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1、Q345 的焊接工艺一、材料介绍1. Q345 化学成分如下表（ %）：元素 C Mn Si P S Al V Nb Ti含量 0.2 1.0-1.6 0.55 0.035 0.035 0.015 0.02-0.15 0.015-0.06 0.02-0.2Q345C力学性能如下表（ %）：机械性能指标 伸长率（%）试验温度 0抗拉强度 MPa 屈服点 MPa数值522 J34 b（470-650）s（324-259） 其中壁厚介于 16-35mm时，s325Mpa；壁厚介于 35-50mm时， s 295Mpa2. Q345 钢的焊接特点2.1 碳当量（Ceq）的计算 Ceq=C+Mn/6+N

2、i/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5计算 Ceq=0.49%，大于 0.45%，可见 Q345钢焊接性能不是很好， 需要在焊接时制定严格的工艺措施。2.2 Q345 钢在焊接时易出现的问题2.2.1 热影响区的淬硬倾向Q345钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织 -马氏体， 使近缝区的硬度提高，塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。2.2.2 冷裂纹敏感性Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。二、焊接施工流程 坡口准备点固焊预热里口施焊背部清根 （碳弧气刨） 外口施焊 里口施焊自检 / 专检焊后热处理无损检验 （焊 缝质量一级合格）三、焊接工艺参数的选择通过对 Q345钢的焊接性分析

3、，制定措施如下：1. 焊接材料的选用 由于 Q345 钢的冷裂纹倾向较大，应选用低氢型的焊接材料，同 时考虑到焊接接头应与母材等强的原则，选用E5015 （ J507）型电焊条。化学成分见下表（ %）：元素 C Mn Si S P Cr Mo V Ti含量 0.071 1.11 0.53 0.009 0.016 0.02 0.01 0.01 0.01 力学性能见下表：机械性能指标 b（Mpa） s（Mpa） 5（%） （%） AkvJ-30 数值 440 540 31 79 164 114 762. 坡口形式：（根据图纸和设备供货）3. 焊接方法：采用手工电弧焊（ D）。4. 焊接电流：为了避

4、免焊缝组织粗大，造成冲击韧性下降，必 须采用小规范焊接。具体措施为：选用小直径焊条、窄焊道、薄 焊层、多层多道的焊接工艺（焊接顺序如图一所示） 。焊道的宽 度不大于焊条的 3 倍，焊层厚度不大于 5mm。第一层至第三层采 用 3.2 电焊条，焊接电流 100-130A；第四层至第六层采用 4.0 的电焊条，焊接电流 120-180A。5. 预热温度：由于 Q345 钢的 Ceq0.45%，在焊接前应进行预 热，预热温度 T0=100-150，层间温度 Ti 400。6. 焊后热处理参数：为了降低焊接残余应力，减小焊缝中的氢 含量，改善焊缝的金属组织和性能， 在焊后应对焊缝进行热处理。 热处理温

5、度为： 600-640 ，恒温时间为 2 小时（板厚 40mm时）， 升降温速度为 125 /h 。四、现场焊接顺序：1. 焊前预热 在翼缘板焊接前，首先对翼缘板进行预热，恒温 30 分钟后开始 焊接。 焊接的预热、层间温度、热处理由热处理控温柜自动控 制，采用远红外履带式加热炉片， 微电脑自动设定曲线和记录曲 线，热电偶测量温度。预热时热电偶的测点距离坡口边缘 15mm-20m。m2. 焊接2.1 为了防止焊接变形， 每个柱接头采用二人对称施焊， 焊接方 向由中间向两边施焊。 在焊接里口时 （里口为靠近腹板的坡口） ， 第一层至第三层必须使用小规范操作， 因为它的焊接是影响焊接 变形的主要原

6、因。在焊接一至三层结束后，背面进行清根。在使 用碳弧气刨清根结束后， 必须对焊缝进行机械打磨， 清理焊缝表 面渗碳，露出金属光泽，防止表层碳化严重造成裂纹。外口焊接 应一次焊完，最后再焊接里口的剩余部分。2.2 当焊接第二层时， 焊接方向应与第一层方向相反， 以此类推。 每层焊接接头应错开 15-20mm。2.3 两名焊工在焊接时的焊接电流、 焊接速度和焊接层数应保持 一致。2.4 在焊接中应从引弧板开始施焊， 收弧板上结束。 焊接完成后 割掉并打磨干净。3. 焊后热处理： 焊口焊接完成后应在 12 小时内进行热处理。 如 不能及时进行热处理应采取保温、缓冷措施。在进行热处理时， 应采用两根热

7、电偶测温，热电偶点焊在焊口的里外侧。 Q345钢的焊接温度曲线如下图4. 焊接检验根据钢结构工程施工及验收规范的要求，焊口采用超声波探 伤法进行检验，检验比例为 100%。五、现场技术管理1. 编制详细的焊接施工作业指导书。2. 全过程控制焊接工艺是确保质量的核心。每个柱接头的焊接时， 应有专人监控焊接工艺， 如焊工不按作业 指导书施工应立即终止焊接。 在焊接过程中， 热处理人员应全程 监控层间温度，如超标应立即通知焊工暂停。3. 提高施工人员质量意识是贯彻焊接工艺的关键 在施工前，进行全员交底，并且开取施工工艺卡。交底中详细讲 解焊接工艺特点及严格控制现场焊接工艺的必要性和控制要点。六、结论

8、按此焊接工艺措施施工， 经过实际施工的验证， 此焊接工艺措施 不仅能在现场指导对 Q345钢的焊接，而且能够保证焊接质量。对 Q345 钢，是一种可焊性很好的钢材，采用埋弧焊丝 H08MnA 没有问题。只是焊剂，所用的 SJ301 属烧结焊剂， 建议用熔炼焊剂 HJ431 完全满足质量要求，并且对焊剂的烘 干要求也不是太高。 q345 钢板也就是热轧钢 16Mn ，这种钢 的焊接性比较好，对焊接线能量的敏感性比正火钢以及调质钢 等。谘≡窈附硬牧系氖焙虺艘悸乔慷绕ヅ涞奈侍，还 要考虑熔合比和冷却速度以及热处理等方面因素。q345 钢板埋弧焊是采用 H08MNA 和 H08A ，要具体 情

9、况而定。当不开坡口对接焊时，由于母材溶入量较多，用普 通的低碳钢焊丝 H08A 配合高硅高锰焊剂即能达到要求。 如是 大坡口对接焊时， 由于母材熔入量减少， 如再用 H08A 就使焊 缝的强度偏低， 因此要采用含 Mn 高的焊丝 H08MNA 或 H10Mn2 来补充焊缝中的含 Mn 量。另外不开坡口的角焊缝时， 虽 然母材的溶入量也不多，但是由于冷却速度比对接焊接时大， 因此在焊接的时候还是采用低碳钢焊丝效果好些，如采用 H0 8MNA 或 H10Mn2 可能会引起焊缝强度偏高、塑性偏低的后 果焊接 Q345R 对应的焊丝为 H10Mn2 +SJ101 或者 H1 0MnSi+HJ431表

10、7 低合金高强钢焊接材料的选用钢号强度 级别（MP a）弧焊手手埋弧焊电渣焊CO2焊 焊丝条焊焊剂焊丝焊剂焊丝09Mn209Mn2 Si09MnV29443H J430EHJ431S J301H08AH08MnAH10MnSH08Mn2 iH08Mn2 iA16Mn16MnC u14MnN b34350SJ501薄板： H08AH08MnAHJ431HJ360H08MnMAH08Mn2 iH08Mn2 iAo YJ502-1YJ502-3YJ506-4EHEJ431HJ430SJ301中板开 坡口对接开 I 形坡 口对接H08MnAH10Mn2HJ350厚板深坡口H10Mn2H08MnM Ao

11、15MnV15MnV Cu16MnN b3925055HJ430HEJ431开 I 形坡 口对接H08MnA中板开 坡口对接H10Mn2H10MnSiHJ431HJ360oH10MnMH08Mn2 oVAo H08Mn2 MiH08Mn2 iAHJ250HJ350S J101厚板深坡口H08MnM A15MnV N15MnV NCu15MnVTiRe4415560SJ431H10Mn2oHJ431HJ360H10MnMH08Mn2 oVAH08Mn2 o iMH08Mn2 iAEH EJ350EHEJ250SJ101H08MnMAH08Mn2M oA18MnM oNb14MnM oV14MnM

12、 oVCu4906070HEJ250HEJ350S J101H08Mn2M oAH08Mn2M oVAH08Mn2N iMoHJ431HJ360H10Mn2 oAH10Mn2 oVAH10Mn2 iMoAMM H08Mn2 iMoAN16Mn钢的焊接工艺16Mn钢属于碳锰钢，碳当量为 0.345% 0.491%，屈服点等于 343MPa（强度 级别属于 343MPa级）。 16Mn钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预 热。但由于 16Mn钢的淬硬倾向比低碳钢稍大， 所以在低温下 （如冬季露天作业） 或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。不同 板厚及不同环境温

13、度下 16Mn钢的预热温度，见表 8。16Mn钢手弧焊时应选用 E50 型焊条，如碱性焊条 E5015、E5016，对于不重 要的结构，也可选用酸性焊条 E5003、E5001。对厚度小、坡口窄的焊件，可选 用 E4315、 E4316焊条。表 8 焊接 16Mn钢的预热温度焊件厚 度 （ mm）不同气温下的预热温度计（）16 以上不低于 10不预热， 10以下预热1001501624不低于 5不预热，5以下预热 100254015040 以上不低于0不预热， 0以下预热 100150均预热10015016Mn钢埋弧焊时 H08MnA焊丝配合焊剂 HJ431（开 I 形坡口对接）或 H10Mn

14、2 焊丝配合焊剂 HJ431（中板开坡口对接），当需焊接厚板深坡口焊缝时，应选用 H08MnMo焊A 丝配合焊剂 HJ431。16Mn钢是目前我国应用最广的低合金钢， 用于制造焊接结构的 16Mn钢均为 16MnR和 16Mng钢。低温用钢的焊接工艺工作温度等于或低于 20的低碳素结构钢和低合金钢称为低温用钢， 其牌 号及成分，见表 9。对低温用钢的主要要求是应保证在使用温度下具有足够的塑 性及抵抗脆性破坏的能力。表 9 低温容器用钢的牌号及成分号钢%） 数 分 量 质CnMSiVTi16MnDR0.2061 0 20206009RDER210 01 0 4 100 4030R 0 10205

15、001080R700 007611 0 230钢%） 数 分 量 质号SPuCbNER09RDER 0 2 020加 5( 1 000.R50) 量 入R低温用钢由于含碳量低 ,淬硬倾向和冷裂倾向。 所以焊接性良好。 焊接时， 为避免焊缝金属及热影响区形成粗晶组织而降低低温韧性， 要求采用小的焊接线 能量，焊接电流不宜过大， 宜用快速多道焊以减轻焊道过热， 并通过多层焊的重 热作用细化晶粒，多道焊时要控制层间温度不得过高，如焊接06MnNbDR低温用钢时，层间温度不得大于 300。焊接低温用钢的焊条，见表 10表 10 焊接低温用钢焊条焊条牌号焊条型号J506GE5016J507GRE501

16、5W707W707N7CuW907NC1TW70-E5515主要用途焊接 40工作的 16MnDR钢焊接 70工作的 09Mn2V及 09MnTiCuRe钢焊接 70工作的低温钢及 2.5%Ni 钢焊接 90工作的 3.5%Ni 钢焊接 100工作的 06MnNb、06AINbCuN及 3.5%NE5515W107NC2TW10-7Cu低温用钢焊后可进行消除应力热处理，以降低焊接结构的脆断倾向3 ）埋弧焊焊接材料的选配：钢材焊剂型号，焊丝牌号牌号等级Q235AB、CF4A0 H08ADF4A2 H08AAF5004 H08A,F5004 H08MnA,F5004 H10Mn2Q345BF5014 H08A,F5014 H08MnA,F5014 H10Mn2F5011 H08A,F5011 H08MnA,F5011 H10Mn2CF5024 H08A,F5024 H08MnA,F5024 H10MnAF5021 H08A,F5021 H08MnA,F5021 H10MnADF5034 H08A,F5034 H08MnA,F5034 H10MnAF5031 H08A,F5031 H08MnA,F5031 H10MnAEF5041