焊接的基本知识.doc
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1、第四局部:钢 材 的 焊 接碳钢的焊接:1. 低碳钢的焊接特点:(1).可装配成各种不同的接头,适应各种不同位置的施焊,焊接工艺和技术比拟简单,容易握。(2).焊前一般不需要预热。(3).塑性较好,焊缝产生裂缝和气孔的倾向较小,可制造大型的构架及受压容器。(4).不需要使用特殊和复杂的设备,对焊接电源没有特殊要求,交直流弧焊机都可焊接。(5).焊接溶池可能受到空气中氧和氮的侵袭,使焊缝金属氧化和氮化。焊缝中有氧化亚铁的在可能引起热裂缝。此外,焊接沸腾钢时由于硫合磷的影响,裂缝倾向更大一些。2.焊接工艺: 低碳钢几乎可以采用所有的焊接方法进展焊接,并都能保证焊接接头的良好质量。用最好的焊接方法是
2、手工电弧焊、埋弧自动焊及二氧化碳气体保护焊等。焊 接 方 法焊接材料 应 用 情 况手工电弧焊 J422 J427 焊接强度等级较低的低碳钢或一般的低碳钢构造J500 J507 焊接强度等级较高的低碳钢、重要的低碳钢构造或低温下工作的构造 3.焊后考前须知: 低碳钢的焊接,焊后一般不需要进展热处理。但当工件较厚或工件刚性很大,同时对接头性能的要求又高时,那么在焊后进展回炽热处理。例如锅炉汽包,及时采用象20g和22g等焊接性能良好的低碳钢板材,在焊后仍要进展600-650的回炽热处理。4.焊接实例: (1).母材: 20# Q235-A (2).焊条: E4303(J422) 焊条直径: 烘干
3、温度: 150恒温1.5小时后,降至100恒温,使用前放入焊条保温筒随用随取。(3).焊接设备: 交、直流弧焊机; (4).焊接电流: (100-140)A ,焊条直径:3.2mm。焊缝层数: 单道多层焊。(5).焊前准备工作及焊接考前须知: a.用磨光机磨出坡口的同时,清理焊口内外附近100mm范围内的油、锈、水等杂质。 b.焊接过程中,工件不得受风、雪、雨的直接侵袭。 c.每焊完一层焊道时,要彻底去除熔渣,并进展仔细检查无缺陷后,才可继续焊下一层。二、中碳钢的焊接1. 中碳钢的焊接特点:(1).热影响区容易产生低塑性的淬硬组织。含碳量越高,板厚越大,这种淬硬倾向越大。焊件刚度较大和焊条选用
4、不当时,容易产生冷裂纹。(2).焊缝金属的含碳量比拟高容易产生热裂纹。2. 焊接工艺:(1).尽可能选用碱性低氢焊条。当焊接接头的强度不要求与根本金属相等时,应选用强度较低的碱性低氢焊条,如J422。 J427等。 特殊情况下,可采用铬镍不锈钢焊条焊接或焊补中碳钢。其特点是焊前不需要预热。如A402。A407。A302。A307(2).预热 预热是焊接中碳钢的主要工艺措施。 一般情况下35#、45#(包括铸钢)预热温度可选用150-250 ,含碳量再高或因刚度和厚度很大,裂纹倾向大时可将预热温度提高到250-400。(3).焊接要点: a.焊条使用前要按规定烘干。 b.焊接第一层焊缝时,尽量采
5、用小电流、慢焊速,焊后注意保温,使焊件缓慢冷却。 C.在焊接中可以采用轻敲焊缝外表的方法,以减少焊件剩余应力,细化晶粒。 d.每层焊缝应清理干净,特别是雾状飞溅很牢的附着在焊缝周围,影响焊接质量,必需铲除。 e.焊接时最好采用直流反接,以减少金属飞溅及焊缝中的气孔。 f.如焊件几何形状复杂或焊缝过长,可分成假设干小段,分段跳焊,使其热量分部崐均匀。 g.如第一层焊缝出现裂纹,应降低焊速,及时排除裂纹,重新焊接。收尾时,电弧慢慢拉长,将溶池添满,防止收尾处裂缝。三、高碳钢的焊接1. 焊接特点:(1).高碳钢焊件通常是处于热处理状态。一般高碳钢不用于制造焊接构造,其焊接大多属于焊补或堆焊。对于承受
6、大震动负荷的焊接构件,一般不用高碳钢。 高碳钢焊接时产生裂纹的倾向比拟大。焊缝脆弱,接头强度低。2. 焊接工艺:(1).选用含碳量低于高合金钢的高强度低合金钢焊条,使焊缝金属含碳量降低。目前多采用J857或J857Gr等焊条。焊接前,焊条在350-400温度下烘烤一小时,使用前放入焊条保温桶随用随取。(2).焊前应清理焊接坡口处的脏物。如焊件厚度大于10mm。可在300-500预热。(3).为了防止热影响区金属组织硬化,焊接时要降低焊接速度使溶池缓冷。也可以采用多层焊接,使后焊的焊缝局部的经过前一焊缝的硬化区,使之回火。(4).定位焊应用小直径焊条焊透。受尾时必需将弧坑焊满。(5).焊后,焊件
7、应在600-700进展回火处理,以消除应力,固定组织防止裂纹,改善焊缝的性能。 合金钢的焊接一、低合金构造钢的焊接1. 焊接特点:(1).低合金构造钢的重要特点是热影响区有比拟大的淬硬倾向。为了防止淬硬,焊接时必需控制焊接电弧的线能量(2).焊接接头的冷裂纹 随着钢材强度等级的提高,冷裂倾向加剧。冷裂倾向主要发生在高强度厚板中。2. 16Mn 16MnR焊接材料应选用J502.J507 J502焊条。3. 焊接实例:(1).焊接材料:母材:16Mn,焊条:E5015(J507) 烘干温度: (350-400)恒温 2小时后降至100保温。使用前放入焊条保温筒随用随取。(2).焊接设备:直流弧焊
8、机;接头方式:直流反接法。(3).工艺参数:a.焊接电流:100-130A;b.焊缝层数: 单道多层焊。要求每一层焊层要薄, 每焊完一层用小锤轻轻敲击焊缝及热影响区, 消除焊接应力。(4).焊接热处理: a.焊前,用火焰将已磨好坡口的焊缝周围 200mm范围内,加热至150,同时进一步将未去除干净的油、锈等杂质去除干净。 b.每焊接完一个接头,立即用氧乙炔火焰将焊接接头及其周围加热至(200-250),用石棉布等保温材料进展保温缓冷,进展消氢热处理。二、低合金珠光体耐热钢的焊接 1. 珠光体耐热钢的特性: 珠光体耐热钢一般使用于350-550之间,和普通碳素钢相比,有两个特殊性能:一是高温强度
9、(又叫抗热性)二是高温抗氧化性(又叫热稳定性)(1).高温强度 影响耐热钢高温强度大小的主要因素是它的成分。钼本身的溶点很高,因而能显著提高金属的高温强度,所以珠光体铬钼耐热钢都含有钼。(2).高温抗氧化性 铬不仅能提高钢材的高温抗氧化性,还可以提高钢材高温耐腐崐蚀性。所以珠光体铬钼耐热钢中都含有铬。同时铬钼耐热钢中常参加一些钒、钨、铝崐、硼等元素,其目的都是为了提高高温强度。 铬钼钢焊接有明显的淬硬倾向,常常导致焊缝的热影响区发生裂纹。 珠光体耐热钢发生裂缝除因为焊缝区组织硬化外,氢的扩散也是一个原因。要减少裂缝的危险,就应该对焊件预热缓冷,焊条应采用低氢型的,并且焊后要缓冷。常用耐热钢焊条
10、的选用如下:钢号工作环境适用焊条牌号 施 工 条 件12CrMo工作温度510R202、R207预热150-300,焊后650-710回火15CrMo工作温度520R307预热250-350,焊后680-720回火12CrMoV工作温度540R317预热250-350,焊后680-750回火15CrMoV工作温度570R327、R337预热300,焊后720-750回火Cr5Mo受腐蚀作用的管道R507预热300-400,焊后740-760回火3.铬钼耐热钢焊接要点:(1).预热 预热是焊接铬钼钢的最重要的措施。(2).保温焊和连续焊 所谓保温焊,是指在整个焊接过程中,应使被焊工件保持足够的温
11、度。所谓连续焊,是指焊接过程最好不要中断。如果必须连续,那么应在连续焊时使焊件缓慢均匀的冷却,再焊之前仍要重新预热。(3).短道焊 如果要焊一道长的焊缝,那么每一道不要太长,使得被焊的这一段在较短的时间内重复受热。(4).锤击焊缝 在厚板多层焊时,每焊完一根或两根焊条,可对焊缝进展锤击。目的是消除内应力,改善焊缝的机械性能。锤击应在温度高于30时进展,锤击的力量不必过大。(5).焊后缓冷 焊后缓冷是焊接铬钼耐热钢必须严格遵循的原那么,即使在炎热的夏季也必须做到这一点。一般是焊后立即用石棉布覆盖焊缝及近缝区。(6).焊后热处理 铬钼耐热钢焊后必须进展热处理,如果条件许可,应在焊后立即送到炉子里处
12、理。这是因为铬钼钢产生的裂缝略有延迟性,焊后立即热处理是防止延迟裂缝的最有效措施。如果条件不许可,那么要做到焊后保温缓冷。 焊后热处理的工艺有两中: 一种是正火加回火,另一种是单一的高温回火。4.焊接实例:(1).焊接材料:母材: Cr5Mo,焊条:.R507,焊条直径:3.2mm。烘干温度: 350恒温1小时后,降至100恒温,使用前放入焊条保温筒随用随取。(2).焊接设备: 直流弧焊机;电极接法: 直流反接法。(3).工艺参数: 焊接电流: (100-140)A ,焊缝层数: 单道多层焊。焊前预热温度: (150-200) 焊后高温回火温度:(740-760)(4).焊前准备工作及焊接过程
13、中的考前须知:a.焊接场地的环境温度不宜过低。气温低时要注意防止点固焊缝开裂。b.坡口假设是用气割成形时,焊前,管子或管端200mm范围内必须退火,并用角向磨光机将渗碳层磨掉。c.焊前应将焊口两边各100mm范围内用火焰预热,其预热温度为(350-400)。点固焊时也要进展预热,以防点固焊的开裂。d.焊接过程中,应不使工件受风、雪、雨的直接侵袭,管子两头要堵住,防止受穿堂风影响。e.焊接时要连续焊完,焊接完后或中断焊接时,应立即用石棉布包好,使其缓冷,再焊时要重新预热。f.由于焊缝金属比管材线膨胀系数大,冷凝时弧坑焊肉较薄处易出现裂纹,所以,不得屡次引弧和断弧。弧坑应填平后再断弧。换焊条时要快
14、,同时不得在管子上引弧,以免损伤管子。g.每焊完一层焊道时,要彻底去除熔渣,并进展仔细检查。同时注意在整个焊接过程中,焊口附近温度不得低于预热温度。h.焊接完毕,要立即进展焊后高温回炽热处理。不能立即进展回炽热处理的,要立即将焊完的焊缝附近200mm的范围内加热到250保温小时以上,进展消氢热处理,待以后再做回炽热处理。不锈钢的焊接一、不锈钢的类型和特性: 通常不锈钢按其显微组织的不同,分为马氏体型、铁素体型、奥氏体型、奥氏体-铁素体型和沉淀硬化型。1. 马氏体不锈钢 马氏体不锈钢中铬的含量为12-17,而碳为0.1-0.5。这类钢能承受淬火,回火后硬度有所降低但韧性增加,且耐腐蚀性为最正确。
15、 马氏体不锈钢具有高的耐腐蚀性、热稳定性及热强性,可以制造温度低于700下长期工作的机器。尤其广泛地用它制造韧性和冲击负荷要求较高的零件。常用牌号有Cr13、2Cr13等。2. 铁素体不锈钢 其含铬量为16-30。这类钢比马氏体不锈钢具有较高耐腐蚀性和抗氧化性能,特别在硝酸中化学稳定性较高。常用的牌号有Cr17、Cr17Ni。3. 奥氏体不锈钢 奥氏体不能钢是高铬不锈钢中添加适当的镍(8-25)而形成的,经固溶处理后,保持奥氏体组织。这类钢没有磁性,但冷加工后易发生硬化现象。 奥氏体不锈钢是应用最广的一类不锈钢。其中18-8型不锈钢(钢中含有铬18左右,含镍为8以上)是最有代表性的一种。它具有
16、良好的耐腐蚀性能和耐酸性能,又便于进展机械加工、冲压和焊接,所以在各个领域中广为使用。在18-8型不锈钢中添加钼和铜时,可以增强对复原性酸的耐腐蚀性能;添加钛和铌时,能够提高崐它的抗晶间腐蚀能力。4. 奥氏体铁素体不锈钢 它于奥氏体不锈钢相类似,不过在组织中含有一定数量的铁素体。它用于制造有一定耐腐蚀要求的高强度容器及其零件、构造件。常用的牌号有Cr17Mn13Mo2N。5. 沉淀硬化不锈钢 它具有良好的耐蚀性和较高的强度,并有良好的加工性能和可焊性,因此广泛用它作为高强度构造的材料。常用的牌号有Cr17Ni4Cu4Nb。二、马氏体不锈钢的焊接 1. 焊接特点:马氏体不锈钢的可焊性较差。它有较
17、强烈的淬硬倾向,焊后剩余应力也较大,容易产生裂纹。为了提高焊接接头的塑性,减小内应力,防止产生裂纹,焊前必须进展预热。一般预热温度不宜超过400。焊后将焊件缓慢冷却到150-200。当使用马氏体不锈钢焊条焊接时,焊件应及时进展高温回火处理,以提高焊接接头的塑性、韧性及抗腐蚀性能。此外,还要选用大的焊接电流,以减缓冷却速度,防止裂纹产生。2. 焊接工艺: (1).焊条的选用:可以选用两种焊条,一种是选用G202、G207焊条,焊后要进展热处理(730回火处理)。另一种是不锈钢焊条A102、A107、A202、A207、A402、A407等。焊后不进展热处理。(2).2Cr13钢的焊接:手工电弧焊
18、接时,选用G207施焊,焊前预热到300以上,焊后必须700以上高温回火。三、奥氏体不锈钢的焊接. 焊接特点: 铬镍奥氏体不锈钢的可焊性良好,焊接时一般不需要采取特殊的工艺措施。但是,假设焊条选用不当或焊接工艺不正确时,会出现晶间腐蚀及热裂纹等缺陷。2. 焊接工艺:(1).手工电弧焊 适用于1mm以上的钢板,坡口机械加工或等离子切割。焊前必须严格清理坡口及其附近。焊接过程中应防止外表损伤,以免降低耐腐蚀性能。 为了防止焊接接头在危险温度范围内(450-850)停留时间过长而产生晶间腐蚀,并防止接头过热而产生热裂纹,焊接铬镍奥氏体不锈钢时,要采用快速焊、小焊缝。焊条最好不作横向摆动,一次焊成的焊
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