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河南机电高等专科学校毕业论文I目录1绪论...................................................1216MnR钢的组织性能和焊接性...............................22.116MnR钢的简介.........................................22.216MnR钢的组织性能.....................................22.316MnR钢的焊接性.......................................32.4材料介绍..............................................4316MnR钢焊接过程中存在的问题及产生的原因..................73.116MnR钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。......................73.2消除应力裂纹..........................................83.3结晶裂纹..............................................83.4层状撕裂..............................................93.5热影响区性能的变化...................................103.6影响低碳钢焊接性的其他因素..........................104制定焊接工艺及填写焊接工艺卡片.........................124.1编制焊接工艺.........................................124.1.1接头与坡口的设计...............................124.1.2坡口制备.......................................134.1.3焊接方法的选择.................................134.1.4焊材的选用.....................................134.1.4焊接工艺参数...................................144.1.5焊接顺序......................................154.1.6焊前预热......................................154.1.7焊后热处理....................................164.1.8焊后检验......................................175焊接性试验..............................................185.1母材的化学成分分析..................................185．2焊缝成分分析.......................................195．3焊缝断口分析.......................................195．3．1宏观分析....................................205．3．2微观分析....................................20河南机电高等专科学校毕业论文II5．3．2结果分析.....................................225．3．3夹杂物引起焊缝冲击值偏低的机理分析...........225．3．4夹杂物的形成机理............................235.5总结.................................................236焊接工艺评定............................................25结论.......................................................26致谢.......................................................27参考文献....................................................28河南机电高等专科学校毕业论文11绪论近几年，许多工程和成套设备中，会遇到较多厚板焊接结构件的制作，例如钢厂台上设备中的回转台、轧制线上的大型梁、柱，锻压设备中横梁、滑块、工作台等，大量的板厚都在100～300之间，材质为16MnR或Q235，这些厚板结构件现场使用环境恶劣，要承受很大的冲击载荷，有的工作环境温度较高，还要求承受一定的热疲劳。为了提高经济效益，加强生产进度以及降低成本，通过分析和研究焊接方法和工艺。厚板焊接可以采用的焊接方法有很多。CO2气保焊、电渣焊、窄间隙焊，还有埋弧自动焊等等。电渣焊虽然焊接效率高，但是其焊缝金属晶粒粗大，焊接接头容易脆化，因此在质量上难以满足要求。窄间隙焊使用设备复杂，对装配质量要求高，对焊工素质、工艺要求严格，其变形控制量难以掌握。埋弧自动焊在打底层焊接上存在清渣较难，焊前准备工作时间较长，焊接过程中焊缝对中难度大，,而且对平位置、长直焊缝才能体现它的高效率。对于形状复杂的焊缝，需要全位置焊接的焊缝，埋弧自动焊无法施焊。CO2焊由于熔池小、热影响区窄，因此焊后工件变形小，焊缝质量好，并且焊道整齐，焊道接头少。焊丝熔化速度快，生产效率高(焊接速度一般大于30m/h),操作简单，成本较低，并且二氧化碳气体来源广，价格低。另外，因其为明弧焊可以看清电弧和熔池情况，便于掌握和调整，并且抗氢气孔能力强，对油锈敏感低，操作性能非常强。16MnR钢是我国目前制造压力容器中采用最多的钢号。最常用于制造中低压的压力容器中、型的高压容器，特别是广泛用于制造液化石油气、天然气、液氨、氧气、氮气等球形储罐。16MnR具有良好的机械性能、可焊性和加工工艺性能。一般认为16MnR钢是屈服点为350MPa级的低合金中等强度钢，其可焊性是几种低合金钢压力容器专用钢中最好的一种。因此，用CO2焊接16MnR厚板结构件的前景很大，非常使用。河南机电高等专科学校毕业论文2216MnR钢的组织性能和焊接性2.116MnR钢的简介在板材里，属低合金系列。在低合金的材质里，此种材质为最普通的。Q345过去的一种叫法为：16Mn。Q345是一种钢材的材质。它是低合金钢（C0.2%)，广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器等。Q代表的是这种材质的屈服，后面的345，就是指这种材质的屈服值，在345左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。Q345A级，是不做冲击;Q345B级，是20度常温冲击;Q345C级，是0度冲击;Q345D级，是－20度冲击;Q345E级，是－40度冲击。在不同的冲击温度，冲击的数值也有所不同。Q345的外部执行标准为：GB709，内部执行标准为：GB/T1591-9由于执行标准的原因，此种钢板允许负公差交货。2.216MnR钢的组织性能Q345钢属于低合金高强度结构钢，这种钢具有高强度，高韧性、良好的耐蚀性及良好的焊接性能和冷成型能力，其成分如表l所示。Q345钢一般在热轧状态下使用，它具有良好的综合力学性能、Q345低温时的韧性较好，一40℃时的冲击功大干等于27J。在有特殊需要时，如为了改善焊接区性能，可进行一次正火处理。Q345钢属16Mn系列钢种，~AA．-有良好的综合力学性能，低温冲击韧性，冷冲压性及切削性均好，可以制造大型船舶，铁路车辆，桥梁，管道等承受负荷的焊接结构，这就要求其不仅有好的力学性能，还要有好的焊接性。Q345钢焊接后焊缝的化学成分及焊接接头的力学性能见表2，从表中可以看出，焊缝的化学成分与母材的相近，焊接接头的抗拉强度较高，但韧性较低，硬度高于母材。其焊缝金属的显微组织呈柱状晶分布，晶界处为铁素体，晶内为素氏体和针、块状分布的铁素体。冷却时，由于向外散热，故使焊缝的熔融金属沿热扩散方向结晶而获得柱状晶，此时，先共析的铁素体沿柱状品界析出，由于温度较高，且冷速又稍快，因此组织呈过热特征，但随后的冷却过程中，奥氏体因过冷度较大，而转变为索氏体组织。焊缝组织下方为融合区，此处融合情况良好；过热区的显微组织为针状或块状河南机电高等专科学校毕业论文3分布的铁素体和素氏体，此处品粒粗大，呈魏氏组织。这是该区加热温度高，奥氏体晶粒显著长大，冷却后得到粗大的过热组织，使冲击韧性降低；重结晶区组织为晶粒细小的铁素体和珠光体，由于加热温度超过了AC3，所以铁素体和珠光体已全部转化为奥氏体，又由于加热温度较低，奥氏体晶粒未显著长大，因此在空气中冷却以后会得到均匀细小的铁素体和珠光体；母材的显微组织为铁素体和珠光体呈带状分布。Q345钢无热裂纹倾向，其焊接接头热影响区没有出现裂纹，其焊缝的化学成分与母材的相近，焊接接头的抗拉强度、硬度较高，但韧性较低，其焊接接头的过热区形成了魏氏组织，容易产生脆化，构成了接头的薄弱环节，这时易以小线能量焊接，在过热区获取板条马氏体，韧性会达到改善。2.316MnR钢的焊接性16MnR钢是实际工业设计和生产中应用非常广泛的机械结构之一，主要用于工程结构焊接。通过对Q345钢的焊接工艺分析，在焊接过程中应根据实际应用场合选择合适的焊接材料、焊接工艺以及焊接方法。同时还应注意在焊接过程中容易出现的问题，应考虑到各方面的因素做好防止措施，正确施焊，确保优良的焊接质量。所有这些都对我们更好地利用Q345工程结构钢提供了现实依据。16MnR钢的热切割性能与低碳钢相近，气割边缘淬硬层很（≤1mm）,电弧气刨切口边缘没有明显的增碳层，切割后不必加工而直接焊接。16MnR钢可以顺利地进行冷弯与机械切割，由于屈服点比低碳钢高，冷压成型时回弹力较大，在冷弯、冷剪、冷矫时，压力应选的大些，同时弯曲半径不能过小。16MnR钢加热到800℃以上可以进行各种压热成型，一般加热温度为1000～1100℃，终压温度为750～850℃。经热压后力学性能无明显的变化，一般不再需要进行热处理。16MnR钢也可以用加热矫正变形。实践表明，火焰矫正的加热温度最好控制在700～800℃之间，不宜超过900℃。火焰矫正后可以空冷也可以水冷，性能无明显的差别。16MnR钢的焊接性较好，一般不需要预热。由于钢中有一定量的合金元素，碳当量高于Q235钢，但一般不超过0.40%；另外，淬硬性应大于Q235钢因此当结构刚性较大或在低温下施工时，应适当预热，预热温度见表1。河南机电高等专科学校毕业论文4表116MnR钢的预热温度钢牌号板厚/mm不同气温下的预热温度/℃16MnR16一下-10℃以上不预热；-10℃以下100～15016～24-5℃以上不预热；-5℃以下100～1502510℃以400℃以上不预热；0℃以下100～15040以上一律预热100～15016MnR钢采用焊条电弧焊时，一般选用E50XX型焊条。焊接重要结构（如压力容器），应选用碱性焊条（E5015，E5016）。对小厚度和坡口角度小或要求不高的产品，也可选用E42XX型的碳钢焊条（E4215，E4216）。16MnR：合金元素总量在5%以下，屈服强度在275Mpa以上，具有良好的焊接性、耐蚀性和成形性的低合金高强度结构钢。16MnR钢一般都是热轧状态供货、不需要热处理，特别是厚度小于20mm的钢板，其机械性能都很高，故一般都是热压以后直接使用。对于较厚的板材为了改善钢材的塑性、低温冲击韧性或冷压成型等加工性能。有时也采用正火处理后使用从而提高了钢材的屈服强度和低温冲击韧性，降低了临界转变温度，同时也改变了加工成型及可焊性。2.4材料介绍16MnR化学成