材料的焊接方式和参数

工件材料与焊接的影响工件的材料是焊接方式和参数的最重要的影响因素；一些特殊材料在焊接时有其特殊的要求。低碳钢的焊接性•由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。•总之，低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种，所有焊接方法都能适用于低碳钢的焊接。低碳钢手弧焊焊条的选用常用低碳钢Q235的抗拉强度平均值为417.5MPa，根据等强度原则，与之匹配的焊条应为E43系列。几种不同钢号的低碳钢手弧焊时焊条的选用，见下页钢号一般结构选用的焊条型号动载荷、复杂、厚板结构，锅炉受压容器，低温焊接选用的焊条型号施焊条件Q235E4313，E4303，E4301，E4320，E4311E4316，E4315（E5016，E5015）一般不预热Q255一般不预热Q275E4316，E4315E5016，E5015厚板结构预热150℃以上08、10、15、20E4303，E4301，E4320，E4311E4316，E4315（E5016，E5015）一般不预热25E4316，E4315E5016，E5015厚板结构预热150℃以上20g，22gE4303，E4301E4316，E4315（E5016，E5015）厚板结构预热100～150℃20RE4303，E4301E4316，E4315（E5016，E5015）一般不预热CO2焊丝的选用•实芯焊丝选用牌号为H08Mn2Si和H08Mn2SiA两种，焊后熔敷金属强度偏高。•药芯焊丝选用牌号为YJ502-1、YJ506-2、YJ506-3、YJ506-4。低碳钢在低温的焊接严冬条件下焊接低碳钢结构时，由于焊接接头的冷却速度快，使裂纹倾向增大，特别是厚大结构的第一道焊缝容易开裂，为此必需采取如下工艺措施：•1）焊前预热，焊接过程中严格保持层间温度不应低于预热温度。•2）采用低氢或超低氢焊接材料。•3）定位焊时加大焊接电流，减慢焊接速度，适当增加定位焊缝的截面积和长度，必要时进行预热。•4）整条焊缝应尽量连续焊完，避免中断。•5）不应坡口面以外的母材上进行引弧，熄弧时需填满弧坑。•6）尽可能不在低温条件下进行弯板、矫正和装配焊件。低碳钢金属结构低温焊接的预热温度焊件厚度（mm）在各种气温下的预热温度＜3031～5051～70不低于－30℃时不预热；低于－30℃时预热100～150℃不低于－10℃时不预热；低于－10℃时预热100～150℃不低于0℃时不预热；低于0℃时预热100～150℃低碳钢管道、压力容器低温焊接的预热温度焊件厚度（mm）在各种气温下的预热温度＜1617～3031～4041～50不低于－30℃时不预热；低于－30℃时预热100～150℃不低于－20℃时不预热；低于－20℃时预热100～150℃不低于－10℃时不预热；低于－10℃时预热100～150℃不低于0℃时不预热；低于0℃时预热100～150℃注意事项•低碳钢可焊性好,一般不需预热,,层间温度过高,会使晶粒长大,影响接头韧性,；一般要求低碳钢的层间温度在250度以下•经验上，100℃，摸上去手能感觉；250℃，手靠上去，热气腾腾；350℃，人靠过去，脸都感觉发热！中碳钢的焊接性•中碳钢的碳的质量分数为0.25%～0.60%。当碳的质量分数接近0.25%而含锰量不高时，焊接性良好。随着含碳量的增加，焊接性逐渐变差。如果碳的质量分数为0.45%左右而仍按焊接低碳钢常用的工艺施焊时，在热影响区可能会产生硬脆的马氏体组织，易于开裂，即形成冷裂纹。•焊接时，相当数量的母材被熔化进入焊缝，使焊缝的含碳量增高，促使在焊缝中产生热裂纹，特别是当硫的杂质控制不严时，更易出现。这种裂纹在弧坑处更为敏感，分布在焊缝中的热裂纹于是与焊缝的鱼鳞状波纹线相垂直。中碳钢焊接时，如何正确地选用焊条•中碳钢的焊接目前大都采用手弧焊。为提高焊接接头的抗裂性，应选用低氢型焊条。•个别情况下，也可采用钛钙型和钛铁矿型酸性焊条，但此时应采取严格的工艺措施，如焊前预热、减少熔合比（降低焊缝含碳量）等中碳钢手弧焊时焊条的选用钢号焊件含碳量（%）焊接件焊件力学性能（≥）选用焊条型号σs（MPa）σb（MPa）不要求等强度要求等强度35ZG270～5000.32～0.400.31～0.40一般一般315270530500E4303，E4301E4316，E4315E5016，E501545ZG310～5700.42～0.500.41～0.50较差较差355310600570E4303，E4301E4316，E4315E5016，E5015E5016，E501555ZG340～3400.52～0.600.51～0.60很差很差380340645640E4303，E4301E4316，E4315E5016，E5015E5016，E5015不锈钢焊条焊中碳钢•特殊情况下，中碳钢焊接时可采用铬镍不锈钢焊条，如E0-19-10-16（A102）、E0-19-10-5（A107）、E1-23-13-16（A302）、E1-23-13-15（A307）、E2-26-21-16（A402）、E2-26-21-15（A407）等，因奥氏体焊缝金属的塑性良好，可以减小焊接接头应力，即使焊件焊前不预热，也可避免热影响区产生冷裂纹。中碳钢的焊接工艺要点•⑴预热预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度，防止产生冷裂纹，这是焊接中碳钢的主要工艺措施，预热还能改善接头塑性，减小焊后残余应力。通常，35和45钢的预热温度为150～250℃含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，可将预热温度提高至250～400℃。•若焊件太大，整体预热有困难时，可进行局部预热，局部预热的加热范围为焊口两侧各150～200mm。•⑵焊条条件许可时优先选用碱性焊条。⑶坡口形式将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接。如果是铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆滑，其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生。⑷焊接工艺参数由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，所以第一层焊缝焊接时，应尽量采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深。⑸焊后热处理焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理，特别是对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下（动载荷或冲击载荷）工作的焊件更应如此。消除应力的回火温度为600～650℃。若焊后不能进行消除应力热处理，应立即进行后热处理。奥氏体不锈钢的焊接•奥氏体不锈钢具有良好的焊接性，常用的熔焊方法都能进行焊接。但是由于气体保护CO2焊由于CO2气体的强烈氧化性，使合金元素烧损严重，所以也没有得到推广应用，目前实用的焊接方法是手弧焊、埋弧焊和氩弧焊，钢号手弧焊氩弧焊焊条焊丝型号牌号1Cr18Ni9TiE0-19-10-16R0-19-10-15E0-19-10Nb-16R0-19-10Nb-15A102A107A132A137H0Cr20Ni10Ti0Cr19Ni9E0-19-10-16R0-19-10-15A102A107—0Cr18Ni9TiE0-19-10Nb-16R0-19-10Nb-15A132A137H0Cr20Ni10Ti0Cr18Ni9TiE0-19-10Nb-16R0-19-10Nb-15A132A137—00Cr18Ni10NE00-19-10-16A002H00Cr21Ni1000Cr19Ni11E00-19-10-16A002—0Cr17Ni12Mo2E0-18-12Mo2-16E0-18-12Mo2-15A202A207H00Cr19Ni12Mo20Cr18Ni12Mo2TiE00-18-12Mo2-16E00-18-12Mo2Nb-16A022A212H00Cr19Ni12Mo20Cr19Ni13Mo3E0-19-13Mo3-16A242—0Cr18Ni12Mo3TiE0-18-12MoNb-16A022A212H0Cr20Ni14Mo300Cr17Ni14Mo2E00-18-12Mo2-16A022H0Cr20Ni14Mo3奥氏体不锈钢的手弧焊工艺•奥氏体不锈钢的手弧焊具有热影响区小、易于保证质量，适应各种焊接位置及不同板厚工艺要求的优点。焊条有酸性钛钙型和碱性低氢钠型两大类。低氢钠型的不锈钢焊条抗热裂性较高，但成形不如钛钙型焊条，耐腐蚀性也较差。钛钙型焊条具有良好的工艺性能，生产中应用较普遍。•由于奥氏体不锈钢的电阻率为低碳钢的4倍以上，焊接时产生的电阻热较大，药皮容易发红和开裂，所以同样直径的焊条焊接电流值应比低碳钢降低20%左右，焊条长度亦比同直径的碳钢焊条短，否则焊接时由于药皮的迅速发红、开裂会失去保护而无法焊接。•施焊时，焊条不应作横向摆动，采用小电流、快速焊，一次焊成的焊缝不宜过宽，最好不超过焊条直径的3倍。多层焊时，每焊完一层要彻底清除焊渣，层间温度应低于60℃与腐蚀介质接触的焊缝，为防止由于重复加热而降低耐腐蚀性，应最后焊接。焊后可采取强制冷却措施，加速接头冷却。焊接开始时，不要在焊件上随便引弧，以免损伤焊件表面，影响耐腐蚀性。奥氏体不锈钢的钨极氩弧焊工艺•奥氏体不锈钢的钨极氩弧焊适宜于厚度不超过8mm的板结构，特别适宜于厚度在3mm以下的薄板、直径在60mm以下的管子以及厚件的打底焊。•钨极氩弧焊电弧的热功率低，所以焊接速度较慢，约为手弧焊速度的1/2～1/3。因此，焊接接头冷却过程中在危险温度区停留的时间长，耐腐蚀性能较差。奥氏体不锈钢焊件焊后的表面处理•为增加奥氏体不锈钢焊件的耐腐蚀性，焊后表面应进行处理，处理的方法是抛光和钝化。•⑴表面抛光不锈钢焊件表面如有刻痕、凹痕、粗糙点和污点等，在介质中会加快腐蚀。如将不锈钢表面抛光，就能提高其耐腐蚀的能力，表面粗糙度越细，耐腐蚀性能就越好。因为粗糙度细的焊件表面能产生一层致密、均匀的氧化膜，保护内部金属不再受到氧化和腐蚀。•⑵钝化处理钝化处理是在不锈钢的表面人工地形成一层氧化膜，以增加其耐腐蚀性。