钢板对接平焊工艺改进方案.docx

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1、Q345钢板对接平焊工艺改进方案摘要：近年来，钢板的在各个领域的应用越来广泛，而在生产生活中所需要的钢材也越来越多。其中钢板是通过钢水浇注，冷却后压制而成的一种钢材。本文将要介绍的Q345钢属于16Mn系列钢种，它具有良好的综合力学性能、低温冲击韧性，因而在我国具有广泛的应用。Q345钢可以制造大型的船舶、铁路车辆、桥梁、管道、锅炉、压力容器、石油储存罐、起重机械等。这些应用要求了Q345钢不仅仅需要良好的力学性能，还需要较好的焊接性能。而本文着重的分析了Q345钢的对接平焊工艺，并提出了改进的方案。关键词：Q345钢，焊接性能，改进方案AbstractIn the recent years,

2、 the application of steel in different fields became more and more widely. And the requirement of steel in the production and life increase continuously. This essay will introduce that the Q345 steel is one kind of 16Mn series of steel. It has a good comprehensive mechanical properties, low temperat

3、ure impact toughness, and thus Q345 steel has a wide range of applicant in China. Q345 steel are used in large ships, railway vehicles, bridges, pipes, boilers, pressure vessels, oil storage tanks and lifting machinery. Those applicants require Q345 steel not only need a good mechanical properties,

4、but also need better welding performance. In this paper, the welding process of Q345 steel is analyzed emphatically, and an improved scheme is put forward.Keyword: Q345 steel plate, Welding function, Improving proposal目录摘要1Abstract11 前言32 Q345钢板32.1 Q345钢板的运用32.2 Q345钢板的特点43 焊接43.1 焊接方法的改进53.1.1 焊条电

5、弧焊53.1.2 CO2气体保护焊63.1.3 MAG焊73.2 焊接方案的选择84 焊接工艺的改进方案84.1 材料的准备84.2 焊接工艺过程84.2.1 工件的组对及定位84.2.2 打底焊94.2.3填充焊94.2.4 盖面焊95 焊接缺陷及预防95.1 气孔95.2 咬边105.3 未熔合116 总结11致谢11参考文献131 前言在我国，钢材的种类繁多，应用也十分的广泛，根据断面形状的不同，钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类。钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成的一定形状、尺寸和性能的材料。大部分钢材加工都是通过压力加工，使被加工的钢（坯、锭等）产生塑性变形。根据钢材加

6、工温度不同，可以分为冷加工和热加工两种。对于钢材应用于生产生活当中，钢材的质量监测也是必不可少的，钢材包括钢材构件品质检测有许多的项目，其中包括拉伸测试、弯曲疲劳测试、抗压/折测试、耐腐蚀测试等等。为了使钢材能够充分的应用与生产过程中，焊接也是十分重要的。焊接也可以称作熔接，是通过加热、高温或者高压的方式结合金属。而现代焊接的能量来源有很多种，其中包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等等。在焊接的过程中，操作者需要在焊接时采取适当的防护措施，防止焊接给人体带来烧伤、触电、实力损害等影响。如今的焊接可以大致分为熔焊、压焊和钎焊。而焊接工艺的好坏，将会直接影响到钢材的应用。下文将会着重讨论

7、Q345钢板的对接平焊，以及对于Q345钢焊接方案的和工艺的改进。2 Q345钢板 Q345是一种钢材的材质，属于低合金钢。其中“Q”表示的是钢材的屈服强度，而Q345表示这种钢材的屈服强度为345MPa。Q345钢属于16Mn系列钢种，并且一般在热轧状态下进行使用。Q345钢材的会随着材质的厚度的增加而使他的屈服强度值减小。随着现代工业的发展，科技的不断进步，各种微量元素在钢板中的应用也更加的广泛，Mn含量不再是影响钢材强度和机械性能的唯一因素。对于Q345钢材的监测，一方面是钢材的元素含量是否达到国标的要求，最重要的一方面是通过专业机构检测钢材的机械性能（屈服强度、拉伸试验）是否达到标准。

8、2.1 Q345钢板的运用Q345钢由于良好的综合力学性能、低温冲击韧性，冷冲压性及切削性较好，在我国的工业生产中有着广泛的应用。Q345可以用来制造大型的远洋船舶，铁路和车辆、桥梁的金属结构、各种管道、锅炉、压力容器、石油的储存罐、工地的起重机械、厂房的钢架结构等承受负荷的焊接结构。2.2 Q345钢板的特点Q345钢的综合力学性能良好，低温性能尚可，塑性和焊接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动载荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件，热轧或正火状态使用，可用于-40以下寒冷地区的各种结构。Q345钢按照等级可以分为Q345A，Q345B，Q345

9、C，Q345D，Q345E。他们代表的主要是冲击的温度有所不同。其中Q345A是不做冲击的，Q345B是20摄氏度的常温冲击，Q345C是0摄氏度冲击，Q345D是零下20摄氏度冲击，Q345E是零下40摄氏度冲击。在不同的冲击温度中，冲击的数值也有所不同。而这几种型号的Q345钢中C，Mn，Si，V的成分基本相同，主要不同的是P和S的成分。其中Q345C，Q345D，Q345E中含有铝的成分。相比较于16Mn，在化学成分上16Mn和Q345不尽相同。两种钢材的屈服强度的不同而进行的厚度分组尺寸存在较大的差异，这会引起一些厚度的材料的需用应力的变化。而Q345区别于16Mn主要是在化学元素上增

10、加了V、Ti、Nb等微量合金元素。少量的V、Ti、Nb合金元素能细化晶粒，大大提高钢的韧性，钢的综合机械性能得到较大的提高。正因为如此，钢板的厚度可以做的更大一些。因此，Q345钢的综合机械性能较优秀，特别是它的低温性能是16Mn钢所不具备的。而且Q345钢的许用应力略高。由于Q345的这些性能，所以Q345钢板被广泛的应用于承受负荷的钢架结构中，例如大型的远洋船舶，铁路和车辆、桥梁的金属结构、各种管道、锅炉、压力容器、石油的储存罐、工地的起重机械、厂房的钢架结构。3 焊接 金属的焊接过程主要是工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。现代焊接的能量来源有很多种，包括气体

11、焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等。焊接技术受到新兴工业发展的不断推进仍然在不断发展之中。而金属板之间的焊接技术仍然朝着不断精细的方向发展。3.1 焊接方法的改进3.1.1 焊条电弧焊其中焊接中最常见的便是焊条电弧焊，即用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法。工业生产中进行焊条电弧焊具有一定的工艺要求。当焊条直径增大1mm以上、由低氢型焊条改为非低氢型焊条、焊条（焊丝）熔敷金属抗拉强度等级（钢号）变化、坡口形状的变化超出规程规定和坡口尺寸变化超出规定允许偏差、板厚变化超出规定的适用范围、有衬垫改为无衬垫、清焊根改为不清焊根、规定的最低预热温度下降摄氏度以上、最高层间温度增高50摄氏度以上、当热

12、输入有限制时，热输入增加值超过10%，改变施焊位置，有以上变化需重新做焊接工艺评定。焊接电弧则是由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或电极与焊件间，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。如下图所示。当焊条的一端与焊件接触时，造成短路，产生高温，使相接触的金属很快熔化并产生金属蒸汽。当焊条迅速提起2-4mm时，在电场的作用下，阴极表面开始产生电子发射。这些电子在向阳级高速运动的过程中，与气体分子、金属蒸汽中的原子相互碰撞，造成介质和金属的电离。焊条电弧焊具有下述的优点： 使用的设备比较简单，价格相对便宜并且轻便。焊条电弧焊使用的交流和直流焊机都比较简单，焊接操作时不需要复杂的辅助设备，只需

13、配备简单的辅助工具。因此，焊条厂购置设备的投资少，而且维护方便，这是它广泛应用的原因之一。 不需要气体防护。焊条不但能提供填充金属，而且在焊接过程中可以产生保护熔池和焊接外避免氧化的气体，并且有较强的抗风能力。 操作灵活，适应性强。焊条电弧焊适用于焊接单件或小批量的产品，短的或者不规则的、空间任务位置的以及其他不易实现机械化焊接的焊缝。凡焊条能够达到的地方都能进行焊接。 应用范围广，适用于大多数工业用的金属和合金的焊接。焊条电弧焊选用合适的焊条不仅可以焊接碳素钢、低合金钢，而且还可以焊接高合金钢及有色金属，不仅可以焊接同种金属，而且可以焊接异种金属，还可以进行铸铁焊补和各种金属材料的堆焊等。焊

14、条电弧焊的缺点如下： 对焊工操作技术要求高，焊工培训费用大。焊条电弧焊的焊接质量，除靠近用合适的焊条、焊接工艺参数和焊接设备外，主要靠焊工的操作技术和经验保证，即焊条电弧焊的焊接质量在一定程度上决定于焊工操作技术。因此必须经常进行焊工培训，所需要的培训费用很大。 劳动条件差。焊条电弧焊主要靠焊工的手工操作和眼睛观察完 成全过程，焊工的劳动强度大，并且始终处于高温烘烤和有毒的烟尘环境中，劳动条件比较差，因此要加强劳动保护。 生产效率低。焊条电弧焊主要靠手工操作，焊接时要经常更换 焊条，并要经常进行焊道熔渣的清理，与自动焊相比，焊接生产率低。 适于特殊金属以及薄板的焊接。对于活泼金属（如Ti、Nb

15、、 Zr等）和难熔金属（如Ta、Mo等），由于这些金属对氧的污染非常敏感，焊条的保护作用不足以防止这些金属氧化，保护效果不够好，焊接质量达不到要求，所以不能采用焊条电弧焊；对于低熔点金属如Pb、Sn、Zn及其合金等，由于电弧的温度对其来讲太高，所以焊条厂也不能采用焊条电弧焊焊接。另外，焊条电弧焊的焊接工件厚度一般在1.5mm以上，1mm以下的薄板不适于焊条电弧焊。3.1.2 CO2气体保护焊二氧化碳气体保护电弧焊（简称CO2焊）是以二氧化碳气为保护气体，进行焊接的方法。（有时采用CO2+Ar的混合气体）。在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。焊接时抗风能力差，适合室内作业。由于它成本低，

16、二氧化碳气体易生产，广泛应用于各大小企业。由于二氧化碳气体的0热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断、因此，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度。由于所用保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的高质量焊接接头。因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。CO2气体保护焊的优点如下： CO2电弧的穿透力强，厚板焊接时可增加坡口的钝边和减小坡口；焊接电流密度大，焊丝熔化率高；焊后一

17、般不需清渣，所以CO2焊的生产率比焊条电弧焊高约13倍。 纯CO2焊在一般工艺范围内不能达到射流过渡，常用：短路过渡、滴状过渡，加入混合气体后才有可能获得射流过渡。 采用短路过渡可以用于全位置焊接，而且对薄壁构件焊接质量高，焊接变形小。因为电弧热量集中，受热面积小，焊接速度快，且CO2气流对焊件起到一定冷却作用，可防止焊薄件烧穿和减少焊接变形。 抗锈能力强，焊缝含氢量低，焊接低合金高强度钢时冷裂纹的倾向小。 CO2气体价格便宜，焊前对焊件清理可从简，其焊接成本只有埋弧焊和焊条电弧焊的4050。CO2气体保护焊的缺点如下： 焊接过程中金属飞溅较多，特别是当焊接工艺参匹配不当时，更为严重。 电弧气

18、氛有很强的氧化性，不能焊接易氧化的金属材料。抗风能力较弱、室外作业需有防风措施。 焊接弧光较强，特别是大电流焊接时，要注意对操作人员防弧光辐射保护。3.1.3 MAG焊MAG(Metal Active Gas Arc Welding)焊是熔化极活性气体保护电弧焊的英文简称。它是在氩气中加入少量的氧化性气体（氧气，二氧化碳或其混合气体）混合而成的一种混合气体保护焊。我国常用的是80%Ar+20%二氧化碳的混合气体，由于混合气体中氩气占的比例较大，故常称为富氩混合气体保护焊。采用活性混合气作为保护气体具有提高熔滴过渡的稳定性；稳定阴极斑点，提高电弧燃烧的稳定性；改善焊缝熔深形状及外观成型；增大电弧

19、的热功率；控制焊缝的冶金质量，减少焊接缺陷；降低焊接成本的作用。MAG焊可采用短路过渡、喷射过渡和脉冲喷射过渡进行焊接，能获得稳定的焊接工艺性能和良好的焊接接头，可用于各种位置的焊接，尤其适用于碳钢、合金钢和不锈钢等黑色金属材料的焊接。MAG的优点如下： 惰性气体几乎不与任何金属产生化学作用，也不溶于金属中，所以几乎可以焊接所有金属。 焊丝外表没有涂料层，焊接电流可提高，因而母材熔深较大，焊丝熔化速度快，熔敷率高，与TIG（Tungsten Inert Gas Arc Welding ）焊相比，其生产效率高。 熔滴过渡主要采用射流过渡。短路过渡仅限于薄板焊接时采用，而滴状过渡在生产中很少采用。

20、焊接铝、镁及其合金时，通常是采用亚射流过渡，因阴极雾化区大，熔池保护效果好，且焊缝成形好、缺陷少。 若采用短路过渡或脉冲焊接方法，可以进行全位置焊接，但其焊接效率不及平焊和横焊。 一般都采用直流反接，这样电弧稳定、熔滴过渡均匀和飞溅少，焊缝成形好。MAG焊的缺点如下： 惰性气体价贵，成本较高。 对母材及焊丝的油、锈很敏感，容易生成气孔。 与CO2相比其熔深较小，抗风能力弱，不宜室外焊接。3.2 焊接方案的选择根据上述的几种焊接的优缺点和生产过程中的实际需要，本文选择采用MAG焊进行Q345钢板的焊接。4 焊接工艺的改进方案4.1 材料的准备Q345钢板， MAG焊丝4.2 焊接工艺过程4.2.

21、1 工件的组对及定位Q345钢板的参数为12125300（mm） 坡口角度为60去坡口角度为60，钢板的厚度T为15mm，间隙c为3mm，钝边p的值为3mm。对工件进行定位，取组对电流为150-160，并做反变形，角度大约为6。4.2.2 打底焊为了防止在坡口焊接的时候发生变形或者防止发生烧穿现象而先在接头背面坡口根部进行的一条打底焊道的焊接。这里的焊接采用月牙型打底焊，电流为110-120之间，电压为17-18之间，进行连续焊接并且清理焊渣。4.2.3填充焊对焊口进行金属填充，在不影响焊口力学性能的条件下，提高填充的效率和速度。填充焊的电流在180-240之间，电压为20-30之间，采用月牙

22、型，坡口的高度在1.5mm-2mm之间。4.2.4 盖面焊 为了要求成型美观，均匀一致，没有表面外观的缺陷，将余高的高度控制在0.5mm-3mm之间，与母材圆滑过度。防止应力集中和防腐补口的密封。盖面焊同样采用月牙型，电流为180-200，电压在20-21之间。5 焊接缺陷及预防 焊接接头的不完整性称为焊接缺陷，主要的焊接缺陷有裂纹、孔穴，固体夹杂，未熔合，未焊透，形状缺陷等。这些缺陷减少焊缝截面积，降低承载能力，产生应力集中，引起裂纹；降低疲劳强度，容易引起焊件破裂导致脆断。下面将介绍几种焊接的缺陷。5.1 气孔气孔是由于在焊接过程中，液态焊缝金属在结晶的过程中，由于气体作用所形成的孔穴或者

23、孔洞。 气孔的防止主要依靠杜绝有害气体的来源，防止其进入熔池；当气体进入熔池之后，应当保证液态金属有足够的高温停留时间，使进入的气体有充分的时间外逸。5.2 咬边咬边是由于焊接参数选择不恰当，或者操作方法不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或者凹陷。 编制合适的WPS，选择合适焊接参数，合格的焊接人员，焊接时按照正确的工艺规程操作。正确的选择焊接电流及焊接速度，适当掌握电弧的长度，正确应用运条方法和焊条角度，在平、立、仰焊位置焊接时，焊条和焊丝沿焊缝中心线均匀保持对称的摆动。横焊时，焊条和焊丝角度应该保证熔滴平稳地向熔池过度而无下淌现象。5.3 未熔合未熔合是由于焊缝金属与母材金属之间或者焊缝金

24、属之间未熔化结合在一起的缺陷。主要是由于焊接热输入太低，电弧指向偏斜，坡口侧壁有锈垢及污物，层间清渣不彻底等原因导致。未熔合的焊接缺陷可以通过适当的加大焊接电流，正确的选择焊接工艺参数，注意坡口及层间部位的清洁来预防。6 总结对于Q345的钢板的焊接及其应用和焊接方案的改进措施说明了焊接这项工艺在生产生活中的重要性。在科技飞速发展的今天，不仅仅材料的成分和性质在不断的提升，与其相匹配的技术也在飞速的发展。我们需要时刻保持着创新和改良的精神，不断的发展新技术，提升综合竞争力。致谢 在论文完稿之际，谨对在本论文的撰写过程中，给予我帮助的导师和亲爱的家人，表示深深的感谢!特别要感谢我的导师。无论是为

25、人还是治学，他都是我学习的榜样，值得信赖的良师益友。在承担繁重的教学和工作任务的情况下，他主动关心我的学习和科研。从论文的选题、开题报告的撰写、资料的查找，到结构的完善，都给予悉心指导，使我顺利成文。另外，要感谢我的家人，是家人的鼓励和支持，使已过不惑之年的我能够全心投入学习和工作之中，顺利完成学业。最后衷心感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授!参考文献1 代国文. Q345型中厚钢板拼接中优化焊缝的工艺措施J. 电焊机, 2007, 37(6):130-132.2 刘志刚, 苏白兰, 韦弦. Q345钢板焊接性能研究J. 河南冶金, 2003, 11(1):14-15.3 郭钊.

26、 Q345钢的焊接工艺及其应用研究J. 科技创新导报, 2008(26):111-111.4 杨晓敏. Q345钢结构的焊接工艺与品质控制研究J. 铸造技术, 2016(6):1236-1238.5 田慎显. 焊接工艺参数的正确使用与防止焊接缺陷分析J. 农机使用与维修, 2011(6):57-58.6 石玗, 李妍, 黄健康,等. 高效MIG/MAG焊的研究与发展J. 电焊机, 2008, 38(12):6-10.7 殷树言. CO2焊接设备原理与调试M. 机械工业出版社, 2000.8 苏静, 冯辉英. 焊条电弧焊在机械维修中的应用J. 煤矿机械, 2010, 31(3):197-200.14