q235和16锰钢焊接

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摘要

采用异种钢材料制造的焊接结构，不仅能满足不同工作条件对材质提出的不同要求，而且可节约大量的贵重材料，降低成本，发挥不同材料的性能优势。不锈钢和16锰钢钢结构焊接生产应用广泛，是常见的焊接材料，因此其焊接工艺的研究有很重要的意义，尤其是在不调节焊接设备的情况下，控制焊缝溶池和焊缝成形，从而提高焊接质量。我通过不锈钢中q235钢和16锰钢的焊接方法、焊接工艺、坡口设计、焊接要求以及焊接质量检验等方面的论述，比较全面地总结了焊接技术要点。焊接要求较高,特别是保证焊缝的耐腐蚀合钢板的对接和角接形式的接头,从焊前准备工作,焊接方法及焊接材料的选择进行分析,制定较合理的焊接工艺方案,满足设计施工的需要

第一章：绪论

1.1概述

钢是我们现代社会中不可缺少的一种材料，他可以看作一个国家工业化水平的标准。在现代机械制造业中 ,异种钢焊接构件得到越来越广泛的应用 ,它不但能满足不同工作条件对材质提出的要求 ,而且通过焊接的方法装焊成不同几何形状的零部件 ,生产、修复简便、成本低。但焊接性问题需以解决。焊接工艺规程是焊接责任工程师根据焊接工艺评定报告，结合企业实际生产情况制定的，用于指导焊接结构生产的工艺文件。它反映了产品工艺设计的基础内容，是用以指导焊接产品生产的技术规范，是企业安排生产计划，进行生产调度，技术检验，劳动组织和材料供应等工作的技术依据。依据焊接工艺规程，进行焊接生产的全面准备工作 ，如焊条、焊丝、焊剂、气体等；焊接设备的运转和调整；焊接检验和使用等。根据焊接工艺规程，可随时解决焊接过程中出现的问题；随时检验焊接接头质量，是焊接生产能有节奏地进行。

焊接工艺规程是一个严肃的工艺文件，是焊接结构三按（按图样、按标准、按工艺）之一。焊接工艺规程是组织和管理焊接生产的基础。焊接工艺规程是交流焊接先进经验的桥梁。它体现着工厂焊接生产的先进性，缩短摸索焊接技术的过程。 任何人都必须严格执行，决不能更改和忽视。

但是，科学技术是不断发展的，人们的认识也在不断改变，已经制定的焊接工艺规程，经一个阶段的实践后，必须进行修订。随着新技术、新工艺、新材料的采用，工人在生产中提出的合理建议，都要求必须及时地修改工艺规程。否则，会使焊接工艺规程失去指导生产的意义。

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1.2国内发展现状

焊接技术发展到今天，几乎所有部门（机械制造、石油化工、交通能源、电子、冶金、航空航天等）都离不开焊接技术，因此可以这样说，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一，没有现代焊接技术的发展就不会有现代工业和科学技术的今天。

而焊接作为金属加工方法，已发展成一门独立的学科，焊接新技术新工艺的不断成熟与发展使其应用越来越广范，在许多加工过程中都离不开焊接，具不完全统计，目前全世界年产量45%的钢和大量的有色金属都是通过焊接加工形成产品的。与世界工业发达国家一样，我国焊接加工的钢材总量也比其它加工方法多的多。

由于不锈钢种类众多，下面以最常见的，最常用的Q235钢为例，做它与16锰钢的焊接工艺研究。

第二章 Q235钢和16Mn钢的焊接性

2.1Q235钢的化学成分，基本性能，应用

Q235刚是一种普通碳素结构钢含碳量约为0.2%，这种钢容易冶炼，工艺性好，价格低廉。Q代表的是这种材质的屈服度，后面的235就是指这种材质的屈服值在235MPa左右。并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢、窗框钢等型钢，中厚钢板。大量应用于建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅 炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。C、D级钢还可作某些专业用钢使用。 Q235按化学成分： 分为A、B、C、D四级

GB700-1988 钢号 C Mn Si 0.30 C ≦0.22 ≦0.20 ≦0.17 GB/T8162-2008 Mn ≦1.40 Si 0.35 Q235A 0.14-0.22 0.25-0.65 Q235B 0.12-0.26 0.25-0.70 Q235C Q235D ≦0.18 0.35-0.80 ≦0.17 就其脱氧方法而言，可以采用F,b,z分别表示为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢。沸腾钢是脱氧不完全的钢，塑性和韧性较差。用这种材料制成的焊接结构，受动

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力载荷作用时接头容易出现裂缝。不宜在低温下工作，有时会产生硬化现象。相比之下，镇静钢质优而匀，塑性和韧性都好。 2.216Mn钢的化学成分，基本性能，应用

16Mn是以前的老牌号了，相当于现在的Q345钢，属于合金结构钢。 16Mn化学成分 ： 牌号 16Mn 牌号 16Mn 化学成分(质量分数)(%) C 0.12-0.20 拉力强度MPa 490-670 Si 0.20-0.60 Mn 1.20-1.60 P≤ 0.030 S≤ 0.030 CMr - o - V - 16Mn力学性能 屈服点MPa 320 伸长率(%) 21 主要特性：

综合性能好，低温性能好，泠冲压性能，焊接性能和可切削性能好。 应用举例：矿山，运输，化工等各种机械。

它是低合金钢，广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器等。 2.3Q235钢的焊接性

对于什么是焊接性，GB/T3375-94《焊接术语》中注明：“材料在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力”。它包括两方面的内容：其一是焊成的构件符合设计要求；其二是满足预定的使用条件，能够安全运行。

根据讨论问题的着眼点不同，焊接性可分为：工艺焊接性、使用焊接性。 影响焊接性因素主要有以下几点：材料因素、焊接方法、构件类型、使用要求。 金属的焊接性与材料成分、焊接方法、构件类型、使用要求都有密切的关系，所以不应脱离这些因素而单纯的从材料本身的性能来评价焊接性。从上述分析可以看出，很难找出一项技术指标可以概括焊接性，只有通过综合多方面因素才能分析焊接性问题。

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 。

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但在少数情况下，焊接时也会出现困难：

1、采用旧冶炼方法生产的转炉钢含氮量高，杂质含量多，从而冷脆性大，时效敏感性增加，焊接接头质量降低，焊接性变差。

2、沸腾钢脱氧不完全，含氧量较高，P等杂质分布不均，局部地区含量会超标，时效敏感性及冷脆敏感性大，热裂纹倾向也增大。

3、采用质量不符合要求的焊条，使焊缝金属中的碳、硫含量过高，会导致产生裂纹。如某厂采用酸性焊条焊接Q235－A钢时，因焊条药皮中锰铁的含碳量过高，会引起焊缝产生热裂纹。

4、某些焊接方法会降低低碳钢焊接接头的质量。如电渣焊，由于线能量大，会使焊接热影响区的粗晶区晶粒长得十分粗大，引起冲击韧度的严重下降，焊后必需进行细化晶粒的正火处理，以提高冲击韧度。

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。

低碳钢在低温下如何施焊：

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、应坡口面以外的母材上进行引弧，熄弧时需填满弧坑。 6、在低温条件下进行弯板、矫正和装配焊件。 2.416Mn焊接性分析

16Mn刚是低合金高强度钢中具有代表性的钢种，其屈服强度达350Ｍｐ，与一般的低碳钢相比，提高了50％左右，结构重量也可减轻20％－30％，因而它是我国发展最早产量最大的钢种之一，广发用于各种大型船舶、桥梁、铁路车辆、管道、锅炉、压力容器、石油储罐、起重机械，厂房钢架等焊接结构中。16Mn能被如此广泛使用，除了其具有良好的综合机械性能、冷变形性能外、更主要取决于它还具有良好的焊接性。

材料焊接性和材料的其他性能一样，主要取决于它的化学成分，并随着刚才强度级别和合金元素的改变而发生变化。通常包括两方面内容：其一是结合性能，即在一定焊接工艺条件下，一定的金属对形成焊接缺陷的敏感性，对于16Mn，

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主要是裂纹问题；其二是使用性能即在一定焊接工艺条件下，金属焊接接头对使用要求的适应性，对于16Mn，主要是脆化问题。

16Mn钢含碳量少，含锰量多，它主要是通过合金元素的固溶强化来获得高的强度，由于其塑性好，因而常在热轧条件下供货，其组织为铁素体和珠光体。 2.4.1裂纹问题

1热裂纹:热裂纹是在焊接高温下产生的，其中危害最严重的是结晶裂纹，由于结晶裂纹是在结晶后期，由低熔点物质所形成的液态薄膜而引发的。它与焊缝金属的成分，主要是碳、硫、镍、锰等元素有密切关系。16Mn含碳量低，含锰量较高，硫和磷控制严格，它的MN/S较高，因而具有良好的抗结晶裂纹性能。所以在正常情况下，16Mn钢是不会出现结晶裂纹的。

2冷裂纹:钢材冷裂纹主要取决于钢材的淬硬倾向，而刚才的淬硬倾向又主要取决于它的化学成分。热轧钢由于含有少量合金元素，其碳当量比低碳钢碳当量略高些，所以这种钢淬硬倾向比低碳钢要大些，而且随钢材强度级别的提高，合金元素的增加，它的淬硬倾向逐渐增大，应根据接头形式和钢材厚度来调整线能量、预热和后热温度，以控制热影响区的冷却速度，同时降低焊缝金属的含氢量等措施，防止冷裂纹的产生。

3再热裂纹：从钢材的化学成分考虑，由于热轧钢中不含强碳化物形成元素，因此对再热裂纹不敏感，而且还可以通过提高预热温度和焊后立即后热等措施来防止再热裂纹的产生。 2.4.2 脆化问题

1 过热区脆化：热轧钢焊接时近缝区中被加热到100℃以上粗晶区，易产生晶粒长大现象，是焊接接头中塑性最差的部位，往往会承受不住应力的作用而破坏。防止过热区脆化的措施是提高冷却速度，尤其是提高奥氏体最小稳定性范围内的冷却速度，缩短在这一温度区间停留时间，减少或防止奥氏体组织的出现，以提高钢的冲击韧度，而且为防止过热区粗晶脆化，也不宜采用过大线能量。 2 热应变脆化：热应变脆化是由于焊接过程中热应力产生塑性变形使位错增殖，同时诱发氮碳原子快速扩散聚集在位错区，出现热应变脆化。16Mn和15MnV这两类钢具有一定得热应变脆化倾向，焊接时消除热应变脆化的有效措施是焊后退火处理。 低合金结构钢的焊接工艺

第三章、 焊接工艺

3.1焊接材料的选用

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