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低合金鋼的焊接工藝

浏览次数:384日期:2019-11-18

低合金鋼是在碳素鋼的基礎上添加一定量的合金化元素而成,其合金元素的質量分數一般不超過5%,用以進步鋼的強度並保護其具有一定的塑性和韌性 ,或使鋼具有某些特殊性能,如耐低溫、耐高溫或耐腐蝕等。常用來建造焊接結構的低合金鋼可分為高強度鋼、低溫用鋼、耐腐蝕用鋼及珠光體耐熱鋼四種。

一、低合金鋼在焊接過程中,選用的焊條首要有以下幾種 :1)超低氫焊條(J×××H)用超低氫焊條焊接時,由於焊縫金屬中擴散氫含量極低 ,因此可以明顯進步抗裂性能,可以降低焊前預熱溫度。是以 ,在焊接首要的低合金鋼產品時,為了進步抗裂性,簡化焊接工藝,超低氫焊條在國內外焊接生產中利用受到普遍重視。2)高韌性焊條(J×××GR)某些低合鋼首要產品要求具有良好的低溫韌性,而一般的低氫型焊條,熔敷金屬的低溫韌性滿足不了這類要求。為了適應於工作條件亞劣的海上采油平台和壓力容器等低合金鋼焊接結構的需求,國內外研製生產了高韌性焊條,如J507GR(亦稱 J507NiTiB)等焊條的熔敷金屬-40℃V形缺口夏比衝擊吸收功不低於47J。為了進步焊接結構的安全性和抗脆斷能力,除了要求焊縫金屬具有良好的低溫衝擊韌性外,還要求焊縫具有良好的斷裂韌度。如海上采油平台結構,要求焊縫金屬-10℃的臨界COD值或NDT溫度。采用一般的J507低氫型焊條焊接Q345R及Q420R鋼壓力容器,焊縫金屬的臨界COD值經常低於母材,而采用高韌性焊條焊接則可以保證焊縫金屬的-40℃衝擊性能和COD值達到母材水平。3)高韌性超低氫焊條(J×××RH)這類焊條兼有良好的抗裂性和焊縫低溫韌性,如J506RH、J556RH、 J607RH及J707RH等。這些高韌性焊條及高韌性超低氫焊條可用於海上采油平台、壓力容器、航船 、工程礦山機械和在嚴冷地區服役的首要低合金鋼結構的焊接。4)耐吸潮焊條(J×××LMA)耐吸潮是指藥皮在濕潤空氣中具有耐吸潮的能力。對於低氫型耐吸潮焊條,要求焊條烘幹後 ,由烘箱取出在高溫度環境下使用期間內藥皮含水量仍能符合規定要求。如J506LMA耐吸潮焊條經350℃、2h烘幹後,在相對溫度大於80%的環境中使用,8h內藥皮含水量仍滿足要求。 ,國外已有多種耐吸潮低氫型焊條替換了一般的低氫型焊條。

二、低合金鋼用焊接材選用的原則1)根據產品對焊縫性能要求選擇焊接材料高強鋼焊接時 ,一般應選擇與母材強度相當的焊接材料,必須綜合考慮焊縫金屬的韌性、塑性及強度。隻要焊縫強度或焊接接頭的實際強度不低於產品要求即可。焊縫金屬強度過高,將導致焊縫韌性、塑性乃至抗裂性能的下降 ,從而降低焊接結構生產及使用的安全性,這對於焊接接頭的韌性要求高,且基材的抗裂性差的低合金鋼結構的焊接尤其首要。海洋工程、超高強鋼殼體及壓力容器選用的焊接材料,還應保證焊縫金屬具有相應的低溫、高溫及耐蝕等特殊性能。2)選擇焊接材料時,還要考慮工藝條件的影響①坡口和接頭形式的影響采用同一焊接材料焊同一鋼種時,假如坡口形式不同,則焊縫性能各導異。②焊後加工工藝的影響對於焊後經受熱卷或熱處理的條件,必須考慮焊縫金屬經受高溫熱處理後對其性能的影響。應保證焊縫熱處理後仍具有所要求的強度、塑性和韌性,一般正火處理後的焊縫強度要比焊態時低,對於在焊後要經受正火處理的焊縫,應選用合金分較高的焊接。焊件焊後要進行消除應力熱處理,一般焊縫金屬的強度將降低,這時候也應選用合金成分較高的焊接材料。對於焊後經受冷卷或冷衝壓的焊件,則要求焊縫具有較高的塑性。3)對厚板、拘束度大及冷裂傾向大的焊接結構 應選用超低氫焊接材料,以進步抗裂性能,降低預熱溫度。厚板、大拘束度焊件,第一層打底焊縫最輕易產生裂紋,此時可選用強度稍低、塑性、韌性良好的低氫或超低氫焊接材料。4)對於首要的焊接產品 如海上采油平台、壓力容器及船舶等,為確保產品使用的安全性,焊縫應具有高韌性焊接材料,如高堿度焊劑、高韌性焊絲、焊條、高純度的保護氣體並采用 Ar+CO2混合氣體保護焊等。5)為進步生率 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等,立角焊時可用立向下焊條,大口徑管接頭可用高速焊劑,小口徑管接頭可用底層焊條 。6)為改善衛生條件 在透風不良的產品中焊接時(如船倉、壓力容器等),宜采用低塵低毒焊條。

三、低合金鋼的強化機理低合金高強度的強化機理與碳素鋼不同,碳素鋼首要通過鋼中的碳含量形成珠光體、貝氏體和馬氏體來達到強化;而低合金高強鋼的強化首要是通過晶粒細化、沉澱硬化及亞結構的變化來實現。

四、低合金鋼用焊接材選用1)根據產品對焊縫性能要求選擇焊接材料高強鋼焊接時,一般應選擇與母材強度相當的焊接材料,必須綜合考慮焊縫金屬的韌性、塑性及強度。隻要焊縫強度或焊接接頭的實際強度不低於產品要求即可。焊縫金屬強度過高,將導致焊縫韌性、塑性乃至抗裂性能的下降,從而降低焊接結構生產及使用的安全性,這對於焊接接頭的韌性要求高,且基材的抗裂性差的低合金鋼結構的焊接尤其首要。海洋工程、超高強鋼殼體及壓力容器選用的焊接材料,還應保證焊縫金屬具有相應的低溫、高溫及耐蝕等特殊性能。2)選擇焊接材料時,還要考慮工藝條件的影響①坡口和接頭形式的影響采用同一焊接材料焊同一鋼種時,假如坡口形式不同,則焊縫性能各導異。②焊後加工工藝的影響對於焊後經受熱卷或熱處理的條件,必須考慮焊縫金屬經受高溫熱處理後對其性能的影響。應保證焊縫熱處理後仍具有所要求的強度、塑性和韌性,一般正火處理後的焊縫強度要比焊態時低,對於在焊後要經受正火處理的焊縫,應選用合金分較高的焊接。焊件焊後要進行消除應力熱處理,一般焊縫金屬的強度將降低,這時候也應選用合金成分較高的焊接材料。對於焊後經受冷卷或冷衝壓的焊件,則要求焊縫具有較高的塑性。3)對厚板、拘束度大及冷裂傾向大的焊接結構 應選用超低氫焊接材料,以進步抗裂性能,降低預熱溫度。厚板、大拘束度焊件,第一層打底焊縫最輕易產生裂紋,此時可選用強度稍低、塑性 、韌性良好的低氫或超低氫焊接材料。4)對於首要的焊接產品 如海上采油平台、壓力容器及船舶等,為確保產品使用的安全性,焊縫應具有高韌性焊接材料,如高堿度焊劑、高韌性焊絲、焊條、高純度的保護氣體並采用 Ar+CO2混合氣體保護焊等。5)為進步生率 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等 ,立角焊時可用立向下焊條,大口徑管接頭可用高速焊劑,小口徑管接頭可用底層焊條。6)為改善衛生條件 在透風不良的產品中焊接時(如船倉、壓力容器等),宜采用低塵低毒焊條。

五、低合金高強度鋼的分類

低合金高強度鋼按其用處還可分為:鍋爐用鋼、管線用鋼、容器用鋼 、造鋼用鋼及橋梁用鋼等。(見表)

專門用處低合金高強度結構鋼的化學成分用處鋼號化學成分(質量分數)(%)CMnSiNiMoCrNbAlVSP鍋爐用鋼(GB713-1997)16Mng≤0.201.20-1.600.20-0.55------≤0.030≤0.03519 Mng0.15-0.221.00-1.600.30-0.60----≥0.020-≤01頁