welcome to www.chinaweld.com.cn   [英文版]
 
焊接工艺
   您现在的位置是:中国焊接网
 
埋弧自动焊(2)
双击自动滚屏 发布者:chianweld 发布时间:6/8/2007 阅读:27100

 
 

       

 
 
(二)
 

 

五、埋弧焊接工艺及规范

(一)熔池形状和焊缝形状

1.熔池形状  埋弧自动焊时,在电弧热作用下熔化的焊丝和母材金属所构成的液体金属熔池较为稳定,其形状和尺寸(图42)与电弧的热输入线能量Q(J/cm)的大小有关

                  Q=ηIU/υW                                                      913)

式中:  η――电弧热效率,埋弧焊时为0.800.09

IU、υW——分别为焊接电流(A)、弧压(V)、焊速(m/h)。

熔池在电弧压力、电磁收缩力、表面张力及液体金属重力等作用下发生剧烈的对流运动。熔池温度是不均匀的。熔池表面张力与温度及液体金属成分有关。因此,熔池中的对流运动状况极为复杂。焊接熔池形状和尺寸目前仍难以用解析法求解,这一熔池动力学问题已成为当前焊接工艺研究中的重要课题。

2.焊缝形状  通常是指焊缝熔化区横截面形状,一般以熔沈H、缝宽B和余高ɑ三个参数表征(图43)。显然,HBɑ都是由熔池尺寸决定的。足够的H是焊缝质量好坏的重要指标。Bɑ应与H有合理的比例。常用形状系数ф=B/H、增厚系数B/ɑ表征焊缝形状。ф愈小,则焊缝深而窄,表明焊接电弧热量集中,焊缝热影响区小。但ф过小,易出现裂纹和气孔。通常,埋弧自动焊缝的ф>1.3B/ɑ48,其值过小,对接头动载强度不利,重要结构甚至还应磨去余高。

3.焊缝结晶  焊缝金属冷却结晶,总是以熔池尾部边缘母材半熔化晶粒为基础,背着散热方向即垂直熔池壁方向生长的。因此无论从横向或纵向看,熔池和焊缝形状对焊缝金属的结晶方向、杂质偏析及裂缝敏感性都有直接影响。从横截面看(图44ɑb),ф小的焊缝,从两侧生长的日粒会在焊缝中心内部相交,使低熔点杂质聚集于中心,容易诱发裂纹、气孔等缺陷。ф增大,则焊缝金属的结晶方向有助于把低熔点杂质推出至焊缝上方,因而能抑制裂纹和气孔产生。从纵截面看(图44cd),熔池尾部愈细长,两侧晶粒在焊缝中心夹角愈大,焊缝中心偏析严重,强度降低,容易诱发纵向凝固裂纹。熔池尾部呈椭圆时,就不易出现这种裂纹。

4.焊缝熔合比  由图43可见,焊缝的熔合比

                   γFm/(Fm+FH)                                                      14

式中:FmFH分别为母材熔化的横截面积和填充金属熔敷的横截面积(mm2)。γ的数值可由坡口尺寸及熔池形状调节。在合金钢埋弧焊时,可通过调整γ来改变焊缝金属化学成分和组织,是防止焊缝产生冶金缺陷、提高机械性能的一条有效途径。

5.焊缝成形的基本规律  焊接电流、电弧电压和焊接速度都是决定焊缝形状的主要因素。生产中通常把这三个参数定为埋弧自动焊的规范参数。目前还难以从理论上推算这些参数对焊缝形状的影响。图45为试验得出的基本规律,HI近乎成线性关系

                    HkmI                                                             15

式中,km为熔深系数,其大小取决于焊丝直径、电流种类等因素。对于ф2和ф5mm焊丝,实测的km值分别约为1.01.70.71.3。这些数值可作为按焊缝熔深要求初步估算焊接电流的出发点。

在其余条件相同时,减小焊丝直径可使熔深增加,缝宽减小。

焊丝伸出长度主要影响焊缝余高及熔合比。焊丝直径愈小,电阻率愈大,这种影响就愈明显。ф25.8mm碳钢焊丝的最大伸出长度为75125mm

焊丝前倾角增大时,缝宽减小,熔深加大(图46);后倾角增大时,情况恰相反。

焊件倾斜成下坡焊时,熔深和余高略减,缝宽略增(图47);焊件倾斜成上坡焊时,情况恰相反。为保证焊缝表面成形良好,焊件倾角不宜超过68º

增大坡口深度或宽度时,熔深略增,缝宽略减,余高和熔合比遇明显减小(图48)。因此,改变坡口尺寸是调整焊缝金属成分和控制余高的最好途径。表17为埋弧自动焊的坡口标准形式。

 

 

熔深小于0.70.8板厚时,板厚及底部散热条件对焊缝形状和尺寸影响不大。熔深接近板厚时,底部散热条件及板厚的变化对熔深影响就变得明显。

直流正极性焊接的熔深和缝宽均较直流反极性小,交流电介于两者之间。

18列出各种因素对焊缝形状和尺寸的影响。

18  工艺参数对焊缝形状和焊缝组成比例的影响(交流电焊接)

焊缝

 

特征

焊接电流

1500A

焊丝

直径

焊丝

后倾

角度

焊件倾斜角

间隙和

坡口

焊剂

粒度

22243234V

3436

5060V

10

40m/h

40

100m/h

下坡

上坡

 

H

剧增

稍增

稍减

几乎不变

剧减

稍增

几乎不变

稍减

 

B

稍增

剧增(但直流正接时例外)

稍减

几乎不变

稍增

 

ɑ

剧增

稍增

稍减

形状系数

B/H

剧减

剧增(但直流正接时例外)

稍减

剧减

几乎不变

增厚系数

B/ɑ

剧减

剧增(但直流正接时例外)

剧增

母材熔合比 γ

剧增

稍增

几乎不变

剧增

稍增

稍减

注:1.坡口深度和宽度都不超过在板上堆焊时的深度和宽度。

    2.当其他条件相同时,在浮石状焊剂下焊成的焊缝与在玻璃状焊剂下焊成的焊缝比较,具有较小的熔深和较大的熔宽。焊剂中含易电离的物质越多,熔深越大。

    3.用直流电源反接施焊时,焊缝尺寸和形状的变化特征与用交流电焊接时相同,但直流反接与直流正接相比,反接的熔深比正接的大。

 

(二)结构钢埋弧自动焊常规工艺及规范

1.平板对接焊

1)双面焊  按正面焊接时背部条件可分为:

1) 悬空焊法  要求装配间隙为0或小于1mm,正面焊时参数应选择得使焊缝熔深小于板厚的50%,翻射后反面焊时,则使熔深达到板厚的60%以上。适用于622mm低碳钢和低合金结构钢的焊接,表19列出其规范参数。

19  悬空双面自动焊规范

焊丝直径(mm

钢板厚度(mm

焊接顺序

焊接电流(A

焊接电压(V

焊接速度(m/h

ф4

6

380420

430470

30

30

34.6

32.7

ф4

8

440480

480530

30

31

30

30

ф4

10

530570

590640

31

33

27.7

27.7

ф4

12

620660

680720

35

35

25

24.8

ф4

14

680720

730770

37

40

25

22.5

ф5

15

800850

850900

3436

3638

38

26

ф5

17

850900

900950

3537

3739

36

26

ф5

18

850900

900950

3638

3840

26

24

ф5

20

850900

9001000

3638

3840

35

24

ф5

22

900950

10001050

3739

3840

32

24

 

2) 焊剂垫法  焊剂垫结构如图49所示,适用于14mm以上较厚结构钢的焊接。装配时预留间隙或坡口根据板厚确定,表2021列出其规范参数。

20  焊剂垫预留间隙的双面自动焊规范

钢板厚度(mm

装配间隙(mm

焊丝直径(mm

焊接电流(A

电弧电压(V

焊接速度(m/h

14

16

18

20

24

28

30

40

50

34

34

45

45

45

56

67

89

1011

ф5

ф5

ф5

ф5

ф5

ф5

ф5

ф5

ф5

700750

700750

750800

850900

900950

900950

9501000

11001200

12001300

3436

3436

3640

3640

3842

3842

4044

4044

4448

30

27

27

27

25

20

16

12

10

注:焊接用交流电、焊剂431

 

3) 工艺垫板法  正面施焊时,背面用宽3050mm、厚44mm薄钢带、石棉绳或石棉板作工艺垫板(图50)。反面焊时除去垫板。适用于小批量焊接生产。

4) 手弧焊封底法  对于不便翻身的工件,可先用手弧焊仰焊封底。正面埋弧焊要保证有足够熔深,但又要防止焊穿,所以对规范参数稳定性和操作时对准要求均较高。

2)单面焊双面一次成形  按所采用背面焊缝强制成形垫结构可分为:

1) 电磁平台-焊剂垫法  用电磁铁将下面有焊剂垫的待焊钢板吸紧在平台上,适用于8mm以下薄钢板的对接焊,其规范参数见表22

22  焊剂垫上单面焊双面成形自动焊规范

钢板厚度

mm

装配间隙

mm

焊丝直径

mm

焊接电流

A

电弧电压

V

焊接速度

m/h

焊剂垫压力

MPa

2

01.0

ф1.6

120

2428

43.5

0.08

3

01.5

ф2

ф3

275300

400425

2830

2528

44

70

0.08

4

01.5

ф2

ф4

375400

525550

2830

2830

40

50

0.100.15

5

02.5

ф2

ф4

425450

575625

3234

2830

35

46

0.100.15

6

03.0

ф2

ф4

475

600650

3234

2832

30

40.5

0.100.15

7

03.0

ф4

650700

3034

37

0.100.15

8

03.5

ф4

725775

3036

34

0.100.15

2) 龙门压力架-铜衬垫法  用龙门式压力架把焊件压紧在带有固定式铜衬垫的托架上。铜衬垫形状和尺寸见图51及表23。为提高铜衬垫寿命,可采用间接水冷,也可在铜衬垫是撒上一层焊剂。焊接规范参数见表24

23  铜垫板截面尺寸mm

铜板厚度

    b

    h

槽曲率半径

46

68

810

1214

10

12

14

18

2.5

3.0

3.5

4.0

7.0

7.5

9.5

12

24  龙门压力架式焊剂-铜垫单面焊双面成形自动焊规范

钢板厚度(mm

装配间隙(mm

焊丝直径(mm

焊接电流(A

电弧电压(V

焊接速度(m/h

3

4

5

6

7

8

9

10

12

14

2

23

23

3

3

34

34

4

5

5

ф3

ф4

ф4

ф4

ф4

ф4

ф4

ф4

ф4

ф4

380420

450500

520560

550600

640680

680720

720780

780820

850900

880920

2729

2931

3133

3335

3537

3537

3638

3840

3941

3941

47

40.5

37.5

37.5

34.5

32

27.5

27.5

23

21.5

3) 移动滑块法  小车通过装配间隙带动水冷成形滑块(图52)。

4) 热固化焊剂垫法  用酚醛或苯醛树脂作热固化剂,焊剂中加入一定量铁合金。例如43%焊剂、35%铁粉、17.5%硅铁和4.5%酚醛树脂混合后,加热到100150,制成600mm长的热固化焊剂软垫,粘贴在接缝背面,并用磁铁夹具等固定(图53)。适用于曲面及立体结构件上的平板对接,其规范参数见表25

25  热固化焊剂垫自动焊规范

钢板厚度

mm

V     

焊件倾斜(º

焊道顺序

焊接电流

A

电弧电压

V

金属粉

末高度

mm

焊接速度

m/h

坡口角(º

间隙(mm

 

 

9

50

04

0

0

1

720

34

9

18

12

50

04

0

0

1

800

34

12

18

16

50

04

3

3

1

900

34

16

15

19

50

04

0

0

1

2

850

810

34

36

15

0

15

19

50

04

3

3

1

2

850

810

34

36

15

0

15

19

50

04

5

5

1

2

820

810

34

34

15

0

15

19

50

04

7

7

1

2

800

810

34

34

15

0

15

19

50

04

3

3

1

960

40

15

12

22

50

04

3

3

1

2

850

850

34

36

15

15

12

25

50

04

0

0

1

1200

45

15

12

32

45

04

0

0

1

1600

53

25

12

22

40

24

0

0

960

810

35

36

12

18

25

40

24

0

0

990

840

35

38

15

15

28

40

24

0

0

990

900

35

40

15

15

注:采用双丝焊,“前、后”为焊丝顺序。

 

单面焊双面一次成形工艺可免除工件翻转,生产率显著提高。但因电弧功率和热输入线能量很大,接头低温韧性较差,特别是板厚超过16mm时尤甚。

3)薄板对接焊。厚度小于3mm结构钢板可采用埋弧自动焊,但必须采用ф1.02.0mm细焊丝、直流反接电源和焊剂铜垫。并严格控制装配间隙和规范参数的稳定性,表26为其规范参数。

26  薄板自动焊规范

钢板厚度(mm

装配间隙(mm

焊丝直径(mm

焊接电流(A

电弧电压(V

焊接速度(m/h

1

1.5

2

3

00.2

00.3

01

01.5

ф1

  ф1.6

 ф1.

ф3

8590

110120

130

400425

26

26

28

2528

50

5060

50

70

4)厚板对接焊  厚度大于40mm结构钢板对接应采用多层多道埋弧自动焊。为减小填充金属量,宜采用U形坡口(图54)。

5)环缝对接焊  一般采用双面焊,先焊内环缝(图55),后焊外环缝。容器直径较小时,焊丝宜逆回转方向距焊件圆周中心位置一定距离,以利熔池和渣的凝固、焊缝成形及防止焊穿。

2.角接焊

1)船形焊  相当于90º V形坡口内对接焊(图56ɑ),易获得理想的焊缝形状。一道焊的焊脚高度较大。调整α角,可调节底板与腹板熔合面积的配比。当δ1=δ2时,可取α=β1=β245º ;当δ1<δ2时,取α<45º ,使熔合区偏于厚板一侧。为防止熔化金属从装配间隙中流失,装配间隙应小于1.5mm,否则应采取焊剂垫等措施。表27列出其规范参数。

27  船形焊焊接规范

焊脚高度(mm

焊丝直径(mm

焊接电流(A

电弧电压(V

焊接速度(m/h

6

8

8

10

10

12

12

12

ф2

ф3

ф4

ф3

ф4

ф3

ф4

ф5

450475

550600

575625

600650

650700

600650

725775

775825

3436

3436

3436

3436

3436

3436

3638

3638

40

30

30

23

23

15

20

18

    2)平角焊  不易移位的角焊缝可采用倾斜焊丝的平角焊方法(图56b)。其优点除不需翻动焊件外,对间隙大小不很敏感;其缺点是单道焊的焊脚高度必须<8mm,否则焊缝成形不易控制。为获得图56c46较理想的焊缝形状,应特别注意以下几点:焊丝偏于底板,α=2540º;电流要小一些,电弧电压也不宜太高;采用MnO含量较低、密度小一些的焊剂。表28列出其规范参数。

28  平角焊焊接规范

焊脚高度(mm

焊丝直径(mm

焊接电流(A

电弧电压(V

焊接速度(m/h

电源类型

3

4

4

5

5

7

7

2

2

3

2

3

2

3

200220

280300

350

375400

450

375400

500

2528

2830

2830

3032

2830

3032

3032

60

55

55

55

55

28

48

直流

交流

交流

交流

交流

交流

交流

 

(三)高生产率的埋弧自动焊方法

1.双丝和多丝串列电弧埋弧自动焊  如上所述,当熔深要求一定时,提高焊接电流可以提高焊速,但同时电弧对熔池中液体金属的后排作用加剧,焊缝成形恶化,易于出现两侧凹陷咬边、中心有尖峰的山峰形焊缝,使焊速提高受到制约。另一方面,板厚增大时,提高焊接电流虽可使熔深增大,但亦易生成气孔、裂缝等缺陷,使单弧埋弧焊的电流提高也受到制约。采用沿焊接方向前后串列的双丝或多丝埋弧自动焊是克服这一障碍的有效途径。这时,前列电弧可采用足够大的电流以保证熔深,后随电弧则用来改善焊缝成形,可采用较低的电流和稍高的电弧电压。此外,焊丝之间的距离及倾角也可以调整焊缝形状。一般焊丝间距小于35mm时,两根焊丝将形成一个熔池;大于100mm时,熔池将分离。为了增加熔深,前导的焊丝常采用近间距以形成一个熔池,后随电弧则采用较大距离以分离熔池。表2930列出双丝、三丝埋弧自动焊规范。

29  双丝单面焊双面成形自动焊规范   

焊件厚度

mm

 

mm

焊丝直径(mm

焊接电流(A

电弧电压(V

焊接速度

m/h

6

8

10

12

14

16

18

20

3

3

4

4

5

5

6

6

ф4

ф4

ф4

ф4

ф5

ф5

ф5

ф5

ф3

ф3

ф3

ф3

ф3

ф3

ф3

ф3

500550

600

700750

800

850

850900

900950

9501050

250

250

250350

300350

350400

350400

400450

400450

3031

3132

3132

3233

3335

3335

3637

3637

33

33

35

35

37

37

40

40

37

37

33

31

27

25

21

21

30  热固化焊剂-铜垫法三丝自动焊规范

焊件厚度

mm

       

焊丝

顺序

焊丝直径

mm

焊丝间距

mm

焊接电流

A

电弧电压

V

焊接速度

m/h

装配

间隙

形式

角度(º

钝边(mm

12

V

60

2

ф4.8

ф4.8

90

1080

660

37

40

36.3

0

20

V

50

3

ф4.8

ф4.8

110

1170

870

38

43

31.2

0

32

X

45

60

2

下坡口深度6

ф4.8

ф4.8

130

1130

1110

35

50

21.6

0

32

V

45

9

1

2

ф4.8

ф4.8

ф6.4

35

110

1140

1170

1230

35

42

48

25.8

0

40

X

45

60

2

下坡口深度6

ф4.8

ф6.4

150

1380

1320

36

52

16.8

0

40

V

45

9

1

2

ф4.8

ф6.4

ф6.4

35

150

1400

1200

1320

35

45

50

21

0

多丝埋弧焊可以采用多种供电方式:

1) 每根焊丝用一个独立的弧焊电源供电。

2) 每两根焊丝共用一个独立的弧焊电源供电。图57ɑ为双丝单电源埋弧焊。若采用ф1.6焊丝,则两焊丝的间距取6mm。图57b为四丝埋弧焊的供电方式,这里前后两组焊丝的间距也取6mm。为防止电弧间相互干扰,后随电弧宜采用交流电源。

多丝埋弧焊主要用在厚壁钢管、H形钢梁的连续生产线上。最多的焊丝可多达812根,使焊速达到2m/min以上(图58)。

2.窄间隙埋弧自动焊  对于超过100mm超厚板结构,传统的XU形坡口埋自动焊不仅生产率低,而且难以保证焊缝金属的韧性要求。近几年发展起来的窄间隙埋弧自动焊是焊接超厚板更好的方法。表31为几种成功的工艺设计。这种焊接方法得以实施的关键是:

1) 研制能在窄坡口中实现埋弧焊的焊嘴,它除了包括能伸入窄坡口的导电嘴、焊剂输出口以外,一般还设置焊缝跟踪自动检测传感器,以保证焊丝及电弧在窄坡口中的正确位置。否则,其焊缝质量应难以保证。跟踪传感器结构形式很多,目前比较实用的还是接触式和电磁式传感器(详见电弧焊接过程自动控制三)。

2) 研制在窄坡口条件下具有良好脱渣性的专用焊剂。

31  窄坡口埋弧自动焊工艺设计方案

最大

板厚

(mm)

每层

焊道

  

根部

间隙

(mm)

坡口

º

电流

 

极性

焊接

电流

A

电弧

电压

V

 

m/h

焊剂/

焊丝

根数

直径

(mm)

低碳钢和

低合金

结构钢

254

1

1

1

2()

 ()

ф3.2

12

18

18

 

3

3

3

 

AC

AC

AC

 

425

600

600

600

27

31

32

28

18

25

45

 

中性MgOBaO

SiO2Al2O3

100

1

1

2()

 ()

ф3.2

12

13

 

7

6

 

DCRP

AC

 

450550

450550

450550

2629

3032

2931

2530

4560

 

Al2O3TiO2SiO2

CaF2CaOSiO2

Al2O3MgO

126

1

1

2()

 ()

ф4.0

12

18

 

2

2

 

AC

AC

 

450550

430480

430480

3335

3336

3336

2532

4043

 

MF-100N

MF-200N*

 

350

2

1

ф3.0

18

2

DCRP

525

28

40

碱性1071

1062/Autrod**

CrMo

170

2

 

 

19

 

DCRP

 

 

 

UV420TTR高碱性烧结焊剂/SiCrMo2***

低碳钢和低合金结构钢

 

2

1

ф3.0

18

0

AC

400425

3738

40

 

核反应堆

壳体

670

300

3

2

1

ф5.0

35

22

12

AC

700

32

50

 

* 日本,** 瑞典,*** 意大利。

 

3.埋弧带极堆焊  用矩形截面取代圆形焊丝作埋弧堆焊具有稀释率低、熔敷率高、熔敷面积大、焊道边缘平整、熔合线整齐、焊剂耗量低等优点,是耐磨、耐蚀构件工作面堆焊的高生产率方法。常用带宽规格为5075100125mm,厚度为0.41.0mm。为易于送进,可把带极轧成如图59b的形状。表32为其典型规范参数。

32  带极堆焊典型规范参数

带极尺寸(mm

焊接电流(A

电弧电压(V

焊速(cm/min

带极伸出长度(mm

焊剂堆高(mm

0.4×50

0.4×75

0.4×150

850±50

1250±50

2500±50

24±2

24±2

24±2

15±1

15±1

15±1

2025

2025

2025

20±5

20±5

20±5

 

六、埋弧自动焊缺陷及防止

33列出低碳钢和低合金结构钢埋弧自动焊的焊缝常见缺陷、产生原因及防止措施。

   

七、合金钢及非铁合金埋弧自动焊

34列出部分合金钢和非铁合金埋弧自动焊的主要工艺问题及采取的相应措施。

34  合金钢及非铁合金埋弧自动焊主要问题及工艺措施

    

钢号或合金成分(%)

     

     

热轧正火钢

 09Mn2(Cu)09Mn2Si

 16Mn(CU)14MnNb

 15MnV16MnNb

 15MnV16MnNb

 15MnTi15MnVN

 18MnMoNb14MnMoV

焊缝金属成分及性能达不到要求

热影响区脆化及冷裂

合理选配焊丝与焊剂

NbVTi时线能量就小些

厚板要预热

低温、腐蚀压力容器焊后回火

低碳调质钢

14MnMoVN14MnMoNoB

 TiHT80Welten80CHY80

冷裂

热影响区性能恶化

严格控制线能量

严格控制预热和层间温度

合理进行焊后热处理

中碳调质钢

 3CrMnSiA35CrMoA

30CrMnSiNi2A

焊缝热裂或冷裂

接头性能恶化

珠光体耐热钢

 12CrMo15CrMo

10Cr2Mo112Cr5Mo

12Cr9Mo112Cr1MoV

 15Cr1Mo1V17Cr1Mo1V

 20CrMoV20CrMoWV

 12Cr2MoWVB

  近缝区性能达不到要求

合理选配焊丝与焊剂

预热

焊后热处理

09Mn2V19MnTiCuRe

 06MnNb06AlCuNbN

  接头韧性降低

严格控制线能量

严格控制PSNO杂质来源

   

 Ni2.5Ni3.5Ni5

奥氏体不锈钢

 OOCr18Ni11OCr18Ni10

 1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti

 1Cr18Ni12Mo3Ti2Cr23Ni18

0Cr17Mn13Mo2N4Cr25Ni20

 1Cr18Mn8Ni5N0Cr21Ni5Ti

 2Cr25Ni20Si21Cr16Ni25Mo6

4Cr12Ni8MnVNb0Cr16Ni9Mo3

1Cr14Ni18W2NbBRe

合金元素及杂质偏析造成热裂缝

电阻率大,熔敷率比碳钢高2030 焊缝成分不均匀

合理选配焊丝与焊剂

严格控制焊丝伸出长度

焊接电流比碳钢小20

严格控制坡口尺寸及规范参数

铁镍基*

 FeNiCrFeCrNi

  焊缝金属成分及性能达不到要求

  精心选配焊丝与焊剂

镍基**

Ni99.5Ni76Cr16Fe8

Ni67Cu32Ni66Cu31.5Mn0.90

Fe1.35

  焊缝增碳、增硅、抗腐蚀性能降低

  须用专用焊剂

 

Cu99.95

Cu99.90O20.04

  未焊透、气孔、裂缝

  用大线能量或并列双弧

 

 Cu9560Zn540

  接头塑性降低

  焊后700退火

珠光体钢+

奥氏体钢

 

焊缝金属稀释

过渡层脆化

  合理选配焊丝与焊剂

紫铜+低碳钢

 

  近缝区渗透裂纹

  控制线能量及预热温度

+低碳钢

 

  焊缝热裂缝

  用无氧焊剂

 

 

低碳钢、低合金

钢堆耐磨合金钢

 

  堆焊层化学成分及耐磨性不合要求

  选用合适焊丝及添加合金化剂的高碱度陶质焊剂,采用管状焊丝

低碳钢、低合金

钢堆耐腐蚀(不锈)钢

 

  堆焊层化学成分及耐腐蚀性不合要求

减小稀释率

选用合适焊丝

*  仅用于厚壁件等要求高熔敷速度的场合,一般应优先采用钨极或熔化极气体保护焊。

** 析出硬化镍合金,不能用埋弧焊。

 

(一)合金结构钢埋弧自动焊

35为高强度低合金结构钢埋弧自动焊时的焊丝与焊剂选配。表36列出需要控制线能量最大值的几种合金钢的极限线能量值。表3738分别列出几种热轧和正火钢及低碳调质钢的预热和焊后热处理规范。中碳调质钢若在退火或正火状态下焊接,焊后须进行调质的,则可采用200350预热和层间温度,以防止裂纹。若在调质状态下进行焊接,预热、层间、中间热处理和焊后热处理温度都应比母材淬火后回火温度低50。珠光体耐热钢预热和焊后回火温度见表39

35  高强合金结构钢埋弧自动焊时焊丝与焊剂选配

屈服强度σs(MPa)

  

           

  

294

09Mn2

09Mn2Si

09MnV

H08A

H08MnA

431

343

16Mn

14MnNb

小焊脚角接不开坡口对接

H08A

431

中板开坡口对接

H08MnA

大焊脚多层角焊

H10Mn2

H10MnSi

厚板深坡口

H10Mn2

350

393

15MnV

15MnTi

16MnNb

不开坡口对接

H08MnA

431

中板开坡口

H10Mn2

H10MnSi

H08Mn2Si

厚板深坡口

H08MnMoA

350250

热轧

及正

火钢

442

15MnVN

15MnVTiRe

     H08MnMoA

     H04MnVTiA

431

350

491

  14MnMoV

  18MnMoVNb

H08Mn2MoA

H08Mn2MoVA

250

350

 

598

  14MnMoVNb

H08Mn2MoA

H08Mn2NiMoVA

350

H08Mn2NiMoA

250

686

  14MnMoNbB

H08Mn2MoA

H08Mn2Ni2CrMoA

350

686

  We1ten80C

     Y80M

YF200

617

  T1

     MnNiCrMo

 

540686

  HY80

专用焊丝

 

 

833

  30CrMnSiA

     H20CrMoA

431

     H18CrMoA

431260

1372

  30CrMnSiNi2A

     H18CrMoA

260

490

  35CrMoA

     H20CrMoA

260

36  几种合金钢的线能量极限值

 

预热或层间

温度 ()

不同板厚时的最大线能量  J/cm

5mm

6mm

13mm

19mm

25mm

32mm

38mm

51mm

15MnVN

 

47000(20韧性合格)40000(40合格)

T1

20

10600

14200

27600

47600

任意

任意

任意

任意

95

8270

11400

22000

39000

68000

任意

任意

任意

150

5700

9450

18500

32300

49600

69000

任意

任意

200

5120

7500

15700

25600

36600

50000

65600

任意

HY80

 

17000

21600

Ni3.5

 

30000

40000

06AlNbCuN

 

2800045000

37  几种热轧及正火钢的预热和焊后热处理规范

屈服强度σs(MPa)

   

预热温度(

   

   

294

09Mn2

09Mn2Si

09MnV

不预热

(板厚)

δ16mm

不热处理

 

343

16Mn

14MnNb

100150

δ30mm

600650回火

900930正火

600650回火

393

15MnV

15MnTi

16MnNb

100150

δ28mm

550650回火

950980正火

550650回火

442

15MnVN

15MnVTiRe

100150

δ25mm

 

950正火

650回火

491

  14MnMoV

 18MnMoVNb

200

600650回火

950980正火

600650回火

28  几种低碳调质钢的最低预热和层间温度(

     mm

T1

HY80

14MnMoVN

14MnMoNbB

  13

1316

1619

1922

2225

2535

3538

3851

  51

10

10

10

10

10

66

66

66

93

24

52

52

52

52

93

93

93

93

50100

100150

100150

150200

150200

100150

150200

150200

200250

200250

39  珠光体耐热钢的预热和焊后回火温度

           

 

度(

           12CrMo

150300

670710

           15CrMo

250300

680720

           2.25Cr1Mo

250300

720750

           12CrMoV

250300

700740

           15Cr1Mo1V

250350

720750

           12Cr5Mo

300400

740760

           12Cr9Mo1

300400

730750

           12Cr2MoWVB

300400

750780

           12Cr3MoVSiTiB

300400

750780

 

(二)不锈钢埋弧自动焊

40为不锈钢埋弧自动焊的坡口形式,表41为不锈钢X形坡口双面埋弧自动焊规范,表42为不锈钢埋弧焊时的焊丝直径及焊接电流范围。焊丝成分大多选用与母材同牌号或含镍稍高、含碳较低的不锈钢焊丝,焊剂采用无锰中硅中氟的HJ150HJ15牌号(参见表13)。

41  不锈钢X形坡口双面埋弧自动焊规范

板厚

mm

钝边

mm

            

            

焊丝直径

mm

 

A

 

V

 

cm/min

焊丝直径

mm

 

A

 

V

 

cm/min

9.5

6.4

ф4.8

525

30

50

ф4.8

575

32

61

12.5

6.4

ф4.8

700

32

46

ф4.8

900

33

46

16.0

6.4

ф4.8

700

33

41

ф6.4

900

35

30

19.0

6.4

ф6.4

700

33

38

ф6.4

950

35

30

22.0

8.0

ф6.4

750

33

38

ф6.4

1025

35

30

42  不锈钢埋弧焊时焊丝直径及焊接电流范围

焊丝直径(mm

电流范围(A

焊丝直径(mm

电流范围(A

ф2.4

120700

ф4.8

4001300

ф3.2

2201100

ф6.4

6001600

ф4.0

3401200

ф7.6

10002500

 

(三)镍与镍合金埋弧自动

镍及某些镍基合金可采用埋弧自动焊,表43列出其规范参数。

43  镍与镍合金埋弧自动焊规范

     

Ni

Ni76Cr16Fe8

Ni67Cu32

      焊丝*

      Ni1