低合金高强钢焊接通用工艺

低合金高强度钢及其焊接技术概述-工程低合金高强度钢概述低合金高强度钢的分类低合金高强度结构钢包括一般低合金结构钢和其它一些优质低碳低合金高强度钢，其强度高于含碳量相当的碳素钢，但塑性、韧性和焊接性良好，。

适用于较重要的钢结构，如压力容器、发电站设备、管道、工程机械、海洋结构、桥梁、船舶、建筑结构等。

低合金高强度结构钢是在低碳结构钢的基础上添加一定量的合金元素（如Mn、Si、Cr、Mo、Ni、Cu、Nb、Ti、V、Zr、B、P和N 等，但总量不超过5%，一般在3％以下），以强化铁素体基体，控制晶粒长大，提高强度和塑性、韧性。

一般在热轧后条件下供货以满足用户对冲击韧度的特殊要求。

如要求更高强度（σs=490-980MPa），也可以在调质状态下供货。

低合金高强度结构钢按屈服点（σs）分级。

国外对低合金高强度结构钢已制定标准，规定了C、S和P的上限而且对碳当量的上限，最高硬度及V型夏比值的下限均有严格规定，如日本焊接协会（WES）焊接结构用钢板标准。

低合金高强度结构钢根据屈服点和热处理状态可分为两种：1．非热处理强化钢（热轧与正火钢）（1）σs=249－392MPa级的低合金高强度钢。

除15MnTi 为正火状态供货外，均为热轧状态使用。

这类钢是在含C≤0.20%的基础上加入少量的固溶强化元素来保证钢的强度。

组织为细晶粒的铁素体和珠光体。

Mn是一种固溶强化效果最显著又比较便宜的元素，除增加强度外，还改善塑性、韧性，加入量不超过1.8%。

Si的固溶强化效果也好、但含量高于0.6%，对冲击韧度不利。

我国广泛使用的焊接性良好的16Mn、德国的St52以及日本的SM50均属此类钢。

用它代替普通低碳钢，可节约20%－30%钢材。

还可在16Mn钢中加入少量V （0.03%-0.2%）,Nb（0.01%-0.05%）,利用V、Nb的碳化物和氮化物的沉淀析出进一步提高钢的强度、细化晶粒，改善塑韧性，如12MnV、14MnNb、15MnV和16MnNb等钢种。

低合金高强钢焊接时的主要工艺措施。

⑴预热预热是防止裂纹的有效措施，并且还有助于改善接头性能。

但预热会恶化劳动条件，使生产工艺复杂化，过高的预热温度还会降低接头韧性。

因此，焊前是否需要预热以及预热温度的确定应根据钢材的成分（碳当量）、板厚、结构形状、刚度大小以及环境温度等决定。

⑵焊接线能量的选择含碳低的热轧钢（09Mn2、09MnNb钢等）以及含碳量偏下限的16Mn钢焊接时，因为这些钢的冷裂淬硬、脆化等倾向小，所以对焊接线能量没有严格的限制。

焊接含碳量偏高的16Mn钢时，为降低淬硬倾向，焊接线能量应偏大一点。

对于含V、Nb、Ti的钢种，为降低热影响区粗晶脆化所造成的不利影响，应选择较小的焊接线能量。

如15MnVN钢的焊接线能量应控制在40～45kJ/cm以下。

对于碳及合金元素含量较高而屈服点为490MPa的正火钢（如18MnMoNb钢等），因淬硬倾向大，应选择较大的焊接线能量，但当采用焊前预热时，为了避免过热倾向，可以适当地减少线能量。

⑶后热及焊后热处理后热是指焊接结束或焊完一条焊缝后，将焊件立即加热至150～250℃范围内，并保温一段时间，使接头中的氢扩散逸出，防止延迟裂纹产生。

对于厚壁容器、高刚性的焊接结构以及一些在低温、耐蚀条件下工作的构件，焊后应及时进行消除应力的高温回火，其目的是消除焊接残余应力，改善组织。

焊后立即进行高温回火的焊件，无需再进行后热处理。

Gr60低合金高强结构钢焊接施工工法Gr60级低合金高强度结构钢为国内首次在建筑钢结构上使用钢材，符合美国材料标准ASTM903／913M一97 Gr60标准，相当于国内钢材标准中的Q420级钢。

由于Gr60钢为国内首次使用，目前尚无成熟的规范及焊接工艺参数作参照，焊接不确定性因素多，难度较大。

探索总结Gr60级钢的使用，对于推动Q420低合金高强度结构钢在国内建筑钢结构的应用，从节约资源的角度上符合我国的可持续发展国策，对于本企业乃至国内建筑钢结构行业的良性发展，均具有积极的创新意义。

1工法特点1.1Gr60属低合金高强度结构钢，能大幅度提高结构杆件的承载力，减小了杆件截面面积，从而减小自重，增加建筑空间。

1.2 Gr60钢对于需验算疲劳的焊接结构具有一40℃冲击韧性的合格保证，使其应用范围和结构可靠度得以扩大。

1.3 Gr60级钢的焊接性能优于国内工程中正在大量使用的Q345钢。

现场安装施焊操作较易控制。

在常温及低温下，Gr60级钢的预热温度较之同条件下的Q345钢低；并且，在负温下，只需对板厚在lOOmm以上的钢材采取低温度的后热措施。

1.4焊接施工过程须严格按照既定的焊接工艺指导书的工艺参数及焊接规定进行施工，对焊接速度、预热温度、层问温度、后热温度、保护气体的气压与流速等严格控制，方能保证焊接质量。

1.5已经过一15℃条件下冬期施工焊接工艺评定和一7℃下冬期施工实践，寒冷地区冬期也可施工。

1.6本工法是在完成北京新保利大厦工程基础上总结编写的，因此实用性很强。

2适用范围适用于Gr60级低合金高强度结构钢进行CO2气体保护焊的各种焊缝连接形式。

3工艺原理根据Gr60钢化学成分及力学性能进行可焊性分析与试验，在依据国外规范标准对此类钢材的焊接性的指导意见基础上，结合国内在高强钢CO2气体保护焊方面的焊接施工工艺，按照国内焊接规范的规定，进行常温及负温下典型焊缝形式的现场工艺评定试验，以取得指导现场焊接操作的适用的工艺参数。

低合金高强钢的低温环境焊接工艺摘要：低合金高强钢成分与性能及焊接性分析，利用公式粗略的估算裂纹敏感性，按低组配的原则选用低氢焊接方法和焊接材料，保持焊接过程低氢条件及焊后保温缓冷，可以不预热或低温预热进行焊接，为焊接工艺文件提供依据和指导。

可按低组配的原则选用焊条，即采用熔敷金属的强度低于母材，而塑性和韧性优于母材的焊条施焊，这样可以降低预热温度或不预热关键词：低合金高强钢；Q420B；裂纹；低组配；焊接；保温；预热前言一般来讲，凡是屈服强度在300MPa以上，抗拉强度在450MPa以上的钢都称为高强钢。

低合金高强度钢HSLA(High Strength Low Alloy Steel)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、Ni、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位能。

建筑钢结构具有自重轻、建设周期短、适应性强、造型美观、维护方便等优点，其应用越来越广泛，使用钢材品种规格多，而且越来越多趋向于使用低合金高强度结构钢和大厚度钢材，以Q390、Q420为代表的热轧和正火状态低合金高强度钢具有高的强度，良好综合力学性能和焊接性能等优点逐步在建筑钢结构得到应用。

钢结构建筑能够快速地交货和安装，必须克服冬季施工的影响（如鸟巢）。

构件制作安装施工不可避免处于冬季，建筑钢结构建筑高度高，结构跨度大，造型独特，结构繁多，节点复杂，焊接接头形式多样，对主要结构焊接质量要求很高，实时进行新钢种的焊接性试验，摸索合理的焊接工艺参数和相应的焊接工艺措施，是保证焊接质量重要措施。

冬季低温环境焊前预热是防止裂纹的有效措施，但预热会增加能耗,恶化劳动条件，使生产工艺复杂化，对于大型、复杂多样的建筑钢结构件更加困难。

以常用420B为例进行焊接性分析，选择合理经济的工艺措施即尽可能不预热或低温预热满足焊接质量要求，为焊接工艺评定提供依据和指导。

低碳低合金焊高强度钢（调制钢）焊接简要工艺方案1范围本焊接工艺方案规定了XXXXX您司钢制结构件生产现场组装及焊接的基本规则和要求；本焊接工艺方案适用丁XXXXX松司碳素结构钢、普通低合金结构钢、低合金调质钢的焊接；本通用焊接工艺方案适用丁XXXXX松司各产品零部件的焊条电弧焊、气体保护焊、氯弧焊。

2引用标准下歹0方案所包含的条文，通过在本标准中的引用而构成为本标准的条文。

本标准发布时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准的最新版本的可能性。

JB-T 9186 二氧化碳气体保护焊工艺规程GB/T324 焊接符号的表示方法GB/T 324 焊缝符号表示法GB/T 985 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸GB/T 8110 碳钢、低合金钢气体保护焊焊丝GB9448 焊接与切割安全3基本要求3.1对操作者的要求3.1.1焊工必须经过焊接理论学习和实作培训，经考核合格取得相应证书后方可上岗从事相应的焊接工作。

严禁实习生对产品进行焊接操作。

3.1.2操作者应按照工艺文件的要求进行操作，同时操作者应熟知自己所施焊的工件材料、焊接材料及焊接规范。

32对焊接设备及附属装置的要求—3.2.1对焊机及附届设备进行日常检查，应确保电路、水路、气路及机械装置的正常运行。

3.2.2对焊接机要求：1、逆变全数字式焊机2、拥有稳定可靠的焊接性3、焊接条件调节范围宽广、高速焊接性优良、飞溅发生量少4、拥有焊接参数存储功能（推荐OTCCPVM-500/XDS-500 焊机）3.2.3焊接设备仪表装置应准确可靠，应定期进行检修及维护；当设备出现异常时应立即停机，禁止使用，同时通知设备维修人员进行维修。

3.2.4对保温桶的使用要求：烘干后的低氢碱性焊条须放置在保温桶中，随取随用；取出焊条后，应将保温桶盖盖好，并通电保温。

3.3对焊接材料及原材料的要求3.3.1焊接材料包括焊条、焊丝和保护气体。

低合金高强度钢的焊接工艺1）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。

2）焊接材料的选择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。

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。

3）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。

低合金高强度结构钢低温（-10℃～-25℃）焊接工法低合金高强度结构钢在工程建设中扮演着重要角色，然而，低温环境下的焊接对这种材料的加工和使用提出了严峻的挑战。

本文将介绍一种针对低温（-10℃～-25℃）环境下焊接低合金高强度结构钢的工法，以提供一种解决方案。

低温下焊接低合金高强度结构钢时，主要的问题是冷裂纹和低氢裂纹的形成。

冷裂纹是由于低温下焊缝区域的应力超过了材料的韧性极限而引起的。

低氢裂纹则是由于低温下水分子在焊接过程中被吸附在焊缝中，当焊缝冷却后，水分子会结合成氢气，导致焊缝强度降低。

针对这些问题，可以采用以下工法来改善焊接的质量和可靠性。

首先，选择合适的焊接材料非常重要。

低合金高强度结构钢应选择具有较好冷间性能和抗裂性能的焊材。

一般来说，焊材的碳当量应低于0.4%。

同时，针对低温环境下的焊接应用，可以采用一些特殊含量的合金元素，例如镍、钒、钼等，以提高焊接接头的韧性和强度。

其次，焊接工艺的选择也十分重要。

在低温环境下进行焊接时，应尽量采用预热工艺。

预热可以提高焊接区域的温度，减缓焊接过程中材料的冷却速度，从而减少冷裂纹的形成。

预热温度的选择应根据具体材料的性质和设计要求来确定。

此外，在焊接过程中，应采用较小的焊接电流和焊接速度，避免焊接过程中引入过多的热量，以减少水分子的吸附和氢气的生成。

另外，在焊接过程中要注意控制焊接区域的湿度。

湿度的控制可以通过在焊接区域周围搭设屏风或者使用局部加热的方式来实现。

通过减少焊接区域与空气接触的面积，可以减少水分子的吸附量。

局部加热也可以提高焊接区域的温度，减少水分子的凝结。

此外，对于焊接后的接头，应进行合理的后续处理。

焊接接头的后续处理包括退火处理和除氢处理。

退火处理可以减少接头中的残余应力，提高接头的韧性和强度。

除氢处理可以通过加热接头并用干燥剂吸附氢气的方式来实现，从而减少低氢裂纹的形成。

综上所述，低温环境下焊接低合金高强度结构钢是一项具有挑战性的工作。