出解决方法
前 言
按承重材料的不同,结构可分成钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、砖石结构、钢-混组合结构等。钢结构具有自重轻、强度高、抗震性能好、便于工业化生产、节能环保、可循环使用等特点。钢结构建筑主要采用H型钢、冷弯型钢等材料为骨架制作受力构件,特种螺栓等进行栓(焊)接,彩涂板或具有隔热、防水、隔音等功能的其它材料作为屋面、楼层及墙体围护结构,工厂模块化构筑而成。钢结构建筑可大致分为高层和重型钢结构、大跨度空间钢结构、轻钢结构、钢-混组合结构、住宅钢结构等多种结构体系。
钢结构对钢材有强度、塑性、韧性、可焊性等基本性能要求;较重要结构的关键节点部位,还要求厚度方向性能;从抗震角度出发,要求一定屈强比(≤0.85);为延长建筑的寿命,提高建筑抗火灾能力,还可要求钢材耐蚀和耐火。
钢结构中主要采用钢材品种
1、高层和重型钢结构
中、厚板(特厚)、H型钢、型方矩管、圆管、镀锌板、彩涂板等
2、大跨、空间结构
圆管(无缝、焊接)、中板、大型方矩管、H型钢、厚板、镀锌板、彩涂板、钢绞线、高强钢丝、钢棒等
3、轻钢结构
中板、H型钢(中、小)、镀锌板、彩涂板、冷弯型钢、圆管、方矩管等
4、组合结构
大型圆管(焊接)、H型钢、中板、方矩管、镀锌板、彩涂板等
5、钢结构住宅
H型钢、圆管(焊接)、中板、方矩管、镀锌板、彩涂板、冷弯型钢等
还包括铸钢连接件、高强螺栓、栓钉、各类焊材(焊丝、焊条)等配套焊接材料
一、国外钢结构市场与技术现状
20世纪初诞生了轻钢结构房屋,二战期间因高施工速度的需要,轻钢房屋得到快速发展;40年代出现了门式刚架结构;50年代,出现工业化程度较高的钢结构住宅,形成了工厂化的钢结构住宅建筑体系并延续至今;60年代住宅建筑工业化高潮遍及欧洲并发展到美、加、日等发达国家,彩色压型板及冷弯薄壁檩条组成的轻质围护体系开始大量应用。轻钢结构是发达国家目前主要的建筑结构形式。
国外钢结构业迅速发展的主要原因:
第一,钢铁工业提供了丰富的建筑用钢物资基础。
第二,钢结构具有安装容易、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染小等优势。
第三,环保的严格要求和资源的充分利用,促使业主、建筑师和结构工程师选择钢结构。
第四,成熟、配套的技术和产品推动了钢结构业发展。
发达国家先进的钢铁工业,使钢铁材料品种和质量可充分满足钢结构需求,充裕的钢材资源提供了物资保障,钢铁新材料的不断开发推动了钢结构的技术进步,造就了钢结构业的普及与现代建筑业的发展。近年国外建筑用钢量约占钢材总消耗量的30%,并仍呈明显上升趋势。
JFE公司开发的部分建筑用钢新产品:
1、超厚H型钢,翼缘厚度可达100~120mm
2、复合不锈钢板,SS400或SM400基材复合SUS304
3、低屈强比高强钢,600MPa级甚至800MPa级高强度钢,屈强比小于0.8
4、桥梁用材,800MPa级高强度钢得到广泛应用,低预热型800MPa级高强钢可做到预热温度低于50℃
5、新型彩涂板,如:高耐蚀性(用于室外装置)、高加工性(成形性好,用于建筑屋顶材料)以及内装修用的“Skeleton Colour”彩板(色彩感、耐锈蚀和化学腐蚀、润滑性都大大提高)
二、国内钢结构市场与技术现状
高层钢结构建筑:自上世纪80年代初截至2003年3月,我国已建和在建高层钢结构建筑计59幢,高层建筑钢结构已跨入国际行列,获得了较大成功。代表作品有:高420.5米的上海金茂大厦,高291米全部采用钢管混凝土柱、达到国际领先水平的深圳赛格大厦,采用国产钢材、国内设计、制造及施工的高200米的大连世贸中心等。最初我国钢结构高层建筑主要钢材为进口的A572、SM490B等型材或板材。近年由于钢材品种增加、性能满足要求、价格便宜,普遍采用了国产钢材,但高要求的重点工程,仍进口Q420和Q460板材。
重型工业厂房:近几年建设增加较快,钢结构用量较大。主要分布在钢铁、火电、造船、电子、汽车、机械制造及水利建设等行业。典型例子是近年各钢铁企业兴建的大型炼钢、轧钢厂房。2004年冶金厂房等重型工业厂房竣工面积约800万㎡,用钢量达到80万吨。其用钢技术要求与高层钢结构相同。
空间结构:近年以网架和网壳为代表的空间结构既用于民用建筑,也用在烟草行业厂房、汽车装配车间等工业厂房、机库、候机楼、体育馆、展览中心、大剧院、博物馆等。近年建成的飞机航站楼、会展中心、体育场馆、大剧院、音乐厅等大跨度空间结构,采用圆钢管、矩型钢管制作空间桁架、拱架及斜拉网架结构,加上波浪形屋面成为各地新颖和富有现代特色的标志性建筑物。悬索和膜结构目前用量还不大,处于发展阶段,但如国家体育场(鸟巢)、国家游泳中心(水立方)等2008奥运场馆等已选用ETFE、PTFE膜材作屋面和墙面。
轻型钢结构:轻钢结构用钢量一般40㎏/㎡左右(不含钢筋用量),结构类型有门式刚架、拱型波纹钢屋盖结构等。近年在我国发展很快、应用广泛。主要用于轻型工业厂房、棉粮仓库、码头和保税区仓库、农产品、建材、家具等各类交易市场、体育场馆、展览厅及活动房屋、加层建筑等。
钢—混组合结构:充分合理组合了钢材和混凝土两种材料的优点,具有优异的静、动力工作性能,且大量节约钢材、降低工程造价和加快施工进度。在不同的情况下,可以取代钢筋混凝土结构,也可取代钢结构,对环境污染较少,是符合中国建筑结构发展方向、可以广泛推广的一种比较新颖的结构。自上世纪80年代开始,已广泛应用于冶金、造船、电力、交通等部门。并进入了桥梁工程和高层与超高层建筑中。
钢结构住宅:我国钢结构住宅建筑产业化正在起步发展。各地建了大量低层、多层、高层钢结构住宅试点示范工程,体现了钢结构住宅发展的良好势头。近几年钢结构住宅建筑已完成近300万平方米的试点工程建筑,用钢约15万吨。
我国各类钢结构钢材用量统计(2004年):
特种构筑物钢结构6.1%;水电建设2.3%;锅炉钢结构4.6%;塔桅结构11.4%;海洋平台1.5%;铁路、公路桥梁3.8%;模板、脚手架19.8%;重型工业厂房6.1%;网架和网壳0.8%;空间桁架0.5%;门式刚架、轻型厂房3.4%;拱型波纹钢、屋盖结构0.3%;住宅钢结构1.1%;城市建设用钢材38.1%。
国内钢结构消费各类钢材比例:
高频焊接H型钢0.3%;热轧H型钢16.6%;特厚板2.2%;彩色钢板11.8%;镀锌钢板1.5%;无缝、直缝钢管3.7%;冷弯型钢6.3%;其他(型钢等)13.3%;中厚板44.3%。
2004年我国钢结构用钢材约1350万吨,占全年钢材总产量29266万吨的4.6%。国产钢材基本可以满足钢结构加工需要,但在具体品种规格和性能方面与国外比还有差距,如高强度大规格超厚H型钢、高强度超厚板等,高档产品差距仍较大。
三、国内钢结构企业现状
我国钢结构业近年发展极为迅速,已涌现出一批具有相当规模的钢结构加工企业。钢构企业总数已发展到上千家。其中年产能力在5~15万吨之间的有10多家;装备水平、生产技术、经营管理能力接近国际水平的也有10多家。这些企业设计、制图、放样基本上是由计算机用各种专门软件完成,能承担我国国家级工程的钢结构制造。如大跨度桥梁、巨型水坝闸门、高层和大跨度房屋结构等。在市场机制下,一大批中小规模的加工企业应运而生,虽然年产能力不足1万吨,但这些企业有着自己的优势和特长,可弥补大企业的不足。此外,随着国外资本和技术设备进入中国,出现了许多中外合资企业、独资企业、民营企业、股份制企业等,我国钢结构行业发展在体制、规模、加工方向等方面形成了多样化。2005年我国钢结构产量已达1500万吨,产值约1200亿元。但当前钢结构行业面临着:钢结构产能远大于实际产量,很多企业任务不足,生产能力不能发挥,造成较大的供需差距,导致恶性竞争,相互压价等混乱局面。
国内重要钢结构企业(2004年):
中铁山桥集团;中国二十二冶金属结构公司;上海宝冶建设有限公司;中远川崎重工钢结构有限公司;上海冠达尔钢结构股份有限公司;江苏沪宁钢机股份有限公司;浙江东南网架集团;中铁宝桥股份有限公司;长江精工钢结构(集团)股份有限公司;山东莱钢建设有限公司;杭州大地网架制造有限公司。
我国钢结构业与国外差距:一是观念落后,对钢结构产业符合可持续性发展的认识有待于提高;二是设计理念落后,不能适应市场需要;三是钢材价格变化过快,涨跌幅度过大,市场竞争无序,企业利润波动很大;四是科研资金投入不足,钢构标准及规范编修期长;五是钢结构加工制作、施工安装装备相对落后,管理、劳动生产率还需进一步提高。
四、国内钢构企业运作模式分析
外资钢结构公司:国外全资钢结构公司具有知名度高、资金雄厚、技术先进、品牌较响、质量优异、收费较贵等特点,这些企业(如上海美建钢结构公司、上海巴特勒钢结构公司)在钢结构技术方面积累较多,具有较大的综合优势,具有企业独特的业务、设计软件支撑系统。市场范围覆盖全国。
经营模式:设计、加工、施工一体化,其中重钢方面以设计与工程总包为主。
市场定位:大面积厂房项目、多高层项目、大型展馆等特种建筑。
大型民营钢结构公司:资金较充足、品牌较响、设计制作施工力量较强,质量较好,市场范围遍及全国,一般在各地分区域设立分公司,大都具有特定的钢结构体系优势(如浙江杭萧、浙江精工在高层钢结构方面、东南网架在网架方面)。
经营模式:设计、加工、施工一体化。
市场定位:各种厂房项目、多高层项目、展馆等特种建筑。
中小型民营钢结构公司:企业运作灵活、整体实力较弱、质量一般,市场范围集中在所属特定区域,依靠与企业周边区域业主建立的一定业务关系介入市场,生产运营成本较低。经营模式有以下三种类型:
经营模式之一:提供材料与加工为主。市场定位:构件加工。
经营模式之二:设计、加工、施工一体化。市场定位:厂房、多层项目。
经营模式之三:工程总包与设计。市场定位:各种厂房、多层项目等。
国有钢结构公司:一般为大、中型钢构企业,市场范围覆盖面较广(如宝冶、中建系统等)
经营模式:以提供材料与加工、工程施工为主,内部工程比重较大。
市场定位:重钢为主,以各种厂房、建筑结构项目居多。
五、国内钢构企业发展的要素:
一是必须市场化高效运作。在钢结构领域,良好的品牌、建立一定的业主、设计院的关系网是获得项目的源头。同时企业必须具备较强且反应快速的设计能力、报价能力、准确估计成本与利润能力(熟悉构件加工、材料供应、施工安装情况,能够把握成本与工期)。
二是技术与产品质量应有优势。优秀的人才与精良的软硬件设备是钢构企业的核心技术优势,依靠技术优势保证方案设计、构件制作、施工安装质量是钢构企业生存发展的主要法宝(以浙江杭萧为例,专门建立了研发中心大楼,解决外地人才住房等问题,具有先进的重钢特殊加工设备;外资钢结构公司更是具有企业独特的业务软件支撑系统)。
三是资金流的控制要重视。目前我国钢结构企业普遍工程垫资较严重,工程款最终的回笼是个难题,实际运做资金流易出问题。国有钢结构企业对垫资既有体制上的问题,也有程序上的问题。
四是需建立良好的公司运作机制。国有钢结构企业大都运作机制不活、产权结构单一、经营管理粗放、从业人员众多,极大制约了企业的生存与发展。只有实行市场化的运作体系,才能使僵化而发展缓慢、裹足不前的国有企业走出困境。
钢结构产业的发展与我国的经济发展水平和速度相关。钢铁新技术、新材料不断出现,为钢构产业的快速发展奠定了物质和技术基础。国家的政策导向从节约用钢、合理用钢向鼓励用钢转变,为钢构产业的发展提供了有力的保证。钢结构产业逐步成为国民经济的重要产业。2005年全国钢构总量为1500万吨,从现在起到2020年我国钢构将以每年6~7%的速度增长。钢结构产业处在发展壮大阶段,属于成长型朝阳行业,发展前景很好。
对钢铁产品进行深加工,延伸产业链,提高产品附加值,是国外大公司通行的做法。如蒂森利用自身原料发展汽车零部件产业;纽柯专门设置建筑系统事业部,生产金属房屋用零部件;浦项以钢铁为主导,还涉及民用建筑、电子、通讯、半导体晶片制作、工厂自动化、能源和环境保护等;新日铁,涉及领域扩大到电子、工程制造、信息等,其工程建设业务已在世界范围内取得了广泛的认可。因此,国内大钢厂利用自身建材产品的优势,发展钢结构产业,很有必要。
⑧ 5A合金钢的简介有什么样的力学性能有无磁性相对应牌号有什么样的用途3A不锈钢的状态是什么样的
低合金钢的焊接工艺分析
参考文献:
焊接冶金学-材料焊接性 机械工业出版社 李亚江
金属焊接性基础 化学工业出版社 孟庆森
金属学与惹出了 机械工业出版社 崔忠圻 覃耀春
金属工艺学 哈尔滨工业大学出版社 邢忠文 张学仁
金属材料焊接工艺 机械工业出版社 李荣雪
金属材料焊接工艺 化学工业出版社 雷玉成
结构钢的焊接 冶金工业出版社 荆洪阳(译)
1.低合金钢的发展和应用
随着科学的发展和技术的进步,焊接结构设计日趋向高参数、轻量化及大型化发展,对钢材的性能提出可越来越高的要求。低合金钢由于性能优异和经济效益显著,在焊接结构中得到了越来越广泛的应用。
低合金钢的发展大体经历了三个阶段。20世纪20年代以前,工程上钢结构的制造主要采用铆接,设计参数主要是抗拉强度。钢的强化主要是靠碳以及单一合金元素,如Mn、Si、Cr等,总质量分数达到2%~3%,甚至更高一些。20世纪20~60年代,钢结构制造中逐步采取了焊接技术,设计参数要考虑材料的屈服强度、韧性、和焊接性要求。为了防止焊接裂纹,刚的化学成分低碳多合金化发展方向,碳的质量分数一般在0.2%一下,含2~4个有利于焊接性的合金元素并铺以热处理强化等工艺措施。20世纪70年代以后,低合金高强度钢得到快速发展,钢中碳的质量分数降低到0.1%一下,有的钢向超低碳含量方向发展。Ti、V、Nb等合金微量元素逐步引起关注,而且像多元复合合金化方向发展。
现代低合金钢的重大进展,自20世纪70年代以来,世界范围内低合金高强度钢的发展进入了一个全新时期,以控制轧制技术和微合金化的冶金学为基础,形成了现代低合金高强度钢即微合金化钢的新概念。进入80年代,一个涉及广泛工业领域和专用材料门类的品种开发,借助于冶金工艺技术方面的成就达到了顶峰。在钢的化学成分—工艺—组织—性能的四位一体的关系中,第一次突出了钢的组织和微观精细结构的主导地位,也表明低合金钢的基础研究已趋于成熟,以前所未有的新的概念进行合金设计。
低合金钢的应用,低合金钢在建筑、桥梁。工程机械等产业不能得到广泛的应用。当合金钢用于桥梁、海上建筑和起重机械等重要焊接结构时,应根据结构的最低温度提出冲击韧度的要求。对于在大气环境下工作的低合金结构钢,冲击吸收功(0℃、V形缺口冲击试样)至少应达到27J的最对要求。
对于车辆、船舶、工程机械的运动结构,减轻自重可以节约能源,提出运载能力和工业效率。因此采用焊接性好的低碳调质钢可以促进工程结构向大量化、轻量化和高效能方向发展。由于壁厚减薄,重量减轻,从而减少了焊接工作量,为野外施工,吊装创造了条件。这类钢强韧性和综合性能好,可以大大提高设备的耐用性,延长期使用寿命。WCF-80钢是我国继WCF-62之后开发的焊接裂纹敏感性小的高强度焊接结构钢,这种钢具有很高的抗冷裂纹和低温韧性,主要用于大型水电站、石化和露天煤矿等。
抗拉强度700MPa的低碳调质钢又较好的缺口冲击韧度,可用于低温下服役的焊接结构,如露天煤矿的大型挖掘机及电动轮自卸车等。抗拉强度800MPa低碳调质钢主要用于工程机械、矿山机械的制造中,如推土机、工程起重机、重型汽车和牙轮钻机等。抗拉强度10000MPa以上的低碳调质钢主要用于工程机械高强耐磨件、核动力装置及航海航天装备上。
2.低碳钢简介
低合金钢是在碳素钢的基础上添加一定量的合金化元素而成,其合金元素的质量分数一般不超过5%,用以提高钢的强度并保证其具有一定的塑性和韧性,或使钢具有某些特殊性能,如耐低温、耐高温或耐腐蚀等。常用来制作焊接结构的低合金钢可分为高强度钢、低温用钢、耐腐蚀用钢及珠光体耐热钢四种。其中高强度钢应用最广泛,按钢材的屈服强度及使用时的热处理状态又可分以下三种:
a. 在热轧、控冷控轧及正火(或正火加回火)状态下焊接和使用,屈服强度为295~490MPa的低合金高强度结构钢。
b. 在调质状态下焊接和使用的,屈服强度为490~980Mpa的低碳低合金调质钢。
c. w(C)为0.25~0.50%,屈服强度为880~1176Mpa的中碳调质钢。
标准中钢的分类是按照钢的力学性能划分的。钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音字母Q、屈服点数值、质量等级符号三个部分按顺序排序排列。按照钢的屈服强度,低合金高强度钢分5个强度等级,分别是295MPa、345MPa、390MPa、420MPa及460MPa。每个强度等级又根据冲击吸收功要求分成A、B、C、D、E、5个质量等级,分别代表不同的冲击韧性要求。
低合金高强钢中W(c)一般控制在0.20%以下,为了确保钢的强度和韧性,通过添加适量的Mn、Mo等合金元素及V、Nb、Ti、Al、等微合金化元素,配合适当的轧制工艺或热处理工艺来保证钢材具有优良的综合力学性能。由于低合金高强度钢具有良好的焊接性、优良的可成形性及较低的制造成本,因此,被广泛地用于压力容器、车辆、桥梁、建筑、机械、海洋结构、船舶等制造中,已成为大型焊接结构中最主要的结构材料之一。
低合金高强钢的强化机理与碳素钢不同,碳素钢主要通过钢中的碳含量形成珠光体、贝氏体和马氏体来达到强化;而低合金高强钢的强化主要是通过晶粒细化、沉淀硬化及亚结构的变化来实现。
屈服强度为295~390MPa的低合金钢大多属于热轧钢,是靠合金元素锰的固溶强化获得高强度。如Q345,当Q345钢作为低温压力容器用钢或厚板结构时,为改善低温韧性,也可在正火处理后使用。Q345、Q390等微合金化低合金钢是在Q345钢基础上,加入少量可细化晶粒和沉淀强化的Nb(0.015%~0.06%)或V(0.02%~0.20%)。这些钢在热轧状态下性能不稳定,正火处理使其晶粒细化和碳化物均匀弥散析出,从而获得高的塑性和韧性。所以Q345、Q390钢在正火状态下使用更为合理。
屈服强度大于390MPa的低合金钢一般需要在正火或正火加回火状态下使用,如Q420等。正火处理后形成的碳、氮化合物以细小质点从固溶体沉淀析出,在提高钢材强度的同时,保证具有一定的塑性和韧性。随着钢材强度的进一步提高,钢中需要加入一定量Mo,Mo不仅可以细化组织、提高强度,而且还可提高钢材的中温性能。
低合金高强度钢按其用途还可分为:锅炉用钢、管线用钢、容器用钢、造船用钢及桥梁用钢等,此外,在正火钢中,还有具有良好的抗层状撕裂性能Z向钢,主要用于海上采油平台、核反应堆及潜艇等大型厚板结构。
3. 下面主要介绍低合金高强度钢的焊接性
低合金高强度钢含有一定量的合金元素及微合金化元素,其焊接性与碳钢有差别,主要是焊接热影响区组织与性能的变化对焊接热输入较敏感,热影响区淬硬倾向增大,对氢致裂纹敏感性较大,含有碳、氮化合物形成元素的低合金高强度钢还存在再热裂纹的危险等。只有在掌握各种不同低合金高强度钢焊接性特点和规律的基础上,才能制订正确的焊接工艺,保证低合金高强度钢的焊接质量。
1)焊接热影响区组织和性能
依据焊接热影响区被加热的峰值温度不同,焊接热影响区可分为熔合区(1350~1450℃)、粗晶区(1000~1300℃)、细晶区(800~1000℃)、不完全相变区(700~800℃)及回火区(500~700℃)。不同部位热影响区组织与性能取决于钢的化学成分和焊接时加热和冷却的速度。对于某些低合金高强钢,如果焊接冷却速度控制不当,焊接热影响区局部区域将产生淬硬或脆性组织,导致抗裂性或韧性降低。
低合金高强度钢焊接时,热影响区中被加热到1100℃以上的粗晶区及加热温度为700~800℃的不完全相变区是焊接接头的两个薄弱区。热轧钢焊接时,如果焊接热输入过大,粗晶区将因晶粒严重长大或出现魏氏组织等而降低韧性;如果焊接热输入过小,由于粗晶区组织中马氏体比例增大而降低韧性。正火钢焊接时,粗晶区组织性能受焊接热输入的影响更为显著。焊接热影响区的不完全相变区,在焊接加热时,该区域内只有部分富碳组元发生奥氏体转变,在随后的焊接冷却过程中,这部分富碳奥氏体将转变成高碳孪晶马氏体,而且这种高碳马氏体的转变终了温度(Mf)低于室温,相当一部分奥氏体残留在马氏体岛的周围,形成所谓的M-A组元。M-A组元的形成是该区域的组织脆化的主要原因。防止不完全相变区组织脆化的措施是控制焊接冷却速度,避免脆硬的马氏体产生。
焊接热影响区软化是控轧控冷钢焊接时遇到的主要问题,当采用埋弧焊、电渣焊及闪光对焊等高热输入焊接工艺方法时,控轧控冷钢焊接热影响区软化问题变得非常突出。焊接热影响区的软化使焊接接头强度明显低于母材,给焊接接头的疲劳性能带来损害。另外,焊接热输入还影响控轧控冷钢热影响区的组织和韧性,当采用较小的热输入焊接时,由于焊接冷却速度较快,焊接热影响区获得下贝氏体组织,具有较优良的韧性,而随着焊接热输入的增加,焊接冷却速度降低,焊接热影响区获得上贝氏体或侧板条铁素体组织,韧性显著降低。
2)热应变脆化
在自由氮含量较高的C-Mn系低合金钢中,焊接接头熔合区及最高加热温度低于Ac1的亚临界热影响区,常常有热应变脆化现象。一般认为,这种脆化是由于氮、碳原子聚集在位错周围,对位错造成钉扎作用所造成的。热应变脆化容易在最高加热温度范围200~400℃的亚临界热影响区产生。如有缺口效应,则热应变脆化更为严重,熔合区常常存在缺口性质的缺陷,当缺陷周围受到连续的焊接热应变作用后,由于存在应变集中和不利组织,热应变脆化倾向就更大,所以热应变脆化也容易发生在熔合区。在《国产低合金结构钢Q345和Q420焊接区热应变脆化研究》论文中分析了Q345和Q420钢的热应变脆化,发现Q345钢具有较大的热应变脆化倾向。分析认为,Q420钢中的V与N形成氮化物,从而降低热应变脆化倾向,而Q345钢中不含有氮化物形成元素。试验还发现,有热应变脆化的Q345钢经600℃×1h退火处理后,韧性得到很大恢复。
3)冷裂纹敏感性
焊接氢致裂纹(通常称焊接冷裂纹或延迟裂纹)是低合金高强度钢焊接时最容易产生,而且是危害最为严重的工艺缺陷,它常常是焊接结构失效破坏的主要原因。低合金高强度钢焊接时产生的氢致裂纹主要发生在焊接热影响区,有时也出现在焊缝金属中。根据钢种的类型、焊接区氢含量及应力水平的不同,氢致裂纹可能在焊后200℃以下立即产生,或在焊后一段时间内产生。
大量研究表明,当低合金高强度钢焊接热影响区中产生淬硬的M或M+B+F组织时,对氢致裂纹敏感;而产生B或B+F组织时,对氢致裂纹不敏感。热影响区最高硬度可被用来粗略的评定焊接氢致裂纹敏感性。对一般低合金高强度钢,为防止氢致裂纹的产生,焊接热影响区硬度应控制在350HV以下。热影响区淬硬倾向可以采用碳当量公式加以评定。
强度级别较低的热扎钢,由于其合金元素含量少,钢的淬硬倾向比低碳钢稍大。如Q345钢、15MnV钢焊接时,快速冷却可能出现淬硬的马氏体组织,冷裂倾向增大。但由于热轧钢的碳当量比较低,通常冷裂倾向不大。但在环境温度很低或钢板厚度大时应采取措施防止冷裂纹的产生。
控轧控冷钢碳含量和碳当量都很低,其冷裂纹敏感性较低。除超厚焊接结构外,490MPa级的控轧控冷钢焊接,一般不需要预热。
正火钢合金元素含量较高,焊接热影响区的淬硬倾向有所增加。对强度级别及碳当量较低的正火钢,冷裂倾向不大。但随着强度级别及板厚的增加,其淬硬性及冷裂倾向都随之增大,需要采取控制焊接热输入、降低含氢量、预热和及时后热等措施,以防止冷裂纹的产生。
4)热裂纹敏感性
与碳素钢相比,低合金高强度钢的w(C)、w(S)较低,且w(Mn)较高,其热裂纹倾向较小。但有时也会在焊缝中出现热裂纹,如厚壁压力容器焊接生产中,在多层多道埋弧焊焊缝的根部焊道或靠近坡口边缘的高稀释率焊道中易出现焊缝金属热裂纹;电渣焊时,如母材含碳量偏高并含Nb时,电渣焊焊缝可能出现八字形分布的热裂纹。另外,焊接热裂纹也常常在低碳的控轧控冷管线钢根部焊缝中出现,这种热裂纹产生的原因与根部焊缝基材的稀释率大及焊接速度较快有关。采用Mn:Si含量较高的焊接材料,减小焊接热输入,减少母材在焊缝中的熔合比,增大焊缝成形系数(即焊缝宽度与高度之比),有利于防止焊缝金属的热裂纹。
5)再热裂纹敏感性
低合金钢焊接接头中的再热裂纹亦称消除应力裂纹,出现在焊后消除应力热处理过程中。再热裂纹属于沿晶断裂,一般都出现在热影响区的粗晶区,有时也在焊缝金属中出现。其生产与杂质元素P、Sn、Sb、As在初生奥氏体晶界的偏聚导致的晶界脆化有关,也与V、Nb等元素的化合物强化晶内有关。
6)层状撕裂倾向
大型厚板焊接结构(海洋工程、核反应堆及船舶等)焊接时,如在钢材厚度方向承受较大的拉伸应力,可能沿钢材轧制方向发生阶梯状的层状撕裂。这种裂纹常出现于要求熔透的角接接头或丁字接头中。选用抗层状撕裂钢;改善接头型式以减缓钢板Z向的应力应变;在满足产品使用要求的前提下,选用强度级别较低的焊接材料或采用低强焊材预堆边;采用预热及降氢等措施都有利于防止层状撕裂。
4.具体焊接工艺,主要是Q345钢焊接工艺介绍
一、材料介绍
(1)材料化学成分和力学性能分析
表1Q345(16Mn)的材料化学成分
钢号 化学成分
备注
C Si Mn S P Cr Mo V Ni
Q345 ≤0.2 ≤0.55 1.00~1.60 ≤0.045 ≤0.045 _ _ 0.02~
0.15 _
表2 Q345(16Mn)的材料力学性能[2]
钢号 力学性能
备注
δb/MPa δs/MPa δ(%) AKV /J
Q345A 470~630 345 21 _ GB/T1S91—94
(2)Q345钢的焊接特点
碳当量(Ceq)的计算:
Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5
计算Ceq=0.49%,大于0.45%,可见Q345钢焊接性能不是很好,需要在焊接时制定严格的工艺措施。
(3)Q345钢在焊接时易出现的问题
1. Q345钢在焊接冷却过程中,热影响区容易形成淬火组织-马氏体,使近缝区的硬度提高,塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。
2. Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。
二、焊接施工流程
坡口准备→点固焊→预热→里口施焊→背部清根(碳弧气刨)→外口施焊 →里口施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验(焊缝质量一级合格)
三、焊接工艺参数的选择
通过对Q345钢的焊接性分析,制定措施如下:
1. 焊接材料的选用:
根据产品对焊缝性能要求选择焊接材料,低合金高强度钢焊接材料的选择首先应保证焊缝金属的强度、塑性、韧性达到产品的技术要求,同时还应该考虑抗裂性及焊接生产效率等。由于低合金高强度氢致裂纹敏感性较强,因此,选择焊接材料时应优先采用低氢焊条和碱度适中的埋弧焊焊剂。焊条、焊剂使用前应按制造厂或工艺规程规定进行烘干。焊缝金属强度过高,将导致焊缝韧性、塑性以致抗裂性能的下降,从而降低焊接结构生产及使用的安全性,这对与焊接接头的韧性要求高,且基材的抗裂性差的低合金钢结构的焊接尤为重要。为了保证焊接接头具有与母材相当的冲击韧性,正火钢与控轧控冷钢焊接材料优先选用高韧性焊材,配以正确的焊接工艺以保证焊缝金属和热影响区具有优良的冲击韧性。海洋工程、超高强钢壳体及压力容器选用的焊接材料,还应保证焊缝金属具有相应的低温、高温及耐蚀等特殊性能。由于Q345钢的冷裂纹倾向较大,应选用低氢型的焊接材料,同时考虑到焊接接头应与母材等强的原则,选用E5015 (J507)型电焊条。
2. 坡口形式:
采用同一焊接材料焊同一钢种时,如过坡口形式不同,则焊缝性能各异。如用HJ431焊剂进行Q345钢埋弧焊不开坡口直边对接焊时,由于母材溶入焊缝金属较多,此时采用合金成分较低的H08A焊丝配合HJ431,即可满足焊缝力学性能要求;但如焊接Q345钢厚板开坡口对接接头时,如仍用 H08—HJ431组合,则因母材熔合比小,而使焊缝强度偏低,此时应采用合金成分较高的H08MnA、H10Mn2等焊丝与HJ431组合。角接接头焊接时冷却速度要大于对接接头,因此Q345钢角接时,应采用合金成分较低的H08A焊丝与HJ431焊剂组合,以获得综合力学性能较好的焊缝金属;如采用合金成分偏高的H08MnA或H10Mn2焊丝,则该角焊缝的塑性偏低。
3.焊接方法的选择:
低合金高强度钢可采用焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、气电立焊、电渣焊等所有常用的熔焊及压焊方法焊接。具体选用何种焊接方法取决于所焊产品的结构、板厚、堆性能的要求及生产条件等。其中焊条电弧焊、埋弧焊、实心焊丝及药芯焊丝气体保护电弧焊是常用的焊接方法。对于氢致裂纹敏感性较强的低合金高强度钢的焊接,无论采用那种焊接工艺,都应采取低氢的工艺措施。厚度大于100mm低合金高强度钢结构的环形和长直线焊缝,常常采用单丝或双丝载间隙埋弧焊。当采用高热输入的焊接工艺方法,如电渣焊、气电立焊及多丝埋弧焊焊接低合金高强度钢时,在使用前应对焊缝金属和热影响区的韧性能够满足使用要求。Q345钢焊接时可采用电弧焊、CO 气体保护焊和电渣焊,但本次设计采用手工电弧焊。
4.焊接热输入的控制:
焊接热输入的变化将改变焊接冷却速度,从而影响焊缝金属及热影响区的组织组成,并最终影响焊接接头的力学性能及抗裂性。屈服强度不超过500MPa的低合金高强度钢焊缝金属,如能获得细小均匀针状铁素体组织,其焊缝金属则具有优良的强韧性。而针状铁素体组织的形成需要控制焊接冷却速度。因此为了确保焊缝金属的韧性,不宜采用过大的焊接热输入。焊接操作上尽量不用横向摆动和挑弧焊接,推荐采用多层窄焊道焊接。
热输入对焊接热影响区的抗裂性及韧性也有显著的影响。低合金高强度热影响区组织的脆化或软化都与焊接冷却速度有关。由于低合金高强度钢的强度及板厚范围都较宽,合金体系及合金含量差别较大,焊接时钢材的状态各不相同,很难对焊接热输入作出统一的规定。各种低合金高强度钢焊接时应根据其自身的焊接性特点,结合具体的结构形式及板厚,选择合适的焊接热输入。与正火或正火加回火钢及控轧控冷钢相比,热轧钢可以适应较大的焊接热输入。含碳量较低的热轧钢(09Mn2、09MnNb等)以及含碳量偏下限的16Mn钢焊接时,焊接热输入没有严格的限制。因为这些钢焊接热影响区的脆化及冷裂纹倾向较小。但是,当焊接含碳量偏上限的16Mn钢时,为降低淬硬倾向,防止冷裂纹的产生,焊接热输入应偏大一些。
碳及合金元素含量较高、屈服强度为490MPa的正火钢,如18MnMoNb等。选择热输入时既要考虑钢种的淬硬倾向,同时也要兼顾热影响区粗晶区的过热倾向。一般为了确保热影响区的韧性,应选择较小的热输入,同时采用低氢焊接方法配合适当的预热或及时的焊后消氢处理来防止焊接冷裂纹的产生。Q345钢的含碳量和碳当量均较低,对氢致裂纹不敏感,为了防止焊接热影响区的软化,提高热影响区韧性,应采用较小的热输入焊接,使焊接冷却时间t8/5控制在10s以内为佳。
5.焊接接头的力学性能
焊缝金属和热影响区的力学性能是影响街头使用可靠性的基本性能,而其中强度与韧性又是关键的考核因素,特别是对合金结构钢街头更为重要,几种典型热轧及正火钢焊接接头的力学性能见下表。
钢种
焊接工艺 焊缝金属性能 过热区
/MPa
/MPa
(%)
ψ
(%) /J.cm
-20℃ -40℃
-20℃ -40℃
Q345 埋弧焊(δ=16mm,V形对接)H08MnA+HJ250焊态 504 351 30.2 65.3 166 121 175
埋弧焊(δ=12mm,I形对接)H08MnA+HJ431焊态 576 400 30.7 67 84 33q 73
CO 气体保护焊H08Mn2SiA焊态 540 390 24 61 78
6.焊接电流:
为了避免焊缝组织粗大,造成冲击韧性下降,必须采用小规范焊接。具体措施为:选用小直径焊条、窄焊道、薄焊层、多层多道的焊接工艺(焊接顺序如图一所示)。焊道的宽度不大于焊条的3倍,焊层厚度不大于5mm。第一层至第三层采用Ф3.2电焊条,焊接电流100-130A;第四层至第六层采用Ф4.0的电焊条,焊接电流120-180A。
7.预热温度:预热及焊道层间温度:
1)预热温度
预热可以控制焊接冷却速度,减少或避免热影响区中淬硬马氏体的产生,降低热影响区硬度,同时预热还可以降低焊接应力,并有助于氢从焊接接头的逸出。因此,预热是防止低合金高强度钢焊接氢致裂纹产生的有效措施。但预热常常恶化劳动条件,使生产工艺复杂化,不合理的、过高的预热和焊道间温度还会损害焊接接头的性能。因此,焊前是否需要预热及合理的预热温度,都需要认真考虑或通过试验确定。
预热温度的确定取决于钢材的成分(碳当量)、板厚、焊件结构形状和拘束度、环境温度以及所采用的焊接材料的含量等。随着钢材碳当量、板厚、结构拘束度、焊接材料的含氢量的增加和环境温度的降低,焊前预热温度要相应提高。对于厚板多道多层焊,为了促进焊接区氢的逸出,防止焊接过程中氢致裂纹的产生,应控制焊道间温度不低于预热温度和进行必要的中间消氢热处理。因此下图标为Q345的预热条件
板厚(mm) 不同气温条件下的预热温度
≤10 不低于-26 oC不预热
10~16 不低于-10oC不预热,低于-10oC预热100oC~150oC
16~14 不低于-5oC不预热,低于-5oC预热100oC~150oC
25~40 不低于0oC不预热,低于0oC预热100oC~150oC
≥40 均预热100oC~150oC
2)层间温度
层间温度过高会引起热影响区晶粒粗大,使焊缝强度及低温冲击韧性下降。如低于预热温度则可能在焊接过程中产生裂纹。因此规定道间温度不得低于预热温度,最高不得大于某一界线的温度。而对于Q345的层间温度则选用:Ti≤400℃。
8.焊后热处理参数:
除了电渣焊由于接头区严重过热而需要进行正火处理外,其他焊接条件应根据使用要求来判断是佛需要焊后热处理。低碳合金高强度钢中热轧钢和正火钢不需要焊后热处理,但对要求抗应力腐蚀的焊接机构、低温下使用的焊接结构和板厚结构等,焊后需要进行消除应力的高温回火。确定焊后回火温度的原则:
1) 不要超过木材原来的回火温度,以免影响母材本身的性能。
2) 对于回火脆性材料,要避开出现回火脆性的温度区间。例如,对含V或V+Mo的低合金钢,回火时应提高冷却速度,避免在600℃左右的温度区间停留时间过长,以免因V的二次碳化物析出而造成脆化;
如焊后不能及时进行热处理,应立即在200~350℃保温2~6h,以便焊接区的氢扩散逸出。为了消除焊接应力,焊后应立即轻轻锤击焊缝金属表面,但这不是用于塑性较差的钢件。强度级别较高或重要的焊接结构件,应用机械方法修正焊缝外形,使其平滑过渡到母材,较小应力集中。Q345焊后热处理工艺参数见下表:
强度级别
δs/MPa 典型钢种 预热温度/℃ 焊后处理工艺
电弧焊 电渣焊
345 Q345 100~150
δ≥16mm 一般不进行
或600~650℃回火 900~930℃正火
600~650℃回火
当我们悬着电弧焊时,为了降低焊接残余应力,减小焊缝中的氢含量,改善焊缝的金属组织和性能,在焊后应对焊缝进行热处理。热处理温度为:600-640℃,恒温时间为2小时(板厚40mm时),升降温速度为125℃/h 。
9.焊接过程:
1)焊前预热
在翼缘板焊接前,首先对翼缘板进行预热,恒温30分钟后开始焊接。 焊接的预热、层间温度、热处理由热处理控温柜自动控制,采用远红外履带式加热炉片,微电脑自动设定曲线和记录曲线,热电偶测量温度。预热时热电偶的测点距离坡口边缘15mm-20mm。
2)焊接
①为了防止焊接变形,每个柱接头采用二人对称施焊,焊接方向由中间向两边施焊。在焊接里口时(里口为靠近腹板的坡口),第一层至第三层必须使用小规范操作,因为它的焊接是影响焊接变形的主要原因。在焊接一至三层结束后,背面进行清根。在使用碳弧气刨清根结束后,必须对焊缝进行机械打磨,清理焊缝表面渗碳,露出金属光泽,防止表层碳化严重造成裂纹。外口焊接应一次焊完,最后再焊接里口的剩余部分。
② 当焊接第二层时,焊接方向应与第一层方向相反,以此类推。每层焊接接头应错开15-20mm。
③ 两名焊工在焊接时的焊接电流、焊接速度和焊接层数应保持一致。
④ 在焊接中应从引弧板开始施焊,收弧板上结束。焊接完成后割掉并打磨干净。
5.总结
通过对低碳钢的了解以及对Q345钢焊接工艺的研究,对其焊接工艺大体的认识,所以经过上面的叙述,对Q345的焊接工艺进行总结,如下表:
接头形式 焊件厚度/mm 焊缝次序(层次) 焊丝直径/mm 焊接电流/A 焊接电压/mm 焊机速度/
焊丝加焊剂
不开破口(双面焊) 8 正
反 4.0 550~580
600~650 34~36 34.5 H08A+HJ431
10~12 正
反 4.0 620~680
680~700 36~38 32 H08A+HJ431
V形坡口(双面焊)α=60°~70° 14~16 正
反 4.0 600~640
620~680 34~36 29.5 H08A+HJ431
18~20 正
反 4.0 680~700
700~720 36~38 27.5 H08MnA+HJ431
22~25 正
反 4.0 700~720
720~740 36~38 21.5 H08MnA+HJ431
T形接头不开坡口(双面焊) 16~18 (2) 4.0 600~650
680~720 32~34
36~38 34~38
24~29 H08A+HJ431
20~25 (2) 4.0 600~700
720~760 32~34
36~36 30~36
21~26 H08A+HJ431