低合金钢焊接性及工艺

普通低合金结构钢普通低合金结构钢随着工业交通和科学技术的发展，普通碳素钢已不能满足重要工程结构和新型机器设备的需要。

近40多年来普通低合金钢得到迅速的发展。

这类钢合金元素较低，其屈服极限比碳素钢高25％至100％以上，时效倾向小，并具有良好的焊接性和耐蚀性。

这类钢一般是在热轧和正火下使用，生产过程简单，成本低廉，适宜于大生产，因此广泛用于制造桥梁、船舶、车辆、工业和民用建筑、管道、起重运输机械等。

使用普通低合金钢代替普通碳素钢可以节省钢材20％～30％以上，减轻运输机械的自重，增加有效载重，可以使一些机械的结构得到改善，并能增加使用寿命。

一、对普通低合金结构钢的性能要求对一般用途的普通低合金结构钢，主要有一下要求：（一）良好的综合力学性能采用普通低合金结构钢的主要目的是减轻金属结构的重量，提高其可靠性，因此首先要求钢材具有较高的屈服强度，但由于其工作条件的复杂性，钢材还应具有良好的综合性能。

例如船舶在航行时承受较大的静载荷，海浪冲击及风力反复作用而产生的交变疲劳载荷，有的还在北方寒冷低温海域行驶。

在制造过程中钢材还经受剪切、冷弯、焊接等加工工序以及由此可能产生的时效脆性。

普通低合金钢的缺口冲击韧性在室温下往往出现大幅度的下将和上下波动，此时钢已经从韧性状态转化为脆性状态，也就是钢的“脆性转化温度”已经升高到室温附近所致。

造成脆性转化温度上升的主要原因是钢的冶金质量和金相组织，后者包括晶粒大小、相的形态和第二相的沉淀等。

因此对于普通低合金钢不仅要求具有一定的冲击韧性，而且更为重要的是要求具有尽可能低的脆性转化温度，以防止钢的脆性断裂。

譬如在我国常以－40℃为脆性转化温度的检验标准。

对于特殊低温设备或结构，则提出更低的温度指标。

除去上述的常温、低温冲击韧性以及脆性转化温度以外，还有另一项涉及冲击韧性检验的问题，即钢的“时效敏感性“。

普通低合金钢材经常承受冷加工，经冷加工以后在较长的使用时期或存放时期内，钢材会逐渐变脆，冲击韧性大幅度下降，这就是应变时效现象，也称为时效脆化。

碳钢、低合金钢手工电弧焊焊接工艺规范1 范围本工艺规定了船体手工电弧焊焊接前准备、人员、工艺要求和过程及检验。

本规范适用于采用低碳钢、低合金钢制造的船体构件的焊接。

对特殊钢材，结构刚性较大以及有特殊要求时，均应另行制定专门焊接工艺规程。

2 规范性引用文件《焊接材料管理办法》《焊缝返修通用工艺》3 焊接前准备3.1 焊接材料选配原则3.1.1 选用的焊接材料应具有相应船检证书。

3.1.2 焊接材料级别应与船体结构用钢材级别相匹配，见表1。

表1 焊接材料与船体结构钢材级别的匹配3.1.3 选用的焊条要有良好的工艺性和操作性能，对于船体结构规定选用碱性低氢型焊条的部位，尽可能采用交直流两用碱性低氢型焊条。

3.2 手工焊接材料的匹配使用，见表2表2 手工焊接材料3.3 焊接下列构件和结构时应采用低氢焊条：3.3.1 高强度船体结构钢的焊接接缝；3.3.2 船体大合拢时环形对接缝和纵桁对接缝以及舷顶列板与甲板边板的接缝；3.3.3 具有冰区加强级的船舶、船体外板端接缝和边接缝；3.3.4 桅杆、吊货杆、吊艇架、拖钩架、拖桩、系揽桩等承受强大载荷的舾装件及其所有承受高应力的零部件；3.3.5 具有较大刚度的构件，如尾轴架等及其与外板和船体骨架的接缝；3.3.6 主机基座及其相连接的构件。

3.4 焊前应了解被焊工件的施工要求、钢材牌号、据此按材料的选配原则确定焊条牌号、规格及极性。

影响。

3.8 碳刨加工应符合清根要求。

3.9 当焊接必须在潮湿、雨天、多风或寒冷的露天场地进行时，应对焊接作业区域提供适当的遮蔽和防护措施。

3.10 领用的焊条，应按QS/ZB S75.030-2011《焊接材料管理办法》的要求，经过焙烘、保温后保存。

3.11 每次领出碱性焊条使用不能超过4小时，高强度钢用焊条须用保温筒加热保温。

3.12 定位焊要求3.12.1 定位焊用的焊条牌号应与正式焊缝的焊条牌号相同。

3.12.2 定位焊高度不得超过正式焊缝的高度，焊后的熔渣应立即去除。

Q235普通碳素钢与16MnR低合金钢的焊接性研究摘要：通过了解Q235普通碳素钢与16MnR低合金钢的性能及用途，研究两种钢材的焊接性，以及异种钢焊接的注意事项，针对焊接结构件在不同工作条件不同用途的不同要求，避免在焊接过程中可能出现的焊接应力及焊缝接头区组织不均匀的问题，根据Q235普通碳素钢与16MnR低合金钢焊接的实例分析和试验结果，阐述Q235普通碳素钢与16MnR低合金钢焊接结构，在选择焊缝金属填充材料时的方法。

关键词：异种金属；焊接；母材金属；填充金属；一、Q235普通碳素钢与16MnR低合金钢的焊接性1、Q235普通碳素钢的化学成分，基本性能，应用Q235普通碳素钢含碳量约为0.2%，这种钢容易冶炼，工艺性好，价格低廉。

Q代表的是这种材质的屈服强度，后面的235就是指这种材质的屈服值在235MPa左右。

由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。

常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢，中厚钢板。

大量应用于建筑及工程结构。

用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。

C、D级钢还可作某些专业用钢使用。

Q235按化学成分：分为A、B、C、D四级（见表1）表1 Q235碳素钢的化学成分（质量分数%）就其脱氧方法而言，可以采用F,b,z分别表示为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢。

沸腾钢是脱氧不完全的钢，塑性和韧性较差。

用这种材料制成的焊接结构，受动力载荷作用时接头容易出现裂缝。

不宜在低温下工作，有时会产生硬化现象。

相比之下，镇静钢质优而匀，塑性和韧性都好。

2、16MnR低合金钢的化学成分，基本性能，应用；16MnR属低合金系列，在低合金的材质里，此种材质为最普通的。

与16Mn低合金钢相比16MnR降低了S、P含量。

16MnR是在碳素钢的基础上加入一定的合金元素所构成,低合金钢中的合金元素一般不超过5%，以提高钢的强度并保证其具有一定的塑性和韧性。

低合金钢管道焊接施工工艺标准1 目的为了规范公司压力管道焊接施工工艺，保证焊接质量，特制定本工艺标准。

2 适用范围本工艺标准适用于公司承接的16Mn等低合金钢管道焊接施工。

焊接方法包括：手工钨极氩弧焊、焊条电弧焊等。

3 引用标准GB50236《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》QG/JA33.01《压力管道安装质量保证手册》QJ/JA113.1《一级库焊接材料管理制度》QJ/JA113.2《二级库焊接材料管理制度》《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》4 施工准备：4.1 焊工要求焊工必须预先经过焊接基本知识和操作技能培训，并按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》进行考试，取得相应焊接方法、钢材种类、厚度、焊缝位置的特种设备作业人员资格项目，方能上岗施焊。

4.2 机具要求4.2.1 焊接设备满足焊接工艺要求，电流表、电压表等仪表处于正常工作状态。

4.2.2预热及热处理设备完好，性能可靠，检测仪表处于正常工作状态。

4.2.3 焊工所用的焊条保温筒、角向磨光机、刨锤、钢丝刷齐全。

4.3 材料要求4.3.1 焊接材料应有产品质量证明书，并符合相应标准的规定。

有受潮、雨淋、破损现象的焊条不得入库。

4.3.2 焊条必须在干燥通风良好的室内仓库中存放。

施工现场应配有符合要求的固定或移动焊条库。

焊条的贮存与保管按QJ/JA113.1《一级库焊接材料库管理制度》中的规定执行。

4.3.3 焊条使用前必须烘干，烘干工艺和领用按QJ/JA113.2《施工现场库焊接材料管理制度》中的有关规定执行。

4.3.4 焊丝使用前，应去除表面的油、锈等污物。

4.3.5 氩气纯度要求在99.95%以上。

4.3.6 保温材料性能应符合予热及其热处理要求。

4.4 环境要求焊接环境出现下列任一情况时，须采用有效的防护措施，否则禁止施焊。

a)风速：钨极氩弧焊时大于2m/s，焊条电弧焊时大于8m/s;b)焊接电弧1m范围内的相对湿度大于90%;c)雨雪环境；d)焊件温度低于-20℃； 5 焊接 5.1 坡口要求5.1.1 焊件的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。

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。

低合金钢的焊接第一节概述低合金钢是在碳素钢基础上加入一定量合金元素的合金钢。

合金元素的总含量一般不超过5%,以提高钢的强度并保证其具有如耐低温,耐高温或耐腐蚀等。

焊接中常用的低合金钢分为高强钢,低温用钢,耐蚀钢及朱光体耐热钢.1,高强钢(强度用钢):主要特点是强度高，塑性,任性交好,广泛用于压力容器，桥梁，船舶,飞机等结构。

他按钢材屈服强度级别和热处理状态分为三类:1)热扎,正火钢.屈服强度294--490MPa,在热扎或正火状态下使用,属于非热处理强化钢,使用较广.2)低碳调质钢,屈服强度490--980MPa,是热处理强化钢,有高的硬度和教好的任性和塑性,可以直接在调质状态下焊接，焊接后不要求调质处理。

3）中碳调质钢，这种钢的屈服强度一般在880—1176Mpa以上，钢中含碳量较高0.25—0.5%，用于强度要求高的产品或部件，如火箭发动机外壳，飞机起落架等。

焊接性差。

2，低温用钢，这种钢用于空气分离设备，石油分离设备等各种低温容器及寒冷地区的金属结构。

因此，对钢材的低温任性要求高，这种钢大部分视低碳低合金钢，一般在正火状态下使用。

3，低合金耐蚀钢，这种钢主要用于制造车辆，石油，化工，造船，海上采油，海底电缆等设备，一般在热轧或正火状态下使用，属于非热处理强化钢。

4，镀层钢，在低碳钢或低合金钢表面，采用热锓，电镀或其他方法镀上一层耐蚀或耐热金属而成镀层钢。

第二节低合金钢用焊接材料一,焊丝:分为实心和药心焊丝两种.四,低合金钢用焊接材料的选择原则:1,总的原则是要根据产品对焊缝性能要求选择焊接材料。

高强钢焊接时,一般应选择与母材强度相当的焊接材料，必须综合考虑焊缝金属的任性，塑性和强度。

只要焊缝强度或焊接接头的实际强度不低于产品的要求即可.焊缝金属强度过高,将导致焊缝任性,塑性以至抗裂性能下降,降低焊接结构的使用安全性。

如海洋工程，超高强钢壳体及压力容器。

低温用钢，耐蚀钢及镀钢焊接时，选用焊接材料，还应该保证焊缝金属具有相应的特殊性能（如低温，高温性能及耐腐蚀性能等）。

浅谈Q460低合金钢板的焊接工艺我厂作为同煤集团生产制造液压支架的一个主要单位，担负着全公司液压支架的制造任务。

针对用户的地理地质条件（即三软煤层的顶、底板软，煤层软）在尽量降低支架对煤层顶、底板的比压面，选用（δ12～20mm）较小厚度的Q460高强度板材作为主要材料的一套液压支架。

1 Q460低合金钢高强板的焊接特性该板材的物理性能，其屈服强度为460MPa、抗拉强度为700MPa的低合金高强度结构用钢，其供货方多以正火供货，根据钢板材质中加入多种元素（如：Mn、V、Gr、Ni、Mo）结构件施焊后的主要问题是冷裂纹和脆化，焊接热影响区晶粒有增大的倾向，是一种属于焊接性能较差的材料。

为了保证结构件焊接质量，根据本厂实际情况，并进行多次焊接试验、工艺评定及工艺会签，采取措施：控制施焊场地的环境温度和焊接件预热温度，焊接工艺方法采用较为合理的参数。

2 确定焊接工艺参数2.1 选用焊接材料选择焊接材料时，应保证焊缝的强度、韧性和塑性等性质符合产品设计要求，采用等强匹配与等低强匹配相结合的原则选择与母材强度相当的焊接材料，如H08Mn2SiA、GHS60，为了保证焊接综合机械性能，进行工艺评定，做了拉伸、弯曲、金相、焊接性能实验。

2.1.1 试件准备：（1）试件选用δ16的16Mn和Q460钢板两种由数控下料，下料尺寸为300mm×150mm共8件。

（2）试件坡口通过机械加工制成，坡口尺寸及形状见图1。

（3）焊接分别采用H08Mn2SiA、Φ1.2焊丝各焊两件，环境温度20℃±5℃（焊机为YD-500KBRIVTA型CO2气保焊机）电弧电压28～30V，焊接电流280～300A，送丝速度18±2m/min，杆伸长度12～20mm，气体流量18±2L/min，焊接层数4层10道。

（4）焊后对焊缝表面进行机械加工及取样，形状及尺寸见图2（2种焊丝试样各4块，共8件）。

Q550低合金板结构件的焊接工艺目前，大型机械设备如煤矿机械设备、重型车辆、工程机械、港口机械等在使用过程中承受动、静载荷，同时有应力腐蚀现象，为保证此类产品有足够的强度及良好的使用性能该类产品大多采用高强板进行加工制作，在产品的制作过程中高强板的焊接质量的决定着制造的产品质量。

下面结合我厂产品制造中Q550低合金高强板使用情况，对Q550板的成份、焊接性能、焊接材料及焊接工艺等方面分析说明。

1 材料的化学成分分析Q550合金钢是在碳钢基础上，为改善钢的性能，在冶炼时加入一些合金元素，提高了钢的强度；细化了晶粒，增加了钢的韧性，改善钢的性能。

2 焊接性能分析钢材焊接性能的好坏主要取决于它的化学组成而其中影响最大的是碳元素，含碳量越高，可焊性越差，按照碳当量推荐的计算公式Q550碳当量：C当量=[C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15]*100%0.18+0.6/6+（0.8+0.3+0.12）/5+（0.8 +0.8）/15=0.63%Q550碳当量大于0.45%，焊接时有较明显的淬硬倾向大，热影响区容易形成硬而脆的马氏体组织，塑性和韧性下降，耐应力腐蚀性能恶化，冷裂纹倾向增加，因此焊接时需要较小的热输入量。

焊接热输入量过高，会导致热影响区性能降低；同时为防止产生裂纹，焊接过程中应严格保持低氢条件，为此焊接材料应严格脱脂，采用CO2气体保护焊，如CO2气体中水分过多，则应进行干燥处理。

3 焊接材料选择在焊接结构件的过程中，保证产品质量的首要条件是合理选择焊接材料及焊接工艺。

熔池金属是由母材金属和焊接材料在高温液态下共同组成的，成分偏析在发生物理反应的熔渣与金属之间产生，由于合金元素的氧化、还原、蒸发等，在热影响区内，会改变金属化学成分、金相组织和力学性能，例如，影响焊缝力学性的气孔是由熔入与析出氧、氮、氢等杂质造成的，并且热裂是由于纹熔池结晶时的成分偏析及结晶方式导致的，这些均在在成分偏析之后的凝固结晶过程中形成。