1、羅莆羋螅摘要采用異種鋼材料制造的焊接結構，不僅能滿足不同工作條件對材質提出的不同要求，而且可節約大量的貴重材料，降低成本，發揮不同材料的性能優勢。不銹鋼和16錳鋼鋼結構焊接生產應用廣泛，是常見的焊接材料，因此其焊接工藝的研究有很重要的意義，尤其是在不調節焊接設備的情況下，控制焊縫溶池和焊縫成形，從而提高焊接質量。我通過不銹鋼中q235鋼和16錳鋼的焊接方法、焊接工藝、坡口設計、焊接要求以及焊接質量檢驗等方面的論述，比較全面地總結了焊接技術要點。焊接要求較高,特別是保證焊縫的耐腐蝕合鋼板的對接和角接形式的接頭,從焊前準備工作,焊接方法及焊接材料的選擇進行分析,制定較合理的焊接工藝方案,滿足設計施

2、工的需要第一章：緒論1.1概述 鋼是我們現代社會中不可缺少的一種材料，他可以看作一個國家工業化水平的標準。在現代機械制造業中 ,異種鋼焊接構件得到越來越廣泛的應用 ,它不但能滿足不同工作條件對材質提出的要求 ,而且通過焊接的方法裝焊成不同幾何形狀的零部件 ,生產、修復簡便、成本低。但焊接性問題需以解決。焊接工藝規程是焊接責任工程師根據焊接工藝評定報告，結合企業實際生產情況制定的，用于指導焊接結構生產的工藝文件。它反映了產品工藝設計的基礎內容，是用以指導焊接產品生產的技術規范，是企業安排生產計劃，進行生產調度，技術檢驗，勞動組織和材料供應等工作的技術依據。依據焊接工藝規程，進行焊接生產的全面準備

3、工作 ，如焊條、焊絲、焊劑、氣體等；焊接設備的運轉和調整；焊接檢驗和使用等。根據焊接工藝規程，可隨時解決焊接過程中出現的問題；隨時檢驗焊接接頭質量，是焊接生產能有節奏地進行。但是，科學技術是不斷發展的，人們的認識也在不斷改變，已經制定的焊接工藝規程，經一個階段的實踐后，必須進行修訂。隨著新技術、新工藝、新材料的采用，工人在生產中提出的合理建議，都要求必須及時地修改工藝規程。否則，會使焊接工藝規程失去指導生產的意義。第2章 Q235鋼和16Mn鋼的焊接性Q235鋼的化學成分，基本性能 Q235鋼是一種普通碳素結構鋼含碳量約為0.2%，這種鋼容易冶煉，工藝性好，價格低廉。Q代表的是這種材質的屈服度

4、，后面的235就是指這種材質的屈服值在235MPa左右。并會隨著材質的厚度的增加而使其屈服值減小。由于含碳適中，綜合性能較好，強度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。16Mn是以前的老牌號了，相當于現在的Q345鋼，屬于合金結構鋼。16Mn鋼的化學成分，基本性能16Mn化學成分 ：牌號化學成分(質量分數)(%)CSiMnPSCrMoV16Mn0.12-0.200.20-0.601.20-1.600.0300.030-16Mn力學性能牌號拉力強度MPa屈服點MPa伸長率(%)16Mn490-67032021主要特性： 綜合性能好，低溫性能好，泠沖壓性能，焊接性能和可切削性能好。應用舉例：

5、礦山，運輸，化工等各種機械。 Q235鋼的焊接性對于什么是焊接性,它包括兩方面的內容：其一是焊成的構件符合設計要求；其二是滿足預定的使用條件，能夠安全運行。根據討論問題的著眼點不同，焊接性可分為：工藝焊接性、使用焊接性。 影響焊接性因素主要有以下幾點：材料因素、焊接方法、構件類型、使用要求。 由于低碳鋼含碳量低，錳、硅含量也少，所以，通常情況下不會因焊接而產生嚴重硬化組織或淬火組織。低碳鋼焊后的接頭塑性和沖擊韌度良好，焊接時，一般不需預熱、控制層間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織，整個焊接過程不必采取特殊的工藝措施,焊接性能優良。 16Mn鋼的焊接性16Mn是低合金高強度鋼中具有代表性

6、的鋼種，其屈服強度達350，與一般的低碳鋼相比，提高了50左右，結構重量也可減輕2030，因而它是我國發展最早產量最大的鋼種之一，16Mn能被如此廣泛使用，除了其具有良好的綜合機械性能、冷變形性能外、更主要取決于它還具有良好的焊接性。 材料焊接性和材料的其他性能一樣，主要取決于它的化學成分，也是因為16Mn鋼含碳量少，含錳量多，它主要是通過合金元素的固溶強化來獲得高的強度，由于其塑性好，因而常在熱軋條件下供貨，其組織為鐵素體和珠光體。 第三章、 焊接工藝3.1焊接材料的選用 由于Q235剛的冷裂紋傾向較大，應選用低氫型的焊接材料，同時考慮到焊接接頭應與母材等強度的原則，選用E5015型電焊條。

7、焊條按說明書的要求烘焙后，放入保溫桶內，隨用隨取。酸性焊條與堿性焊條不準混雜使用。焊條化學成分見表（%）：元素CMNSISPGRMOVTI含量0.0711.110.530.0090.0160.020.010.010.013.2焊前準備1焊接坡口形式的設計應避免采用焊不透或局部焊透的坡口，還要盡量減少焊縫的橫截面積，以降低接頭的殘余應力，同時也可減少焊接材料的消耗量。2坡口加工采用熱切割時應注意防止母材邊緣會形成一定深度的淬硬層，這種低塑性的淬硬層往往成為冷加工的開裂源。 3焊前必須消除焊接區鋼板表面的水分，坡口表面的氧化皮、銹斑、油脂以及其他污物。4焊接材料在使用前應按生產廠推薦的規范進行烘干

8、。 （5）裝配定位焊縫必須采用與正式焊縫同一類型的焊條。 3.3工藝參數3.3.1焊接線能量的選擇線能量的參數是指焊接電流、電弧電壓和焊接速度。低合金結構鋼焊接時，線能量參數除要保證接頭的熔透性和焊縫成型外，還要考慮其對接頭性能的影響。焊接含碳量低的熱軋鋼以及含碳量偏下限的16Mn鋼時，對焊接線能量沒有嚴格的限制，但為了避免焊縫組織粗大，造成沖擊韌性下降，必須采用小規范焊接。選用小直徑焊條、窄焊道、薄焊層、多層多道的焊接工藝。3.3.2焊接電流根據焊件厚度、焊接層次、焊條型號、直徑、焊工熟練程度等因素，選擇適宜的焊接電流；第一層至第三層采用直徑3.2的焊條，焊接電流100-130A；第四層至第

9、六層采用直徑4.0的焊條。焊接電流120-180A。3.3.3焊接速度要求等速焊接，保證焊縫厚度、寬度均勻一致，從面罩內看熔池中鐵水與熔渣保持等距離（2mm3mm）3.3.4 焊接電弧長度根據焊條型號不同而確定，一般要求電弧長度穩定不變，酸性焊條一般為3mm4mm，堿性焊條一般為2mm3mm為宜3.3.7焊條的選擇第一層至第三層采用直徑3.2的焊條，第四層至第六層采用直徑4.0的焊條。當焊接含碳量偏高的16Mn鋼時，為降低淬硬傾向，防止冷裂紋產生，焊接時線能量應偏大些。3.4焊接過程3.4.1預熱 焊接低合金結構鋼時，焊前預熱時防止接頭冷裂，改善接頭組織性能，減小焊接應力的重要工藝措施。焊前預

10、熱的有利作用還在于：改變了焊接過程的熱循環，降低焊接接頭各區高溫轉變和低溫轉變溫度區間的冷卻速度，避免或減少了淬硬組織的形成；減少焊接區的溫度梯度，降低了焊接接頭的內應力，并使之較均勻地分布；擴大了焊接區的溫度場，使焊接接頭在較寬的區域內處于塑性狀態，減弱了焊接應力的不利影響；延長了焊接區在100以上溫度的停留時間，有利于氫從焊縫金屬中逸出。預熱溫度的確定，隨鋼材碳當量、板厚、結構的拘束度的增加而增加，環境溫度的升高而降低。 3.4.2后熱及熱處理后熱是指焊接結束后將焊件或整條焊縫立即加熱到150250溫度范圍內，并保持一段時間，這種工藝簡稱后熱。其作用在于首先是降低了接頭低溫轉變區的冷卻速度

11、，其效果比預熱更顯著.在焊縫金屬氫擴散階段，從根本上消除了導致冷裂紋形成的力學因素。 去氫處理是將焊件在焊后立即加熱到300400溫度并保溫一段時間，可加速焊接接頭氫的擴散逸出。氫的排除程度取決于加熱溫度和時間，溫度高保溫時間可短一些，溫度低去氫時間就要加長。生產中消氫處理的溫度為300400，消氫時間為12小時。 消除應力處理是將焊件均勻地以一定的速度加熱到AC1點以下足夠高的溫度，保溫一段時間后隨爐均勻地冷卻到300400，最后將工件移到爐外空冷。低合金結構鋼焊后消除應力處理的目的有以下幾點：消除焊縫金屬中的氫，提高焊接接頭的抗裂性和韌性；降低焊接接頭中的參與應力；改善焊縫及熱影響區組織，

12、使淬硬組織經受回火處理而提高接頭各區的韌性；穩定了低合金耐熱鋼焊縫及熱影響區的碳化物，提高了接頭的高溫持久強度；降低了焊縫及熱影響區的硬度，易于切削加工。3.4.2坡口形式： a對接接頭結構：兩個相互連接零件在接頭處的中面處于同一平面或同一弧面內進行焊接的接頭。特點：受熱均勻，受力對稱，便于無損檢測，焊接質量容易得到保證，應用最廣，應優先選用。應用：最常用的焊接結構形式。 第四章 Q235鋼和16Mn鋼焊后檢測4.1焊接缺陷 焊接接頭的不完整性稱為焊接缺陷，主要有焊接裂紋、未焊透、夾渣、氣孔和焊縫外觀缺欠等。這些缺欠減少焊縫截面積，降低承載能力，產生應力集中，引起裂紋；降低疲勞強度，易引起焊件

13、破裂導致脆斷。其中危害最大的是焊接裂紋和氣孔。 4.1.3咬邊原因：焊接參數選擇不對，U、I太大，焊速太慢。電弧拉得太長。熔化的金屬不能及時填補熔化的缺口。危害：母材金屬的工作截面減小，咬邊處應力集中。4.1.5燒穿原因：焊接電流過大；對焊件加熱過甚；坡口對接間隙太大；焊接速度慢，電弧停留時間長等。危害：表面質量差燒穿的下面常有氣孔、夾渣、凹坑等缺欠。4.1.6焊瘤熔化金屬流淌到焊縫以外未熔化的母材上所形成的局部未熔合。原因：焊接參數選擇不當； 坡口清理不干凈，電弧熱損失在氧化皮上，使母材未熔化。危害：表面是焊瘤下面往往是未熔合，未焊透； 焊縫幾何尺寸變化，應力集中，管內焊瘤減小管中介質的流通

14、界面計。4.1.7氣孔原因：電弧保護不好，弧太長。焊條或焊劑受潮，氣體保護介質不純。坡口清理不干凈。危害：從表面上看是減少了焊縫的工作截面；更危險的是和其他缺欠疊加造成貫穿性缺欠，破壞焊縫的致密性。連續氣孔則是結構破壞的原因之一。4.1.7夾渣焊接熔渣殘留在焊縫中。易產生在坡口邊緣和每層焊道之間非圓滑過渡的部位，焊道形狀突變，存在深溝的部位也易產生夾渣。原因：熔池溫度低（電流小），液態金屬黏度大，焊接速度大，凝固時熔渣來不及浮出；運條不當，熔渣和鐵水分不清；坡口形狀不規則，坡口太窄，不利于熔渣上?。欢鄬雍笗r熔渣清理不干凈。危害：較氣孔嚴重，因其幾何形狀不規則尖角、棱角對機體有割裂作用，應力集中

15、是裂紋的起源。4.1.8未焊透當焊縫的熔透深度小于板厚時形成。單面焊時，焊縫熔透達不到鋼板底部；雙面焊時，兩道焊縫熔深之和小于鋼板厚度時形成。原因：坡口角度小，間隙小，鈍邊太大；電流小，速度快來不及熔化；焊條偏離焊道中心。危害：工作面積減小，尖角易產生應力集中，引起裂紋4.1.9未熔合熔焊時焊道與母材之間或焊道與焊道之間未能完全熔化結合的部分。原因：電流小、速度快、熱量不足；坡口或焊道有氧化皮、熔渣等，一部分熱量損失在熔化雜物上，剩余熱量不足以熔化坡口或焊道金屬。焊條或焊絲的擺動角度偏離正常位置，熔化金屬流動而覆蓋到電弧作用較弱的未熔化部分，容易產生未熔合。危害：因為間隙很小，可視為片狀缺欠，

16、類似于裂紋。易造成應力集中，是危險性較大的缺欠。4.1.10焊接裂紋危害最大的一種焊接缺陷在焊接應力及其它致脆因素共同作用下，材料的原子結合遭到破壞，形成新界面而產生的縫隙稱為裂紋。它具有尖銳的缺口和長寬比大的特征，易引起較高的應力集中，而且有延伸和擴展的趨勢，所以是最危險的缺欠。4.2.1外觀檢查焊接接頭的外觀檢驗是一種簡便而又應用廣泛的檢驗方法，是成品檢驗的一個重要內容。這種方法也會在焊接過程中使用，如厚壁焊件進行多層多道焊時，每焊完一個焊道便可采用這種方法進行檢查，防止前道焊層的缺陷被帶到下一層焊道中。 外觀檢查主要是發現焊縫表面的缺陷和尺寸上的偏差。這種檢查一般是通過肉眼觀察，并借助標

17、準樣板、量規和放大鏡等工具來進行檢驗的。所以，也稱為肉眼觀察法或目視法。4.2.3氣密性試驗氣密性試驗是對密封性要求高的重要工件在強度試驗合格后進行的泄漏檢驗。工作時盛裝的介質危險程度較大時，需要進行氣密性試驗。氣密性試驗應在液壓試驗合格后進行，在進行氣密性試驗前，應將工件上的安全附件裝配齊全。 進行氣密性試驗時，壓力應綏慢增加，達到規定試驗壓力后保壓，保壓之后降至設計壓力，對所有焊接接頭和連接部件進行泄漏檢查，檢查中如發現泄漏，應修補后重新進行液壓試驗和氣密性試驗。4.2.4無損檢驗生產中常利用一些物理現象進行測定或檢驗被檢材料或焊件的有關技術參數，如溫度、壓力、黏度、電阻等，來判斷其內部存

18、在的問題，如內應力分布情況、內部缺陷情況等。有關材料技術參數測定的物理檢驗方法屬于材料測試技術。材料或焊件內部缺陷的檢驗，一般都是采用無損檢驗的方法。目前最常用的無損探傷方法有迢聲波探傷、射線探傷、磁粉探傷、滲透探傷等 設計總結為保證焊件的焊接質量，須選用合理的焊接工藝參數，本論文首先通過對Q235與16Mn鋼的化學成分，基本性能，應用焊接性能分析和焊接工藝參數設計。其次，通過焊前控制，焊接過程中控制及焊后檢驗，保證焊接接頭的質量。作為我這個課題的結論就是Q235鋼與16Mn鋼的焊接性在制定嚴格的焊接工藝其焊接性還是很好的，這種合金材料無論是在剛結構行業還是化工設備行業都越來越多的被大家使用。 參考文獻1.鄧洪軍：焊接結構生產.北京：機械工業出版社，20042.李榮雪：焊接檢驗.北京：機械工業出版社，20073.王國凡：鋼結構焊接制造.北京：化學工業出版社，20094.張連生：金屬材料焊接.北京：機械工業出版社，20055.王長忠：焊工工藝