碳素钢的焊接性随含碳量增加而恶化，因为含碳量较高的钢从焊接温度快速冷却下容易被淬硬。被淬硬的焊缝和热影响区因其塑性下降，在焊接应力容易产生裂纹。碳素钢被淬硬主要是在马氏体组织形成而引起，马氏体的数量受冷却速度影响，非常快的冷却速度可以产生100%的马氏体，从而可达到最高硬度。因此，焊接含砚较高的碳素钢时，就应当注意减缓冷却速度，使马氏体的数量减至最少。
焊接的冷却速度受焊接热输入、母材板厚和环境温度的影响。厚板或在低温条件下焊接，其冷却速度加快；预热或加大焊接线能量，可以降低冷却速度，减少裂纹产生。
碳素钢的碳含量增加到约0.15%以上时，对氢致裂纹尤其敏感。因此，焊接碳含量高于0.15%的碳素钢时，须注意减少氢的来源。例如大气中的水分，焊前对待焊部位及附近须清除油污、铁锈等。手弧焊时宜选用低氢焊条，在其它焊接方法中应制造低氢环境，以减少焊缝周围环境中的氢含量。
焊接碳素钢时产生裂纹的力学原因是结构的拘束力和不均衡的热应力。即使是不易淬硬的低碳钢，在受拘束力条件下采用了不正确的焊接程序，也会因这些应力过大而产生裂纹。
总之，对碳素钢的焊接，应针对其碳含量不同而采取相应的工艺措施。当含碳较低时，如低碳钢，应着重注意防止结构拘束应力和不均衡的热应力所引起的裂纹；当含碳量较高时，如高碳钢，除了防止因这些因为应力所引起的裂纹外，还要特别注意防止因淬硬而引起的裂纹。
焊接特点
低碳钢的含碳量低（≤0.25%），其它合金元素含量较少，故是焊接性最好的钢种。采用通常的焊接方法后，接头中不会产生淬硬组织或冷裂纹。只要焊接材料选择适当，便能得到满意的焊接接头。
用电弧焊焊接低碳钢时，为了提高焊缝金属的塑性、韧性、和抗裂性能，通常都是使焊缝金属的碳含量低于母材，依靠提高焊缝中的硅、锰含量和电弧所具有较高的冷却来达到与母材等强度。因此，焊缝金属会随着冷却速度的增加，其强度会提高，而塑性和韧性会下降。当厚板单层角焊缝时，焊角尺寸不宜过小；多层焊时，应尽量连续施焊；焊补表面缺陷时，焊缝应具有一定的尺寸，焊缝长度不得过短，必要时应采用100-150℃的局部预热。
焊接材料
电弧焊用焊条
用于焊接结构的低碳钢多是Q235钢，其抗拉强度平均约417.5N/mm2,按等强度原则应选用E43××系列焊条,它的熔敷金属抗拉强度不小于420 N/mm2(43kgf /mm2),在力学性能上与母材恰好相匹配。
当焊接重要的或裂纹敏感性较大的结构时，常选用低氢型碱性焊条，如E4316、E4315、E5016、EE5015等。因这类焊条具有较好的抗裂性能和力学性能，其韧性和抗时效性能也很好。但这类焊条工艺性能较差，对油、锈和水份很敏感，焊前需在350-400℃下烘干1-2小时，并需对接头作彻底清理干净。所以对于一般的焊接结构，推荐选用工艺性能较好的酸性焊条，如E4303、E4313、E4320等。这些焊条虽然气体、杂质较高，焊缝金属的塑性、韧性及抗裂性不及碱性焊条，但一般都能满足使用性能要求。
焊接工艺要点
为确保低碳钢的焊接质量，在焊接工艺方面须注意：
1)焊前清除焊件表面铁锈、油污、水份等杂质，焊接材料焊前烘干。
2)角焊缝、对接多层焊的第一层焊缝以及单道焊乡要避免采用窄而深的坡口形式，
以防止出现裂纹、未焊透或夹渣等焊接缺陷。
3)焊接刚性大的构件时，为了防止产生裂纹，宜采用焊前预热和焊后消除应力的
措施。
4)在环境温度低于-10℃以下时焊接低碳钢结构时接头冷却快，为了防止产生裂
纹，应采取以下减缓冷却速度的措施：
a.焊前预热，焊时保持层间温度；
b.采用低氢型或超低氢型焊接材料；
c.点固焊时须加大焊接电流，适当加大点固焊的焊缝载面和长度，必要时焊前
也必须预热；
d.整条焊缝连续焊完，尽量避免中断。熄弧时要填满弧坑。
焊接特点
中碳钢含碳量较高，其焊接性比低碳钢差．当Ｗ（Ｃ）接近下限（０.２５％）时焊接性良好，随着含碳量增加，其淬硬倾向随之增大，在热影响区容易产生低塑性的马氏体组织。当焊件刚性较大或焊接材料、工艺参数选择不当时，容易产生冷裂纹。多层焊焊接第一屋焊缝时，由于母材金属熔合到焊缝中的比例大，使其含碳量及硫、磷含量增高、容易产生热裂纹。此外，碳含量高时，气孔敏感性增大。
焊接材料
应尽量选用抗裂性能好的低氢型焊接材料。焊条电弧焊时，若要求焊缝与母材等强度，宜选用强度级别相当的低氢型焊条；若不要求等强度时，则选用强度级别比母材低一级的低氢型焊条，以提高焊缝的塑性、韧性和抗裂性能。
如果选用非低氢型焊条进行焊接，则必须在严格的工艺措施配合，如控制预热温度、减少母材的熔合比等。
当工件不允许预热时，可选用塑性优良的铬镍奥氏体不锈钢焊条。这样可以减少焊接接头应力，避免热影响区冷裂纹产生。
①用铬-镍奥氏体不锈钢焊条时，预热温度可降低或不预热。
焊接工艺要点
1)预热和层间温度预热是焊接和焊补中碳钢防止裂纹的有效工艺措施。因为预热可降低焊缝金属和热影响区的冷却速度、抑制马氏体的形成。预热温度取决于碳含量、母材厚度、结构刚性、焊条类型和工艺方法等，最好是整体预热，局部预热，其加热范围应为焊口两侧150～200mm左右。
多层焊时，要控制层间温度，一般不低于预热的温度。
2)浅熔深为了减少线材金属熔入焊缝中的比例,焊接接头可做成U型或V型坡口。如果是焊补铸件缺陷，所铲挖的坡口外形应圆滑，多层焊时应采用小焊条，小焊接电流，以减少熔深。
3)焊后处理最好是焊后冷却到预热温度之前就进行消除应力热处理，尤其是大厚度工件或大刚性的结构件更应如此。消除应力热处理温度一般在600～650℃之间。如果焊后不能立即消除应力热处理，则应先进行后热，以便扩散氢逸出。后热温度150℃保温2小时。
4)锤击焊缝金属没有热处理消除焊接应力的条件时，可焊接过程中用锤击热态焊缝的方法减小焊接应力，并设法使焊缝缓冷。
焊接特点
含碳量w（C）＞0.6％的高碳钢淬硬性高、很容易产生又硬又脆的高碳马氏体。在焊缝和热影响区中容易产生裂纹，难以焊接。帮一般都不用这类钢制造焊接结构，而用于制造高硬度或耐磨的部件或零件，对它们的焊接多数是破损件的焊补修理。
高碳钢零、部件的高硬度或高耐磨性能是通过热处理获得，因此焊补这些零、部件前应先行退火，以减少焊接裂纹，焊后再重新进行热处理。
焊接材料
按焊缝性能要求来选用高碳钢的焊接材料，要求达到与线材完全相同的性能是比较难的。在焊条电弧焊情况下，当要求强度高时，可选用E7015（J707）或E6015（J607）焊条；要求低时，选用铬、镍奥氏体不锈钢焊条，如E309-16（A302）、E309-15（A307）等，这时预热温度可降低或不需预热。
焊接要点
高碳钢焊接性差，焊接时性必须注意：
1)应先退火而后焊接；
2)采用结构焊条时，焊前必须预热，预热温度和层间温度应在350℃以上；
3)采取与焊接中碳钢相似的工艺措施，尽量减少熔合比、小焊接电流、低焊接速
度，焊接尽可能连续进行，中间不停止；
4)焊后缓冷，并应立即送入炉中进行消除应力的高温回火，随后根据需要作相应
的热处理。
合金结构钢及其分类
合金结构钢是在碳素钢的基础上有目的地加入一种或几种合金元素的钢。常用的合金元素有：锰、硅、铬、镍、钼、钨、钒、钛、硼等。加入合金元素可使钢的性能产生预期的变化，如提高其强度，改善其韧性，或使其具有特殊的物理、化学性能，如耐热性各耐蚀性等。
合金结构钢的应用领域很广，种类繁多，可化学成分、合金系统、组织状态、用途或使用性能等方面分类。例如：
按合金元素总含量的多少分有：
1)低合金钢，一般w(Me)＜5%；
2)中合金钢，w(Me)=5～10%；
3)高合金钢，w(Me)＞10%；
按用途合性能分有：
1)强度用钢即通常所说的高强度用钢。
2)特殊用途钢这类钢主要用于在特殊条件下工作的机械零件和工程结构。
新标准与旧标准牌号对照
按供货状态分，强度用分为热轧与正火钢、低碳调质钢等到三类。各类钢的组织性能有其共同点，且与焊接性密切相关。简介如下：
1)热轧正火钢是一种非热处理强化钢，一般是在热轧、控轧、正火、正火加回火状态下供货，使用时不进行热处理。这类钢合金元素含量低（一般w(Me)≤3%），屈服点在295-460MPa范围，所以又称为低合金高强度钢。钢中主要元素是Mn，有些辅以V、Ti、Nb等。这类钢被广泛应用于各种焊接结构。
2)低碳调质钢是一种热处理强化钢，一般在调质状态下供货。其含碳量较低，通常w(C)在0.25%以下。钢中Mn、Mo为主要元素，有些辅以V、Cr、Ni、B等。这类钢只需加入少量合金元素，通过调质处理，就能获得高的强度，又有较好的塑性和韧性。可以直接在调质状态下焊接，焊后不必进行调质处理，必要时可进行消除应力处理。
由于这类钢强度高、韧性好，焊接热影响区淬硬倾向小，冷裂纹敏感性较低，所以在重大焊接结构中得到越来越广泛应用。但是，这类钢焊后在热影响区中出现软化区。
3）中碳调质钢也是一种热处理强化钢，其含碳量比低碳调质钢高[w(C)＞0.3%],因此淬硬性比低碳调质钢高很多。中碳调质钢常用于强度要求很高的产品和构件，如火箭发动机壳体、飞机起落架等。由于它的强度和硬度很高其韧性相对较低，给焊接带来较大困难。通常需要在退火状态下焊接，焊后再通过整体热处理来达到所需的强度和硬度。
热轧及正火钢的焊接性
在熔焊条件下热轧及正火钢随着强度级别的提高和合金元素含量的增加，焊接的难度增大。这类钢焊接的主要问题是热影响区的脆化和产生各种裂纹。
●热影响区脆化
1)过热区脆化过热区是指热影响区中熔合线附近母材被除数加热到到1100℃以上的区域，又叫粗晶区。由于该区温度高，发生奥氏体晶粒显著增大和一些难熔质点熔入而致了性能变化。这种变化既和钢材的类型、合金系统有关，又和焊接热输入有关，因为热输入直接影响高温停留时间和冷却速度。
热轧钢系固溶强化钢，在热轧状态下使用。导致热轧钢过热区脆化的原因是：焊接输入偏高，使该区的奥氏体晶粒严重增大，稳定性增加。使之转变产物先析铁素体和共析铁素体的延伸发展，除沿晶界析出外还向晶内延伸，形成魏氏体组织及其他塑性低的混合组织，从而使过热区脆化。因此对于像Q345（16Mn）之类固熔强化的热轧钢，焊接时，采用适当低的输入热等工艺措施来抑制过热区奥氏体晶粒长大及魏氏组织的出现，是防止过热区脆化的关键。
正火钢过热区脆化下热轧钢不同，其热过敏性比热钢大，这是因为两者合金化方式不同。对含Ti和V的15MnTi与Q420（15MnVN）钢研究表明：随着焊接热输入增大，高温停留时间延长，Ti、V溶解得越充分，其脆化就显著。所以用小热输入是避免这类正火钢过热区脆化的有效措施。
如果为了提高正钢的焊接生产效率面采用大的热输入焊接，在这种情况下，焊后需采用800～1100℃的正火热处理来改善接头韧性。
2）热应变脆化指钢在200℃～Ac1温度范围内，受到较大的塑性变形（5%～10%）后，出现断裂韧性明显下降，脆性转变温度明显升高现象。对Q345（16Mn）和Q420（15MnVN）等钢研究表明，这些钢均具有一定的热应变脆化倾向。消除和热应变脆化的有效措施是焊后退火处理。经600℃左右的消除应力退火后，材料的韧性基本上能恢复到原来的水平。
●裂纹
1)焊缝金属的热裂纹热轧正火钢一般含碳量都较低，而含锰量都较高，它们的w(Mn)/w(S)值比较大，因而具有较好的抗热裂能，正常情况下焊缝不会出现裂纹。但是，当材料成分不合格，或有严重偏析，使局部的碳、硫含量偏高，其w(Mn)/w(S)值偏低时则易产生裂纹。控制母材和焊接材料中的碳、硫含量，减少熔合比，增大焊缝的成形系数等都有利于防止焊缝金属产生热裂纹。
2)冷裂纹导致钢材产生焊接冷裂纹的三个主要因素是钢材的淬硬倾向，焊缝的扩散氢含量和接头的拘束应力，其中淬硬倾向是决定性的。
一般认为碳当量CE＜0.4%的钢材焊接时基本上无淬硬倾向,焊接性良好。σs=295～390MPa的热轧钢如09Mn、O9MnNb、12Mn等基本属这一类。除钢板很厚、环境温度很低的情况外，也和焊接低碳钢一样一般不需要焊前预热和严格控制焊接热输入，也不会引起冷裂纹。随着CE增加，其淬硬倾向也随之增大，Q345（16Mn）、Q390（15MnV）等热轧钢的碳当量较上述几种钢稍高，其淬硬倾向相应稍大，当冷却速度快时，有可能产生马氏体淬硬组织。在拘束应力较大和扩散氢含量较高的情况下，就必须采取适当措施，防止冷裂纹的产生。碳当量CE=0.4%～0.6%的钢，基本上属于有淬硬倾向的钢，σs=440～490MPa的正火钢就处于这一范围之内，当CE还不超过0.5%时，淬硬尚不严重，焊接性尚好。但随着板厚的增加，则须采取一定预热措施才能避免冷裂纹的产生。CE在0.5％以上的钢其淬硬倾向显著，容易冷裂，必须控制焊接输入和采取预热和后热处理等工艺措施，以防冷裂纹的产生。
热轧及正火钢的焊接工艺
(1)焊接方法
热轧正火钢对许多焊接方法都适应，选择时主要考虑产品结构、板厚、性能要求和生产条件等因素，其中最为常见的是焊条电弧焊、埋弧焊和熔化极气体保护焊。
（2）焊接材料的选择
焊接热轧及正火钢时，选择焊接材料和主要依据是保证焊金属的强度，塑性和韧性等力学性能与母材的力学性能匹配，为此，须注意以下问题。
1)选择相应强度级别的焊接材料
2)工艺条件的影响主要焊接工艺和焊后的加工工艺两方面考虑对焊缝金属力学性能的影响。
3)考虑结构因素的影响对厚板、拘束应度大或冷裂倾向大的焊接结构，以及重要的产品，应选用低氢或高韧性的焊接材料。例如，厚板结构多层焊，第一层打底焊缝最易产生裂纹，这时应选用强度稍低，但塑性、韧性较好的低氢或超低氢焊接材料。
（4）焊接工艺参数的选择
1)焊接热输入热轧及正火钢焊接热输入的确定主要依据是防止过热区脆化和焊接裂纹两个方面。由于各种热轧及正火钢的脆硬倾向不相同，因此，对热输入的要求亦不相同。
对于如Q295（09Mn2、09MnNb）和含碳量偏下的Q345（16Mn）QMQ 钢等，基强度级别在390MPa以下，它们的过热敏感性不大，淬硬倾亦较小，帮焊接热输入一般不予限制。
含碳量偏高的Q345（16Mn）钢，其淬硬倾向增加，为防止冷裂纹，焊接时，宜用偏大一些的焊接热输入。
对含钒、铌、钛等到强度级别较低的正火钢，如Q420（15MnVN、15MnVTi）等。为防止沉淀相溶入和晶粒长大引起的脆化，宜选用偏小的焊接热输入。
2）预热预热主要是为了防止裂纹，同时兼有一定改善接头性能作用。但预热却恶化劳动条件，延长生产周期，增加制造成本。过高预热温度和层间温度反会使接头韧性下降。因此焊接是否需要预热和预热多少温度，应慎重从事。
3）后热及热处理
①后热又叫消氢处理，是立即对焊件的全部（或局部）进行加热和保温，让其缓冷，使扩散氢逸出的工艺措施。后热的目的是防止延迟裂纹的产生，主要用于强度级别较高的钢种和大厚度的焊接结构。去氢的效果取决于后热的温度和时间。温度一般在200～300℃范围内，保温时间与板厚有关，通常为2～6小时。对同一板厚，后热温度高，保温时间可缩短。
②焊后热处理一般情况下，热轧钢和正火钢焊后不需热处理。但是，对要求抗应力腐蚀的焊接结构、低温下使用的焊接结构及厚壁高压容器等，焊后都需要进行消除应力的高温回火。
确定回火温度时要注意：a.不要超过母材的回火温度,以免影响母材的性能,约比母材的回火温度低30～60℃;b．对于含有铬、钼、钒等的低合金钢，在回火时要避开600℃左右的温度区间，以免产生再热裂纹。
碳钢和不锈钢焊接 Prepared on 22 November 2020
普通Q235碳钢与不锈钢SUS304 可以直接焊接么，有什么缺陷和注意的么对结构是否会产生影响呢 Q235碳钢（珠光体钢）与不锈钢 SUS304（奥氏体钢——0Cr18Ni9）可以焊接。不过，焊接时除了注意金属本身物理、化学性能对焊接性带来的影响外，还应注意两种金属成分与组织上的差异对接头性能的影响。 两种母材自身的问题： 珠光体钢：冷裂纹、脆化等 奥氏体钢：热裂纹等 特殊问题：
（1）母材对焊缝的稀释，引起焊缝组织与性能的变化 珠光体钢母材的溶入，将稀释填充金属，引起其成分与组织的变化。（2）形成凝固过渡层 在靠近珠光体钢一侧熔合线的焊缝金属中，会形成一层与内部焊缝金属成分不同的过渡层。过渡层中的高硬度马氏体组织会使脆性增加，塑性显着降低，形成低塑性带，从而降低了焊接结构的可靠性。 （3）形成碳迁移过渡层 在焊接或焊后加热（热处理或高温运行）时，碳从珠光体母材通过熔合区向焊缝扩散，在靠近熔合区的珠光体母材
上形成一个软化的脱碳层，而在靠近熔合区的奥氏体焊缝中形成硬度较高的增碳层。 （4）接头应力状态复杂 局部加热引起的热应力、两种钢的热膨胀系数不同引起的残余应力（热处理无法消除此应力）。 焊接材料：焊条型号—— E310－16 或E310－15 焊接工艺要求： 1、焊接方法
用熔合比小的焊接方法，降低母材的稀释作用。带极堆焊、非熔化极气体保护焊，焊条电弧焊均可。 2、焊接参数 小直径焊条或焊丝，小电流、大电压、快速焊。 3、堆焊过渡层 焊接厚大焊件时，可在珠光体钢的坡口表面堆焊过渡层，过渡层用高铬镍奥氏体焊条或镍及镍合金电焊条（如 Ni307）。过渡层厚度一般为6～ 9mm。 4、焊接接头一般不焊后热处理。
低碳钢熔化焊焊接接头组织分析 一、实验目的 1观察焊接接头的宏观组织及焊接缺陷 2、观察焊缝、热影响区及母材的各种典型结晶形态 3、掌握低碳钢焊接接头各区域的组织变化 4、测定在不同的焊接工艺下热影响区的宽度 二、实验概述 手工电弧焊的焊接过程如图1所示。当电弧在焊条与焊件之间引燃后，电弧热使焊件（与电弧接触部分）及焊条末端熔化，熔化的焊件和焊条（以熔滴形式下落）形成共同的金属熔池。焊条外面的药皮受热熔化并发生分解反应，产生液态熔渣和大量气体。液态熔渣包围着 熔滴，当其进入金属熔池后，因其比重小而浮在熔池表面。所产生的气体则包围在电弧和熔池周围。 图1手工电弧焊过程示意图 1、焊条芯 2、焊条药皮 3、液态熔渣 4、固态渣壳 5、气体 6、金属熔滴 7、熔池8焊缝9、工件 焊条因不断熔化下滴而应连续向下送进，以保持一定的电弧长度。同时，焊条还应沿焊接方向前进。当电弧离开熔池后，被熔渣覆盖的熔化金属就缓慢冷却凝固成焊缝金属，液态熔渣也凝固成固态熔壳。在电弧移达的下方，又形成新的熔池及其上的液态熔渣，以后又凝固成新的焊缝金属和渣壳。上述过程继续进行下去，只至整个焊缝被焊完为止。从而形成一条连续的焊缝金属。
在焊接过程中，由于焊接接头各部分经受了不同的热循环，因而所得组织各异。组织的 不同，导致机械性能的变化。对焊接接头进行金相组织分析，是对接头机械性能鉴定的不可 缺少的环节。 焊接接头的金相分析包括宏观和显微分析两个方面。 宏观分析的主要内容为：观察与分析焊缝成型、焊缝金属结晶方向和宏观缺陷等。 显微分析的主要内容为：借助于放大100倍以上的光学金相显微镜或电子显微镜进行观察，分析焊缝的结晶形态，焊接热影响区金属的组织变化，焊接接头的微观缺陷等。 焊接接头由焊缝金属和焊接热影响区金属组成。焊缝金属的结晶形态与焊接热影响区的 组织变化不仅与焊接热循环有关，而且与所用的焊接材料和被焊材料有密切关系。 （一）焊缝凝固时的结晶形态 熔化焊是通过加热使被焊金属的联接处达到熔化状态，焊缝金属凝固后实现金属的焊接。联接处的母材和焊缝金属具有交互结晶的特征，图2为母材和焊缝金属交互结晶的示意 图。由图可见，焊缝金属与联接处母材具有共同的晶粒，即熔池金属的结晶是从熔合区母材 的半熔化晶粒上开始向焊缝中心成长的。这种结晶形式称为交互结晶或联生结晶。当晶体最 易长大方向与散热最快方向一致时，晶体便优先得到成长，有的晶体由于取向不利于成长，晶粒的成长会被竭止，这就是 所谓选择长大，并形成焊缝中的柱状晶形态，如图3（a）所 示。 图2焊缝金属的交互结晶示意图 (a)
金属材料的焊接性能 （2014.2.27） 摘要：对各种常用金属材料的焊接性能进行研究，通过参考各类焊接丛书及焊接前辈多年的经验总结，对常用金属材料的焊接工艺可行性起指导作用。 关键词：碳当量；焊接性；焊接工艺参数；焊接接头 1 前言 随着中国特种设备制造业的不断发展，我们在制造产品时所用到的金属材料种类也在不断增加，相应地所必须掌握的各种金属材料的焊接性能也在不断研究和更新中，为了实际产品制造的焊接质量，熟悉金属材料的焊接性能，以制定正确的焊接工艺参数，从而获得优良的焊接接头起到至关重要的指导作用。 2 金属材料的焊接性能 2.1 金属材料焊接性的定义及其影响因素 2.1.1 金属材料焊接性的定义 金属材料的焊接性是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的能力。一种金属，如果能用较多普通又简便的焊接工艺获得优良的焊接接头，则认为这种金属具有良好的焊接性能金属材料焊接性一般分为工艺焊接性和使用焊接性两个方面。 工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优良，无缺陷焊接接头的能力。它不是金属固有的性质，而是根据某种焊接方法和所采用的具体工艺措施来进行的评定。所以金属材料的工艺焊接性与焊接过程密切相关。 使用焊接性是指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。使用性能取决于焊接结构的工作条件和设计上提出的技术要求。通常包括力学性能、抗低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度、耐蚀性能和耐磨性能等。例如我们常用的S30403，S31603不锈钢就具有优良的耐蚀性能，16MnDR，09MnNiDR低温钢也有具备良好的抗低温韧性性能。
Proposal on Carbon Steel Pipe Welding 碳钢管道焊接工艺 1T echnical description 技术特征 1.1Pipe material and size: 20# seamless steel pipe 材质、规格：20#无缝钢管 1.2Work medium：water 工作介质：水 1.3Designed pressure：4㎏/㎝2 设计压力：4㎏/㎝2 1.4Work pressure：4㎏/㎝2 工作压力：4㎏/㎝2 1.5T est pressure：6㎏/㎝2 试验压力：6㎏/㎝2 2Related documents to this proposal： 本工艺编制依据： 2.1T echnical specification of F06B F06B技术文件 2.2GB50236-98《Field Equipment and Industrial Pipe Welding Work Execution and Acceptance Code》 国标GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规》2.3GB50235-97《Industrial Metal Pipe Works Construction and Acceptance Code》
国标GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规》 2.4CEFOC Welding T echnical Appraisal Report : HG3，HG2002-1 本公司焊接工艺评定报告：HG3，HG2002-1 3Welder焊工 3.1Welder should be certified in passing the Welding Examination of Boiler Pressure Container and Pressure Pipe。 焊工应具有“锅炉压力容器压力管道焊工考试规则”规定的焊工考试合格证。 3.2 Welder should pass the qualification test by GB50236-98 Code to obtain work permit of the Contractor before starting the welding work of this project. 焊工进入现场后，应按GB50236-98规定，先进行焊接实际操作考试合格。经总包方认可发证后，方能承担本项目的焊接工作。 3.3 This technical proposal should be complied to during the welding work of this project 焊工承担本项目的焊接工作中，应切实执行本焊接工艺。 4 Welding work inspection 焊接检验 4.1 Welding inspector should be fully acquainted with the F06B technical specification and both the international standards and this proposal 焊接检验人员应F06B技术文件及相关国标和本工艺。 4.2 Inspect the pipe materials and welding materials in
《材料焊接性》（专科）学案 第一章绪论 二、本章习题 1. 根据本章所述内容，举例说明低合金钢焊接在工程结构中的重要作用。 2.先进材料的发展和应用在工程中越来越受到人们的重视，简述先进材料（如陶瓷、金属间化合物和复合材料等）和金属材料相比，在工程结构中的应用有什么不同？ 第2章材料焊接性及其试验方法 1. 了解焊接性的基本概念。什么是工艺焊接性？影响工艺焊接性的主要因素有哪些？ 焊接性，是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的难易程度。 工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。 影响因素：材料因素、工艺因素、结构因素、使用条件。 2. 什么是热焊接性和冶金焊接性，各涉及到焊接中的什么问题？ 冶金焊接性指在熔焊高温下的熔池金属与气象熔渣等相互之间繁盛化学冶金反映所引起的焊接变化
3. 举例说明有时工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好。 工艺焊接性是指影响焊接操作的焊接性能，如电弧的稳定性、焊缝的成形性、脱渣性、飞溅大小及发尘量等。而使用焊接性则是指焊件需满足的使用要求，如接头的力学性能、物理性能及化学性能要求。 有时，工艺焊接性好的材料如果焊接材料选择不当，其使用性能就不一定好：例如不锈钢焊接，若使用普通结构钢焊条焊接，其工艺焊接性很好，即焊接过程很顺利，但是，焊缝不耐腐蚀，就不能满足不锈钢焊件的使用要求，因此焊接接头是不合格的。 金属材料使用性能主要指力学性能，即金属材料在外力作用下表现出来的各种特性，如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。 比如低碳钢焊接性好，但其强度、硬度却没有高碳钢好| 第3章低合金结构钢的焊接 1. 分析热轧钢和正火钢的强化方式及主强化元素有什么不同。二者的焊接性有何差异，在制定焊接工艺时应注意什么问题。 热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件粗晶区的析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接 2. 分析16Mn的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。
碳钢管道焊接工艺指导书 1 范围 本标准适用于工业管道和公用管道的碳钢类钢材的焊接施工。 2 规范性引用文件 GB 50235-97 《工业金属管道工程施工及验收规范》 GB 50236-98 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》 《焊工技术考核规程》 3 先决条件 3.1 材料 3.1.1 母材 进入现场的管材、管件等应符合相应标准和设计文件规定要求，并具有材料质量证明书或材质复验报告。 3.1.2 焊接材料（以下简称焊材） 3.1.2.1 进入现场的焊材应符合相应标准和技术文件规定要求，并具有焊材质量证明书。 3.1.2.2 施工现场的焊材二级库已建立并正常运行。焊材的管理按《焊接材料管理规范》规定要求执行。 3.2 主要设备及工具 3.2.1 设备 焊机等设备完好，性能可靠。计量仪表正常，并经检定合格且有效。 3.2.2 工具 角向磨光机、钢丝刷、凿子、榔头等焊缝清理与修磨工具配备齐全。 3.3 焊接工艺评定按相应规程、标准规定的要求已完成。 3.4 焊工按《锅炉压力容器焊工考试规则》规定要求，经考核具有相应的持证项目。 3.5 焊接环境 3.5.1 施焊环境应符合下列要求： 3.5.1.1 施焊环境温度应能保证焊件焊接时所需的足够温度和焊工操作技能不受影响；3.5.1.2 风速：手工电弧焊小于8m/s，气体保护焊小于2m/s；
3.5.1.3 焊接电弧在1m范围内的相对湿度小于90%。 3.5.2 焊件表面潮湿、覆盖有冰雪，或在下雨、下雪、刮风期间，必须采取挡风、防雨、防雪、防寒和预加热等有效措施。无保护措施，不得进行焊接。 4 焊接工艺流程 焊接工艺流程见图1。 焊接工艺流程图 5 工艺要点 5.1 坡口加工 5.1.1 管道的坡口形式和坡口尺寸应按设计文件或焊接工艺规定要求进行。 5.1.2 不等厚对接焊件坡口加工应符合《工业金属管道工程施工及验收规范》规定要求。 5.1.3 坡口加工宜采用机械方法，也可采用等离子切割、氧乙炔切割等热加工方法。在采用热加工方法加工坡口后，应除去坡口表面的氧化皮、熔渣及影响接头质量的表面层，并应将凹凸不平处打磨平整。
金属材料焊接性知识要点 1. 金属焊接性：指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够形成完整接头并满足预期使用要求的能力。包括（工艺焊接性和使用焊接性）。 2. 工艺焊接性：金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头能力。 3. 使用焊接性：指焊接接头和整体焊接结构满足各种性能的程度，包括常规的力学性能。 4. 影响金属焊接性的因素：1、材料本因素2、设计因素3、工艺因素4、服役环境 5. 评定焊接性的原则:（1）评定焊接接头中产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；（2）评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。 6. 实验方法应满足的原则：1可比性 2针对性 3再现性 4经济性 7. 常用焊接性试验方法： A:斜Y坡口焊接裂纹试验法: 此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。 B:插销试验 C:压板对接焊接裂纹试验法 D:可调拘束裂纹试验法 一问答：1、“小铁研”实验的目的是什么，适用于什么场合？了解其主要实验步骤，分析影响实验结果稳定性的因素有哪些？ 答：1、目的是用于评定用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性时，影响结果稳定因素焊接接头拘束度预热温度角变形和未焊透。（一般认为低合金钢“小铁研实验”表面裂纹率小于20%时。用于一般焊接结构是安全的） 2、影响工艺焊接性的主要因素有哪些？ 答：影响因素：（1）材料因素包括母材本身和使用的焊接材料，如焊条电弧焊的焊条、埋弧焊时的焊丝和焊剂、气体保护焊时的焊丝和保护气体等。 （2）设计因素焊接接头的结构设计会影响应力状态，从而对焊接性产生影响。 （3）工艺因素对于同一种母材，采用不同的焊接方法和工艺措施，所表现出来的焊接性有很大的差异。 （4）服役环境焊接结构的服役环境多种多样，如工作温度高低、工作介质种类、载荷性质等都属于使用条件。 3、举例说明有时工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好。 答：金属材料使用焊接性能是指焊接接头或整体焊接结构满足技术条件所规定的各种使用性能主要包括常规的力学性能或特定工作条件下的使用性能，如低温韧性、断裂韧性、高温蠕变强度、持久强度、疲劳性能以及耐蚀性、耐磨性等。而工艺焊接性是指金属或材料在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质致密、无缺陷和具有一定使用性能的焊接接头的能力。比如低碳钢焊接性好，但其强度、硬度却没有高碳钢好。 4、为什么可以用热影响区最高硬度来评价钢铁材料的焊接冷裂纹敏感性？焊接工艺条件对热影响区最高硬度有什么影响？ 答：因为（1）.冷裂纹主要产生在热影响区； （2）其直接评定的是冷裂纹产生三要素中最重要的，接头淬硬组织，所以可以近似用来评价冷裂纹。 一般来说，焊接接头包括热影响区，它的硬度值相对于母材硬度值越高，证明焊接接头的
碳钢及普通低合金钢的焊接 1.什么是碳素钢？常用的有哪几种？ 答：碳素钢也叫碳钢。常用焊接的有低碳钢（含C≤0.25%）和中碳钢 （含C=0.25%--0.60%）；优质碳素结构钢（08、10、15、20、25、30、35、40、45）2.为什么叫普通低合金钢？它们是如何分类的？ 答：在普通低合金钢中，除碳以外，还含有少量其他元素，如：锰、硅 、钒、钼、钛、铝、铌、铜、硼、磷、稀土等，性能发生变化，得到比一般碳钢更优良的性能，如：高强度钢、耐蚀钢、低温钢、耐热钢等。 3.什么是金属材料的机械性能？ 答：强度、硬度、朔性、韧性、耐疲劳和蠕变性能等。 4.什么是钢材的工艺性能？ 答：钢材承受各种冷热加工的能力，如：可切削性、可锻性、可铸性和可焊接性等。 5.什么是金属的焊接性？ 答：在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度。包括两方面的内容： 一是接合性能，又称工艺可焊性；二是使用性能，又称使用可焊性。 6.为什么ER50-6实心焊丝使用十分普遍？它适合哪些钢材？ 答：ER50-6实心焊丝（如：唐山神钢MG-51T）适合的钢材有： 〈1〉普通碳素结构钢：Q215 Q235 Q255 Q275 〈2〉优质碳素结构钢： 08 10 15 20 25 30 35 40 45 15Mn 20Mn 25Mn 30Mn 35Mn 〈3〉碳素铸钢：ZG200-400H ZG230-450H ZG275-485H 〈4〉压力容器用碳素钢： 20R 〈5〉锅炉用碳素钢： 20g 〈6〉桥梁用碳素结构钢： 16q 〈7〉核压力容器用碳素钢： 20HR 〈8〉汽车制造用碳素结构钢： 08Al 15Al 〈9〉普通低合金高强度结构钢：Q295 （09MnV、09MnNb、09Mn2） Q345 （14MnNb、16Mn、16MnRE）Q390 （15MnV、15MnTi、16MnNb） Q420 （15MnVN、14MnVTiRE） 〈10〉船体用低合金高强度结构钢 AH32 DH32 EH32 AH36 〈11〉压力容器用低合金高强度结构钢 16MnR 15MnVR 15MnVNR 〈12〉锅炉用低合金高强度结构钢 16Mng 19Mng 22Mng 〈13〉桥梁用低合金高强度结构钢 16Mnq（16MnCuq）15MnVq 15MnVNq 〈14〉石油天然气管道用低合金高强度结构钢 S290 S315 S360 S380 S415 7.为什么低合金高强钢会出现裂纹？有哪些影响因素？ 答：随含碳量和合金元素的增加，产生冷裂纹的敏感性增加。产生冷裂纹的三要素是：〈1〉焊接接头中产生淬硬的马氏体组织〈2〉焊接接头中扩散氢〔H〕含量高 〈3〉焊接接头中有较高的残余应力 8.为什么防止冷裂纹要采取工艺措施？ 答：防止冷裂纹要采取的工艺措施有： 〈1〉建立低氢的焊接环境 〈2〉制定合理的焊接工艺和焊接顺序
6 碳素钢及合金钢的焊接 6.1 一般规定 6.1.1 本章适用于含碳量小于或等于0.30%的碳素钢、低合金结构钢、低温钢、耐热钢、不锈钢、耐热耐蚀高合金钢现场焊接设备和管道的手工电弧焊、氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、埋弧焊及氧乙炔焊。 6.1.2 焊缝的设置应避开应力集中区，便于焊接和热处理，并应符合下列规定： 6.1.2.1 钢板卷管或设备、容器的筒节与筒节、筒节与封头组对时，相邻两纵向焊缝间的距离应大于壁厚的3倍，且不应小于100 mm，同一筒节上两相邻纵缝间的距离不应小于200 mm； 6.1.2.2 加热炉受热面管子的焊缝中心与管子弯曲起点、联箱外壁及支、吊架边缘的距离不应小于70 mm；同一直管段上两个对接焊缝间的距离不应小于150 mm； 6.1.2.3除焊接及成型管件外的其他管子对接焊缝的中心到管子弯曲起点的距离不应 小于管子外径，且不应小于l00 mm；管子对接焊缝与支、吊架边缘之间的距离不应小于50 mm。同一直管段上两对接焊缝中心面间的距离：当公称直径大于或等于150mm时不应小于150mm；公称直径小于150mm时不应小于管子外径； 6.1.2.4 不宜在焊缝及其边缘上开孔，当不可避免时，应符合本规范第11.3.9条的规定。 6.1.3焊缝的坡口形式和尺寸应符合设计文件和焊接作业指导书的规定。当无规定时，埋弧焊焊缝坡口形式及尺寸应符合现行国家标准《埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》GB 986的规定，其他焊缝坡口形式和尺寸应符合本规范附录C第C.0.1条的规定。 6.2 焊前准备 6.2.1焊件的切割和坡口加工宜采用机械方法，也可采用等离子弧、氧乙炔焰等热加工方法，在采用热加工方法加工坡口后，必须除去坡口表面的氧化皮、熔渣及影响接头质量的表面层，并应将凹凸不平处打磨平整。 6.2.2焊件组对前应将坡口及其内外侧表面不小于l o mm范围内的油、漆、垢、锈、毛刺及镀锌层等清除干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。 6.2.3除设计规定需进行冷拉伸或冷压缩的管道外，焊件不得进行强行组对。 6.2.4 管于或管件对接焊缝组对时，内壁应齐平，内壁错边量不宜超过管壁厚度的10%，且不应大于2mm； 6.2.5设备、容器对接焊缝组对时的错边量应符合表6.2.5及下列规定。 6.2.5.1只能从单面焊接的纵向和环向焊缝，其内壁最大错边量不应超过2mm； 6.2.5.2 复合钢板组对时，应以复层表面为基准，错边量不应超过钢板复层厚度的50%，且不应大于1mm。 6.2.6 不等厚对接焊件组对时，薄件端面应位于厚件端面之内。当内壁错边量超过本规范第6.2.4条及第6.2.5条规定或外壁错边量大于3nim时，应对焊件进行加工(图6.2.6)。
工业管道碳钢焊接通用施工工艺 1适用范围： 本工艺适用于工程中碳钢及16Mn钢等非低温管材类采用氩弧焊、手工电弧焊的焊接施工。 2 施工准备 2.1材料要求： 2.1.1 施工现场应配有符合要求的固定焊条库或流动焊条库。 2.1.2 焊材必须具有质量证明书或材质合格证，焊材的保管、烘干、发放、回收严格按《压力管道安装质量保证手册》中有关规定执行，焊条烘干参数原则上按生产厂家说明书提供的参数进行，如无则按焊接工艺指导书给定的参数进行。 2.1.3 焊丝使用前，应去除表面的油脂、锈等杂物。 2.1.4 保温材料性能应符合预热及热处理要求。 2.2 机具要求： 2.2.1 焊机为直流焊机，焊机应完好、性能可靠，双表指示灵敏，且在校准周期内。 2.2.2 预热及热处理的设备完好，性能可靠，检测仪表在校准周期内，且符合《压力管道质保手册》中的计量要求。 2.2.3焊工所用的焊条保温筒，刨锤、钢丝刷齐全。 2.3 作业条件 2.3.1 人员资格： 焊工必须持有《锅炉压力容器焊工合格证》或GB50236合格证或设计规定的其它合格证，其材质、直径、厚度、位置应能满足工程焊接要求。 2.3.2 环境条件： 施焊前应确认环境符合下列要求： a) 风速：手弧焊小于8m/S 氩弧焊小于2m/S b) 相对湿度：相对湿度小于90%。 c) 环境温度：当环境湿度小于0o时，对不预热的管道焊接前应在始焊处100mm范围内预热15℃以上，当环境温度低于-20℃时，必须采取保暖措施。
当环境条件不符合上述要求时，必须采取挡风、防雨等有效防护措施。 3 焊接 3.1 焊接施工程序： *当有要求时。 3.2 坡口 1）尺寸要求见附表焊接工艺指导书 2）组对质量要求： --壁厚相同的管道组成件组对时，应使内壁平齐，其错边量不应超过下列规定： SHA级管道为壁厚的10%，且不大于0.5mm； SHB级管道为壁厚的10%，且不大于1mm； 其它管道为壁厚的10%，且不大于1.5mm。 --壁厚不同的管道组成件组对时，当壁厚差大于下列数值时，应按下图要求进行加工： SHA级管道内壁差0.5mm，或外壁差2mm； SHB级管道内壁差1mm，或外壁差2mm； 其它管道内壁差1.5mm，或外壁差2mm
一、单项选择题：请将正确答案写在题号前面的括号里。（四号宋体加粗）（）1、影响焊接性的材料因素包括（）。 A钢的化学成分B热处理D力学性能 ( )2、钢中元素，对冷裂纹敏感性影响最显著的元素是( ) A碳B硅C 硫D磷 ( )3、下面属于焊接性间接评定方法的有( ) A碳当量法B小铁研实验C插销试验D 刚性拘束裂纹试验 ( )4、小铁研实验中焊后静置和自然冷却（）后截取式样和进行裂纹检测。 A 12h B 24h C 48h D 2h ( )5、一般认为，在小铁研试验中若裂纹率低于（）％，在实际结构焊接时就不致发生裂纹。 A、12 B、20 C、15 D、25 ( )6、下面常用于评定焊接冷裂纹试验的有（）。 A 小铁研试验 B 插销试验 C 拉伸拘束裂纹试验 D 刚性拘束裂纹试验 （）7、中碳钢当碳的质量分数下限附近时，焊接性（）。 A、良好 B、一般 C、较差 D、困难 ( )8、中碳钢随着含碳量的增加，焊接性逐渐变（）。 A、好 B、不变 C、差 D、不确定 二、填空题： 1.金属材料的焊接性是指。 2.金属材料的焊接性的判断方法有、。 3.中碳钢的焊接时采取的工艺措施有、、 。 4.Q235属于钢，含碳量、塑性，一般不需、 、等工艺措施。
5.中碳钢最恰当的焊接方法是。在条件许可的情况下可选用 焊条； 6.特殊情况下，可采用焊条焊接或补焊中碳钢；焊接、补焊经验表明，采取先在坡口表面堆焊一层，再进行焊接的效果较好。它用的焊条通常选用含碳量很低、强度低、塑性好的焊条（w（c）≤0.03%）。 7.35，ZG35钢不要求等强度时焊用、、、。要求等强度时可焊条选用、。35钢轴与Q235法兰盘插入式焊接时，焊条应选用。（焊条牌号或型号） 8.E5015焊条使用前经烘干并保温2 h。 9.CE 焊接性好；CE 焊接性稍差。CE 焊接性较差，属难焊材料 三、判断题： （）1、凡是接头质量高、性能好的，就称为焊接性好。 （）2、影响焊接性的材料因素也包括气体保护焊时的保护气体。 （）3、对于同一种母材，采用不同的焊接方法和工艺措施，所表现出来的焊接性相同。（）4、碳当量法可以比较准确的估计焊接性的优劣。 （）5、焊接性能好的材料易于用一般的焊接方法和工艺焊接。 （）6、钢的碳当量越大焊接性越好。 （）7、碳当量只考虑了碳钢和低合金高强度钢化学成分对焊接性的影响，而没有考虑其他因素对焊接性的影响。 （）8、后热的作用是避免形成淬硬组织及使氢逸出焊缝表面，防止裂纹产生。 （）9、低碳钢几乎可采用所有的焊接方法，并都能保证焊接接头的良好质量。
碳钢的焊接性
碳素钢的焊接性随含碳量增加而恶化，因为含碳量较高的钢从焊接温度快速冷却下容易被淬硬。被淬硬的焊缝和热影响区因其塑性下降，在焊接应力容易产生裂纹。碳素钢被淬硬主要是在马氏体组织形成而引起，马氏体的数量受冷却速度影响，非常快的冷却速度可以产生100%的马氏体，从而可达到最高硬度。因此，焊接含砚较高的碳素钢时，就应当注意减缓冷却速度，使马氏体的数量减至最少。 焊接的冷却速度受焊接热输入、母材板厚和环境温度的影响。厚板或在低温条件下焊接，其冷却速度加快；预热或加大焊接线能量，可以降低冷却速度，减少裂纹产生。 碳素钢的碳含量增加到约0.15%以上时，对氢致裂纹尤其敏感。因此，焊接碳含量高于0.15%的碳素钢时，须注意减少氢的来源。例如大气中的水分，焊前对待焊部位及附近须清除油污、铁锈等。手弧焊时宜选用低氢焊条，在其它焊接方法中应制造低氢环境，以减少焊缝周围环境中的氢含量。 焊接碳素钢时产生裂纹的力学原因是结构的拘束力和不均衡的热应力。即使是不易淬硬的低碳钢，在受拘束力条件下采用了不正确的焊接程序，也会因这些应力过大而产生裂纹。 总之，对碳素钢的焊接，应针对其碳含量不同而采取相应的工艺措施。当含碳较低时，如低碳钢，应着重注意防止结构拘束应力和不均衡的热应力所引起的裂纹；当含碳量较高时，如高碳钢，除了防止因这些因为应力所引起的裂纹外，还要特别注意防止因淬硬而引起的裂纹。 焊接特点 低碳钢的含碳量低（≤0.25%），其它合金元素含量较少，故是焊接性最好的钢种。采用通常的焊接方法后，接头中不会产生淬硬组织或冷裂纹。只要焊接材料选择适当，便能得到满意的焊接接头。 用电弧焊焊接低碳钢时，为了提高焊缝金属的塑性、韧性、和抗裂性能，通常都是使焊缝金属的碳含量低于母材，依靠提高焊缝中的硅、锰含量和电弧所具有较高的冷却来达到与母材等强度。因此，焊缝金属会随着冷却速度的增加，其强度会提高，而塑性和韧性会下降。当厚板单层角焊缝时，焊角尺寸不宜过小；多层焊时，应尽量连续施焊；焊补表面缺陷时，焊缝应具有一定的尺寸，焊缝长度不得过短，必要时应采用100-150℃的局部预热。
低碳钢的焊接工艺 1、材料的认识 钣金车间所焊的工件主要有冷轧板、热轧板、槽钢、镀锌板、不锈钢等。其中所用的冷轧板、热轧板、镀锌板的材质为Q195，槽钢的材质为Q235.这两种材质都属于碳素钢。下面介绍各种材料的定义。 1.1冷轧板、热轧板 热轧，是以板坯（主要为连铸坯）为原料，经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。根据用户的不同需求，经过不同的精整作业线（平整、矫直、横切或纵切、检验、称重、包装及标志等）加工而成为钢板、平整卷及纵切钢带产品。 冷轧：用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件。 冷轧板跟热轧板的区别： 1）热轧板硬度低，加工容易，有较好的韧性和延展性，但机械性能远不及冷加工，也次于锻造加工。 2）冷轧板采用冷扎加工表面无氧化皮，表面光洁度高，质量好。热板采用热扎加工表面有氧化皮，质量差点(有氧化\光洁度低)，但塑性好。 3）冷轧轧板硬度高，加工相对困难些，但是不易变形，强度较高。 4）冷轧钢板由于有一程度的加工硬化，韧性低，但能达到较好的屈强比，用来冷弯弹簧片等零件，同时由于屈服点较靠近抗拉强度，所以使用过程中对危险没有预见性，在载荷超过许用载荷时容易发生事故。 1.2槽钢 槽钢是截面为凹槽形的长条钢材。其规格以腰高(h)*腿宽(b)*腰厚(d)的毫米数表示，如120*53*5，表示腰高为120毫米，腿宽为53毫米的槽钢，腰厚为5毫米的槽钢，或称12#槽钢。腰高相同的槽钢，如有几种不同的腿宽和腰厚也需在型号右边加a b c 予以区别，如25a# 25b# 25c#等。 槽钢可分为热轧槽钢、低合金槽钢、热镀锌槽钢等。 1.3镀锌板 镀锌板是指表面镀有一层锌的钢板。镀锌是一种经常采用的经济而有效的防腐方法。全世界锌产量的一半左右均用于此种工艺。镀锌主要是为防止钢板表面遭受腐蚀，延长其使用寿命。 2、碳钢 2.1、碳钢的定义 碳钢又称碳素钢，是铁和碳的合金，碳钢中除以碳作为合金元素外，还有少量的锰和硅有益元素。此外，还有S、P等杂质。碳钢的性能主要取决于碳含量。 碳钢时钢材中产量最多，应用最广的材料。大部分焊接结构都是用碳钢来制造。 2.2、碳钢的分类 碳钢有不同的分类方法，可分为： （1）按含碳量分 按碳钢中碳含量的多少可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。如下表 表一碳钢按含碳量分类 按品质分 主要是根据有害杂质S、P的含量来划分： 1）普通碳素钢：含W（S）%≤0.050%，W（P）%≤0.045%。 2）优质碳素钢：含W（S）%≤0.035%，W（P）%≤0.035%。 3）高级优质碳素钢：含W（S）%≤0.030%，W（P）%≤0.035%。
天津二十冶建设有限公司 质量体系文件 GDGY-A-12-2008 压力管道安装 低碳钢及不锈钢管道焊接作业指导书 2008年1月1日发布2008年1月10日实施编制：技术质量科审批：杜军科
低碳钢及不锈钢管道焊接作业指导书 GDGY-A-12-2008 1 适用范围 本标准适用于材质为碳素钢及不锈钢的管道焊接施工。焊接方法为手弧焊、埋弧焊、半自动气保焊、半自动自保焊、氩弧焊等。 2 引用标准 GB 50236-2011 《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》 GB 50683-2011 《现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范》 DL 5031-94 《电力建设施工及验收技术规范焊接工程》 3 焊接材料 3.1 碳素钢焊接材料应具备出厂质量证明书，并符合相应规定要求。 3.2 焊接材料必须在干燥的库房中存放，库房内不允许有腐蚀性介质和有害气体，并应保持整洁。焊条、焊剂使用前应按说明书要求进行烘干，焊条领用后应在保温筒内存放使用，超过四小时焊条、焊剂必须进行重新烘干。焊丝在使用前应检查表面的锈蚀、油污等杂质应仔细清理去除。 3.3 氩弧焊所用氩气纯度应不低于99.9%，且含水量不大于50ml/m3。 4 焊前准备 4.1 焊接工艺评定 按《特种设备焊接作业人员考试规则》或设计图样的特殊要求对试件进行评定。 4.2 焊工考试 从事碳素钢管道焊接的人员，必须按照现行《特种设备焊接作业人员考试规则》进行考试，考试应按照已经合格的焊接工艺评定进行。考试合格后，方可从事相应项目的焊接施工。 4.3 坡口加工及组对 4.3.1焊件的切割和坡口加工宜采用机械方法，也可采用等离子弧、氧乙炔焰等热加工方法，在采用热加工方法加工坡口后，必须除去坡口表面的氧化皮、熔渣及影响接头质量的表面层，并应将凹凸不平处打磨平整。 4.3.2 焊件组对前应将坡口及其内外侧表面不小于10mm范围内的油、漆、垢、
低碳钢钢焊接工艺 1.材料简介 普通碳素结构钢，其屈服强度约为235MPa，随着材质厚度的增加屈服值减小。由于钢含碳量适中，因此其综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能有较好的配合，用途最为广泛，大量应用于建筑及工程结构，以及一些对性能要求不太高的机械零件。 2.焊接特点 的碳和其他合金元素含量较低，其塑性、韧性好，一般无淬硬倾向，不易产生焊接裂纹等倾向，焊接性能优良。 焊接时，一般不需要预热和焊后热处理等特殊的工艺措施，也不需选用复杂和特殊的设备。对焊接电源没有特殊要求，一般的交、直流弧焊机都可以焊接。 在实际生产中，根据工件的不同加工要求，可选择手工电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧焊等焊接方法。 3. 焊条电弧焊 焊条电弧焊是一种基本的焊接方法，其设备简单，操作方便、灵活，应用较为广泛。 3.1 焊材选择 普通碳素结构钢，当作为一般结构焊接时，可搭配E43系列焊条使用，一般多使用E4303焊条。当其作为动载荷或是复杂的厚板结构时，一般选用E4315、E4316、E5015、E5016焊条。其化学成分及力学性能见表3.1.1。焊条在使用前需进行烘干处理。 表3.1.1 焊条化学成分及力学性能 焊条型号熔敷金属含量% 抗拉强 度MPa 屈服强 度MPa 伸长 率% Mn Si S P Ni Cr Mo V E4303 — —— — 0.035 0.040 — — — — — — — — 420 330 22 E4315 1.25 0.90 0.30 0.20 0.30 0.08 E4316 E5015 1.60 0.75 490 400 E5016 3.2 焊前准备
焊接前，焊件按工艺要求选择坡口形式，开坡口并清除坡口、焊件对接面及周围的锈蚀、油污等有害物质，避免产生焊接缺陷。同时也要保证焊条的表面清洁、无污物。 当环境温度低于0℃，或者焊件较厚时，一般在100-150℃下预热。 3.3 焊接工艺参数 焊条电弧焊一般分为平焊、横焊、立焊、仰焊四种形式。焊接电流的选择主要取决于焊条直径和焊缝位置，其次是焊件厚度、接头类型、焊道层次等。而电弧电压主要由电弧长度来决定。因此，电弧长度要适中，以保证电弧燃烧稳定 ，防止出现咬边、未焊透、外观成型不良等缺陷。 在焊接过程中，焊接速度要适当，既要保证焊透、融合良好，又要保证不烧穿。对于厚度较大的焊件需采用多层焊。在多层焊接时第一层焊通常选用较小的焊接电流，一般用直径3.2mm 的焊条，焊层厚度最大不超过5mm 。盖面层要保证焊缝宽度和高度符合要求。 各种位置焊缝的焊接工艺参数见下表。 表3.3.1平对接焊缝焊接工艺参数 坡口形式 板厚/mm 焊条直径/mm 焊接电流/A 不开坡口 3.0 3.2 90-120 4.0- 5.0 3.2 100-130 4.0 160-200 5.0 200-260 V 型坡口 5.0- 6.0 3.2 100-130 4.0 160-210 5.0 200-260 ≥6.0 4.0 160-210 5.0 220-280 X 型坡口 ≥12 4.0 160-210 5.0 220-280 表3.3.2 立对接焊缝焊接工艺参数
###焊接性能良好的钢材主要有： 低碳钢（含碳量<0.25）； 低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量<0.20）； 不锈钢（合金元素含量>3、含碳量<0.18）。 焊接性能一般的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.25～0.35）； 低合金钢（合金元素含量<3、含碳量<0.30）； 不锈钢（合金元素含量13～25、含碳量￡0.18）。 焊接性能较差的钢材主要有： 中碳钢（合金元素含量<1、含碳量0.35～0.45）； 低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量0.30～0.40）； 不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.20）。 焊接性能不好的钢材主要有： 中、高碳钢（合金元素含量<1、含碳量>0.45）； 低合金钢（合金元素含量1～3、含碳量>0.40）； 不锈钢（合金元素含量13、含碳量0.30～0.40）。 焊条和焊丝选择的基本要点如下： 同类钢材焊接时选择焊条主要考虑以下几类因素： 考虑工件的物理、机械性能和化学成分；考虑工件的工作条件和使用性能； 考虑工件几何形状的复杂程度、刚度大小、焊接坡口的制备情况和焊接部位所处的位置等；考虑焊接设备情况；考虑改善焊接工艺和环保；考虑成本。 异种钢材和复合钢板选择焊条主要考虑以下几类焊接情况： 一般碳钢和低合金钢间的焊接；低合金钢和奥氏体不锈钢之间的焊接；不锈钢复合钢板的焊接。 焊条和焊丝的选择参数查阅机械设计手册中焊条和焊丝等章节和焊条分类及型号（GB 980-76）、焊条的性能和用途（GB 980～984-76）等有关国家标准。 ###15CrMoR的换热器的热处理工艺 ***当板厚超过筒体内径的3％时，卷板后壳体须整体热处理。 *** 15CrMoR焊接性能良好。手工焊用E5515-B2（热307）焊条，焊前预热至200-250℃（小口径薄壁管可不预热），焊后650-700℃回火处理。自动焊丝用H13CrMoA和焊剂250等。 ###压力容器用钢的基本要求 压力容器用钢的基本要求：较高的强度,良好的塑性、韧性、制造性能和与相容性。 改善钢材性能的途径：化学成分的设计,组织结构的改变,零件表面改性。 本节对压力容器用钢的基本要求作进一步分析。 一、化学成分 钢材化学成分对其性能和热处理有较大的影响。 1、碳:碳含量增加时，钢的强度增大，可焊性下降，焊接时易在热影响区出现裂纹。 因此压力容器用钢的含碳量一般不应大于0.25%。2、钒、钛、铌等：在钢中加入钒、钛、
Q235低碳钢在现代工业上应用十分广泛，本文主要针对Q235低碳钢板材的焊接工艺进行设计，Q235钢具有较高的可塑性，因此它的焊接性比较好，焊接过程中不易产生裂纹，通过经济和操作性两个方面的考虑，选用手工电弧焊进行焊接，焊接后变形小，缺陷少，焊接质量良好，当然最重要的是焊接工艺参数设计正确，再到最后的焊后处理和金相检验和硬度测试，总的来说设计思路正确，构思明确 关键词：低碳钢；手工电弧焊；裂纹；焊接工艺；焊接接头；焊接质量 目录 【摘要】................................................................................................................ 错误！未定义书签。第一章绪论 (3) 1.碳钢的简述： (3) 2.Q235低碳钢的发展及应用 (3) 第二章Q235低碳钢板材的焊接： (4) 1.Q235低碳钢的化学成份分析： (4) 2．板材厚度和焊接材料的的选择及其原因： (4) 2.1板材厚度的选择 (4) 2.2焊接材料的选择 (5) 3焊接方法和焊接设备的选定 (6) 4.焊接工艺的制订 (7) 4.1焊前准备 (7) 4.1.1焊接接头形式及坡口准备 (7) 4.1.2工件表面的清理 (7) 4.2焊接工艺参数的制定 (7) 4.2.1 焊条直径 (7) 4.2.2 焊接电流 (8) 4.2.3焊接电压 (8) 4.2.4焊接层数 (9) 4.2.5焊接速度 (9) 4.3焊接及焊后热处理 (9) 4.3.1防止钢裂纹的措施 (9)
4.3.1.1结晶裂纹产生的原因 (10) 4.3.1.2冷裂纹的防止措施 (11) 4.3.1.3严格控制氢的来源 (12) 4.3.1.4焊前预热 (12) 4.3.2焊后热处理 (12) 4.3.3焊接时应注意的要点 (13) 三．焊接质量的检验 (14) 1.外观检验 (14) 2.内部检验 (15) 3.力学性能检验 (15) 四．结束语............................................................................................................ 错误！未定义书签。五．谢辞................................................................................................................ 错误！未定义书签。六．参考文献........................................................................................................ 错误！未定义书签。