第2章碳钢的焊接精选文档.ppt

第2章碳钢的焊接本讲稿第一页，共十八页（二）碳素铸钢n n碳素铸钢中与焊接关系密切的有：碳素铸钢中与焊接关系密切的有：n n1 1 焊接结构用碳钢铸件焊接结构用碳钢铸件(GB7659-87)(GB7659-87)n n这类铸件共有三个牌号：这类铸件共有三个牌号：ZG200-400H ZG200-400H n n ZG230-450H ZG230-450Hn n ZG275-485H ZG275-485Hn n焊接性良好，常作一般工程铸焊接性良好，常作一般工程铸-焊结构件焊结构件。n n2 2 一般工程用铸造碳钢一般工程用铸造碳钢(GB-11352-89)(GB-11352-89)n n这类铸件共有五个牌号：这类铸件共有五个牌号：ZG200-400ZG200-400、ZG230-450ZG230-450、n n ZG270-500ZG270-500、ZG310-570ZG310-570、ZG310-640 ZG310-640 n n这一类铸件较少考虑焊接性能，因此焊补时应当小心。这一类铸件较少考虑焊接性能，因此焊补时应当小心。本讲稿第二页，共十八页2.2 焊接材料n n焊材 方法 牌号n n电焊条电焊条 手工电弧焊手工电弧焊 E4303E4303、E5015 E5015 等强原则等强原则n n焊丝焊丝 COCO2 2 等气体保护焊等气体保护焊 H08Mn2SiAH08Mn2SiAn n钎料、钎剂钎料、钎剂 钎焊钎焊n n气体气体 气保焊、气焊、钎焊等气保焊、气焊、钎焊等 ArAr、COCO2 2等等n n焊剂焊剂 埋弧焊埋弧焊 HJ430HJ430、HJ250HJ250、HJ350HJ350n n碳钢焊条焊接位置、电流种类碳钢焊条焊接位置、电流种类n n结构钢焊条工艺性能结构钢焊条工艺性能本讲稿第三页，共十八页常用碳钢牌号与国标GB/T5117-1995对照n n牌号牌号 国标型号国标型号 主要用途主要用途n nJ421 E4313 J421 E4313 焊接一般低碳钢薄板结构焊接一般低碳钢薄板结构n nJ421Fe E4313 J421Fe E4313 焊接一般低碳钢薄板结构焊接一般低碳钢薄板结构n nJ422 E4303 J422 E4303 焊接较重要的低碳钢和相同强度焊接较重要的低碳钢和相同强度 等级的低合金钢等级的低合金钢n nJ422GM E4303 J422GM E4303 焊接海上平台、船舶、车辆、工程机械等盖面装饰焊缝焊接海上平台、船舶、车辆、工程机械等盖面装饰焊缝n nJ422Fe E4323 J422Fe E4323 焊接较重要低碳钢结构的铁粉型电焊条焊接较重要低碳钢结构的铁粉型电焊条n nJ422Fe16 E4323 J422Fe16 E4323 焊接较重要低碳钢结构高效率焊条，名义熔敷效率焊接较重要低碳钢结构高效率焊条，名义熔敷效率160%160%n nJ423 E4301 J423 E4301 焊接低碳钢结构焊接低碳钢结构n nJ424 E4320 J424 E4320 焊接低碳钢结构焊接低碳钢结构本讲稿第四页，共十八页常用碳钢牌号与国标GB/T5117-1995对照n n牌号牌号 国标型号国标型号 主要用途主要用途n nJ425 E4311 J425 E4311 适用于立向下焊的低碳钢薄板结构适用于立向下焊的低碳钢薄板结构n nJ426 E4316 J426 E4316 焊接较重要的低碳钢及某些低合金钢结构焊接较重要的低碳钢及某些低合金钢结构n nJ427 E4315 J427 E4315 焊接较重要的低碳钢及某些低合金钢结构焊接较重要的低碳钢及某些低合金钢结构n nJ427Ni E4315 J427Ni E4315 焊接较重要的低碳钢及某些低合金钢结构焊接较重要的低碳钢及某些低合金钢结构n nJ502 E5003 J502 E5003 焊接碳钢及相同强度等级低合金钢结构焊接碳钢及相同强度等级低合金钢结构n nJ503 E5001 J503 E5001 焊接碳钢及相同强度等级低合金钢结构焊接碳钢及相同强度等级低合金钢结构n nJ504Fe E5027 J504Fe E5027 焊接碳钢及某些重要的低合金钢结构焊接碳钢及某些重要的低合金钢结构n nJ505 E5011 J505 E5011 用于碳钢及相同强度等级低合金钢焊接用于碳钢及相同强度等级低合金钢焊接n nJ505MoD E5011 J505MoD E5011 不用铲焊根封底用不用铲焊根封底用本讲稿第五页，共十八页常用碳钢牌号与国标GB/T5117-1995对照n n牌号牌号 国标型号国标型号 主要用途主要用途n nJ506 E5016 J506 E5016 焊接碳钢及某些重要的低合金钢结构焊接碳钢及某些重要的低合金钢结构n nJ506X E5016 J506X E5016 抗拉强度为抗拉强度为50Kgf50Kgf级的立向下焊条级的立向下焊条n nJ506DF E5016 J506DF E5016 用途同用途同J506J506，适用于密封容器的焊接，适用于密封容器的焊接n nJ506D E5016 J506D E5016 用于底层打底焊接，可免去铲根和封底焊用于底层打底焊接，可免去铲根和封底焊n nJ506GR E5016-G J506GR E5016-G 高韧性，用于采油平台、船舶和高压容器等高韧性，用于采油平台、船舶和高压容器等n nJ506LMA E5018 J506LMA E5018 耐吸潮、用于碳钢及低合金钢耐吸潮、用于碳钢及低合金钢船舶结构船舶结构n nJ507 E5015 J507 E5015 焊接中碳钢及焊接中碳钢及16Mn16Mn等重要的低合金钢等重要的低合金钢n nJ507R E5015-G J507R E5015-G 高韧性，用于压力容器的焊接高韧性，用于压力容器的焊接n nJ507H E5015 J507H E5015 超低氢，超低氢，用于压力容器的焊接用于压力容器的焊接n nJ507FeNi E5018-G J507FeNi E5018-G 用于中碳钢及低温压力容器的焊接用于中碳钢及低温压力容器的焊接n nJ507D E5015 J507D E5015 用于管道及厚壁容器的打底焊用于管道及厚壁容器的打底焊本讲稿第六页，共十八页常用碳钢牌号与国标GB/T5117-1995对照 牌号 国标型号 主要用途n nJ507XG E5015 J507XG E5015 立向下管子焊接立向下管子焊接n nJ553 E5501-GJ553 E5501-G 焊接中碳钢及相应强度的低合金钢一般焊接中碳钢及相应强度的低合金钢一般n nJ556 E5516-G J556 E5516-G 结构结构n nJ557 E5515-G J557 E5515-G 焊接中碳钢及相应强度的低合金钢一般焊接中碳钢及相应强度的低合金钢一般n nJ557 E5515-DJ557 E5515-D3 3 结构结构 n nJ556 E5516-GJ556 E5516-G 高韧性，用于海洋平台、船舶和高压容器等重要高韧性，用于海洋平台、船舶和高压容器等重要n nJ606 E6016-DJ606 E6016-D1 1 焊接中碳钢及相应强度的低合金钢结构焊接中碳钢及相应强度的低合金钢结构n nJ607 E6015-DJ607 E6015-D1 1 焊接中碳钢及相应强度的低合金钢结构焊接中碳钢及相应强度的低合金钢结构n nJ707 E7015-DJ707 E7015-D2 2 焊接相应强度的碳钢及低合金钢重要结构焊接相应强度的碳钢及低合金钢重要结构n nJ707 E7015-G J707 E7015-G 焊接相应强度的碳钢及低合金钢重要结构焊接相应强度的碳钢及低合金钢重要结构n nJ757 E7515-G J757 E7515-G 焊接相应强度的碳钢及低合金钢重要结构焊接相应强度的碳钢及低合金钢重要结构本讲稿第七页，共十八页2.3 碳钢的焊接性n碳钢以Fe为基础、以C为合金元素，碳钢的焊接性主要取决于碳含量，随着C ，焊接性逐渐变差。n碳钢中的Mn和Si对焊接性也有影响，含量越多，焊接性变差，但不及C作用强烈。n碳钢中的杂质S、P、O、N对焊接接头的裂纹敏感性和力学性能都有重大影响。本讲稿第八页，共十八页（一）低碳钢的焊接性室温下焊接室温下焊接 一般结构一般结构 重要结构重要结构 施焊条件施焊条件 Q235 E4303 E5015 Q235 E4303 E5015 一般不预热一般不预热 Q275 E4303 E5015 Q275 E4303 E5015 厚板预热厚板预热1501500 0 C C 20g E4303 E5015 20g E4303 E5015 一般不预热一般不预热 20R E4303 E5015 20R E4303 E5015 一般不预热一般不预热低温下焊接（尽可能避免）低温下焊接（尽可能避免）-30-300 0C C严寒冬天，特别是大厚板、大刚度严寒冬天，特别是大厚板、大刚度 30mm30mm为避免裂纹，采取以下措施：为避免裂纹，采取以下措施：1 1、焊前预热（、焊前预热（100-200100-2000 0C C），焊时保持道间温度。），焊时保持道间温度。2 2、采用低氢或超低氢焊材，改善劳动条件。、采用低氢或超低氢焊材，改善劳动条件。3 3、点固焊时加大电流，减慢焊速。、点固焊时加大电流，减慢焊速。4 4、不在坡口以外的母材上打弧没，熄弧时，弧坑要填满。、不在坡口以外的母材上打弧没，熄弧时，弧坑要填满。本讲稿第九页，共十八页（二）中碳钢的焊接性n nC 0.30%0.60%C 0.30%0.60%n nC C ，焊接性，焊接性 ，易产生热裂纹，易产生热裂纹n nC 0.50%C 0.50%左右，仍按低碳钢焊接工艺施焊时，则左右，仍按低碳钢焊接工艺施焊时，则HAZHAZ可能产生硬可能产生硬脆的马氏体组织，易于开裂。脆的马氏体组织，易于开裂。n n焊条的选用：焊条的选用：35#E501535#E5015（J507J507）n n 45#J607 45#J607 中碳钢焊接工艺要点：中碳钢焊接工艺要点：35#35#、45#45#预热预热1502501502500 0C C 大厚板大厚板 预热预热2504002504000 0C C 焊后立即进行消除应力处理：回火温度焊后立即进行消除应力处理：回火温度6006506006500 0C C 在不要求接头与母材等强度时，例：管道的环焊缝宜选用强度在不要求接头与母材等强度时，例：管道的环焊缝宜选用强度稍低、韧性好的焊条，如：稍低、韧性好的焊条，如：A102A102、A302A302等。等。本讲稿第十页，共十八页（三）高碳钢的焊接性n nC 0.6%C 0.6%n n更易产生硬脆的高碳马氏体，所以淬硬倾向越大，裂纹敏感倾更易产生硬脆的高碳马氏体，所以淬硬倾向越大，裂纹敏感倾向越大。向越大。n n焊接性差，焊前应经过退火，焊后再进行热处理。焊接性差，焊前应经过退火，焊后再进行热处理。n n一般一般 J507J507、J607J607、J707J707n n必要时必要时 A102A102、A107A107、A302A302、A307A307n焊接工艺要点：高碳钢应先退火，方能焊接。高碳钢应先退火，方能焊接。n n采用结构钢焊条时，焊前必须预热采用结构钢焊条时，焊前必须预热2503502503500 0C C以上。焊后工件以上。焊后工件保温，立即送入炉中保温，立即送入炉中6506500 0C C保温，进行消除应力处理。保温，进行消除应力处理。n n工件厚度大，采用减少焊接内应力的措施，焊后锤击。工件厚度大，采用减少焊接内应力的措施，焊后锤击。本讲稿第十一页，共十八页电站锅炉及压力容器的应用举例 焊接方法焊接方法产品名称产品名称 钢材牌号钢材牌号工件厚度及工件厚度及直径直径接头形接头形式式焊接材料焊接材料 焊条焊条 电弧焊电弧焊化工容器化工容器 20g20g=20 =20 mm mmV V形坡形坡对接对接锅炉筒体、锅炉筒体、封头封头 20g20g=10 =10 =20=20 省煤器省煤器 20A20A51*6.551*6.5 埋弧焊埋弧焊容器筒体容器筒体 20g20g=12=12、1414、2020膜式壁20A20A管子管子+20+20扁钢扁钢管子管子44.5*5.544.5*5.5扁钢扁钢6*1086*108本讲稿第十二页，共十八页低碳钢产品焊接n n大壁厚输水管道 苏州工业园区输水管线所用钢管规格为苏州工业园区输水管线所用钢管规格为1400mm*14mm1400mm*14mm，材质为，材质为Q235AQ235A钢管，焊接时，根部焊道和回火钢管，焊接时，根部焊道和回火焊道采用焊道采用J425GJ425G（纤维素型向下焊焊条），填充焊道和盖面焊道（纤维素型向下焊焊条），填充焊道和盖面焊道使用使用J422J422焊条。焊条。n n2*2000t汽车纵梁压机 该压机为低碳钢厚板焊接结构，外形该压机为低碳钢厚板焊接结构，外形尺寸：尺寸：800mm*1900mm*5995mm800mm*1900mm*5995mm，上板为大厚度锻件，厚，上板为大厚度锻件，厚370mm370mm。材质为。材质为3030钢，在低碳钢中焊接性较差。采用国产药芯焊丝钢，在低碳钢中焊接性较差。采用国产药芯焊丝PK-YJ-507PK-YJ-507和和PK-PK-YJ-507NiYJ-507Ni焊接。焊前在焊接接头附近局部预热焊接。焊前在焊接接头附近局部预热40-5040-500 0C,C,多道多层焊，多道多层焊，焊后缓冷。焊后缓冷。n大型储气罐 5*105*104 4m m3 3储气罐的槽壁板，由中后板组成，呈敞储气罐的槽壁板，由中后板组成，呈敞口圆筒形，板厚口圆筒形，板厚618mm,618mm,材质为材质为Q235AQ235A钢。采用立向下焊的钢。采用立向下焊的COCO2 2 气气体保护焊，焊丝为体保护焊，焊丝为H08Mn2SiAH08Mn2SiA、1.2mm1.2mm、COCO2 2 气体纯度气体纯度99.9%99.9%以以上。上。本讲稿第十三页，共十八页低碳钢产品的焊接n起重机主梁 1-5tLD1-5tLD型电动单梁起重机主梁型电动单梁起重机主梁 材质为材质为Q235BQ235B钢板，厚为钢板，厚为5mm5mm。采用。采用COCO2 2 气体保护焊，焊丝为气体保护焊，焊丝为H08MnSiAH08MnSiA，COCO2 2 气体纯度气体纯度99.5%99.5%以上。以上。n压缩机曲轴箱体 工作压力为工作压力为60MPa60MPa的压缩机运转中，的压缩机运转中，箱体出现大裂纹，总长箱体出现大裂纹，总长2.7m2.7m，深，深30mm30mm。该设备从意大利进口，。该设备从意大利进口，箱体箱体 材质为意大利材质为意大利UNIC15UNIC15，相当于我国优质碳素结构钢，相当于我国优质碳素结构钢1515钢。钢。焊接选用焊接选用J427J427焊条，焊接质量良好。焊条，焊接质量良好。n低碳钢的高频感应焊接 n n自行车车架纵缝管材的制造自行车车架纵缝管材的制造 。n n空腹钢窗将钢带先经高频焊制成圆管，再经异型轧辊轧成所需异型截空腹钢窗将钢带先经高频焊制成圆管，再经异型轧辊轧成所需异型截面。面。本讲稿第十四页，共十八页中碳钢产品的焊接n中碳钢的焊条电弧焊 一根一根4545号钢、号钢、75mm75mm的机的机轴，采用焊接办法接长。焊前接头处开成坡口，预热轴，采用焊接办法接长。焊前接头处开成坡口，预热2002000 0C C，采用，采用E5015E5015焊条焊接。保持层间温度焊条焊接。保持层间温度200200，焊后立即消除应，焊后立即消除应力，力，T=650T=65055、2.5h2.5h，接着缓冷，接着缓冷，24h24h以后打开取出。以后打开取出。nCO2气体保护焊 工件为锻压机的对击锤头，工况条工件为锻压机的对击锤头，工况条件恶劣，承受件恶劣，承受250kJ250kJ的巨大冲击载荷。锤头材质为的巨大冲击载荷。锤头材质为3535铸钢，铸钢，b b 490MPa,490MPa,s s 275MPa275MPa。使用过程中，锤头滑道板断裂，共四道通长裂纹，总长约使用过程中，锤头滑道板断裂，共四道通长裂纹，总长约6 6。如用。如用焊条电弧焊，需焊条焊条电弧焊，需焊条2 2吨，约吨，约1 1个月，劳动强度也大。选用个月，劳动强度也大。选用COCO2 2气气体保护焊体保护焊 ，焊丝为，焊丝为H08Mn2SiAH08Mn2SiA，其熔敷金属的，其熔敷金属的 b b s s皆为匹皆为匹配。配。本讲稿第十五页，共十八页高碳钢产品的焊接n n 当前，一些城市正在修建钢索斜拉桥，其斜拉钢索当前，一些城市正在修建钢索斜拉桥，其斜拉钢索即高碳钢材料。例如，某钢索斜拉桥的钢索直径为即高碳钢材料。例如，某钢索斜拉桥的钢索直径为146mm，是由许多直径为7mm7mm的的8080号优质高碳钢丝拧号优质高碳钢丝拧绞而成，每根斜拉钢索很长，安装钢索时必须用大力将绞而成，每根斜拉钢索很长，安装钢索时必须用大力将钢索拉紧，才能保证桥的安全，这又要事先在钢索端头，钢索拉紧，才能保证桥的安全，这又要事先在钢索端头，以对接方式焊上一个高碳钢拉紧接头。以对接方式焊上一个高碳钢拉紧接头。这些钢索焊前必须在较高温度下预热，采用强度级别这些钢索焊前必须在较高温度下预热，采用强度级别比钢索低的焊条进行焊接，焊时保持与预热温度相同的比钢索低的焊条进行焊接，焊时保持与预热温度相同的层间温度，焊后缓冷。层间温度，焊后缓冷。本讲稿第十六页，共十八页碳钢产品的钎焊n n 在碳钢与其他金属连接，或者碳钢复杂件、精密工件，或者在碳钢与其他金属连接，或者碳钢复杂件、精密工件，或者在防止焊接变形要求很高情况下，钎焊有其独特优越性。在防止焊接变形要求很高情况下，钎焊有其独特优越性。n n 制造第十一届亚洲运动会的中国自行车队赛车，用制造第十一届亚洲运动会的中国自行车队赛车，用“883883钎剂钎剂”钎焊自行车车架。钎焊自行车车架。n n 汕头海湾大桥的悬索主缆，钢丝与钢丝之间需要固定，选汕头海湾大桥的悬索主缆，钢丝与钢丝之间需要固定，选用了氧炔焰火焰钎焊。钎料为用了氧炔焰火焰钎焊。钎料为HS222HS222铁黄铜钎焊丝，熔剂为铁黄铜钎焊丝，熔剂为CJ301CJ301气焊熔剂，预热温度气焊熔剂，预热温度750 750 o oC C。n n 北京型及东风北京型及东风7 7型内燃机车的热交换器冷却管与管板焊接处必须型内燃机车的热交换器冷却管与管板焊接处必须气密，采用了钎焊方法。冷却管为纯铜，管板为气密，采用了钎焊方法。冷却管为纯铜，管板为Q235AQ235A钢。管板的钢。管板的钎焊面先堆焊钎焊面先堆焊0.5mm1mm0.5mm1mm厚的黄铜。钎料采用厚的黄铜。钎料采用BCu86SnPBCu86SnP中温无中温无银铜基钎料，进行氧炔焰火焰钎焊。银铜基钎料，进行氧炔焰火焰钎焊。本讲稿第十七页，共十八页作业n n1 1 如何根据母材金属的物理性能正确选择焊接方法？如何根据母材金属的物理性能正确选择焊接方法？n n2 2 如何根据母材金属的冶金性能正确选择焊接方法？如何根据母材金属的冶金性能正确选择焊接方法？n n3 3 什么是熔焊时的热输入？如何正确选择热输入？什么是熔焊时的热输入？如何正确选择热输入？n n4 4 试述熔滴过渡时产生飞溅的原因？试述熔滴过渡时产生飞溅的原因？n n5 5 什么是焊丝的熔化系数？什么是焊丝的熔化系数？n n6 6 什么是焊接熔渣的碱度？什么是焊接熔渣的碱度？n n7 7 对焊条的工艺性有何要求？对焊条的工艺性有何要求？n n8 8 焊接过程中，如何利用脱氧剂进行脱氧？焊接过程中，如何利用脱氧剂进行脱氧？n n9 9 什么是碳当量？其计算式如何表示？什么是碳当量？其计算式如何表示？n n10 10 在何种情况下，低碳钢焊接也会出现困难？在何种情况下，低碳钢焊接也会出现困难？n n11 11 试述中碳钢的焊接工艺。试述中碳钢的焊接工艺。n n12 12 试述高碳钢的焊接工艺。试述高碳钢的焊接工艺。本讲稿第十八页，共十八页