Q235的焊接工艺设计

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1、Q235钢焊接工艺1. 材料简介Q235是一种普通碳素结构钢，其屈服强度约为235MPa随着材质厚度的增加屈服值减小。由于 Q235钢含碳量适中，因此其综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能有 较好的配合，用途最为广泛，大量应用于建筑及工程结构，以及一些对性能要求不太高 的机械零件。2. 焊接特点Q235的碳和其他合金元素含量较低，其塑性、韧性好，一般无淬硬倾向，不易产生 焊接裂纹等倾向，焊接性能优良。Q235焊接时，一般不需要预热和焊后热处理等特殊的工艺措施，也不需选用复杂和特殊的设备。对焊接电源没有特殊要求，一般的交、直流弧焊机都可以焊接。在实际生产中，根据工件的不同加工要求，可选择手工电弧

2、焊、CO2气体保护焊、埋弧焊等焊接方法。3. 手工电弧焊手工电弧焊是一种基本的焊接方法，其设备简单，操作方便、灵活，应用较为广泛。3.1 焊材选择Q235是普通碳素结构钢，当作为一般结构焊接时，可搭配E43系列焊条使用，一般多使用E4303焊条。当其作为动载荷或是复杂的厚板结构时，一般选用E4315、E4316、E5015、E5016焊条。其化学成分及力学性能见表 3.1.1。焊条在使用前需进行烘干处理。表3.1.1焊条化学成分及力学性能焊条型号熔敷金属含量%MnSiSPNiE43030.0350.040E43151.250.900.30E4316E50151.600.75E5016抗拉强度M

3、Pa屈服强度MPa伸长率%CrMoV420330220.200.300.084904003.2 焊前准备焊接前，焊件按工艺要求选择坡口形式，开坡口并清除坡口、焊件对接面及周围的 锈蚀、油污等有害物质，避免产生焊接缺陷。同时也要保证焊条的表面清洁、无污物。当环境温度低于0C,或者焊件较厚时，一般在100-150 C下预热。3.3 焊接工艺参数手工电弧焊一般分为平焊、横焊、立焊、仰焊四种形式。焊接电流的选择主要取决 于焊条直径和焊缝位置，其次是焊件厚度、接头类型、焊道层次等。而电弧电压主要由 电弧长度来决定。因此，电弧长度要适中，以保证电弧燃烧稳定，防止出现咬边、未焊透、外观成型不良等缺陷。在焊接

4、过程中，焊接速度要适当，既要保证焊透、融合良好，又要保证不烧穿。对 于厚度较大的焊件需采用多层焊。在多层焊接时第一层焊通常选用较小的焊接电流，一 般用直径3.2mm的焊条，焊层厚度最大不超过5mm盖面层要保证焊缝宽度和高度符合要求。各种位置焊缝的焊接工艺参数见下表。表3.3.1平对接焊缝焊接工艺参数坡口形式板厚/mm焊条直径/mm焊接电流/A不开坡口3.03.290-1204.0-5.03.2100-1304.0160-2005.0200-260V型坡口5.0-6.03.2100-1304.0160-2105.0200-260 6.04.0160-2105.0220-280X型坡口 124.0

5、160-2105.0220-280表332立对接焊缝焊接工艺参数坡口形式板厚/mm焊条直径/mm焊接电流/A不开坡口2.0-3.02.040-503.0-4.03.280-110V型坡口5.0-6.03.290-120 7.03.290-1204.0120-160X型坡口 123.290-1204.0120-160表3.3.3横对接焊缝焊接工艺参数坡口形式板厚/mm焊条直径/mm焊接电流/A不开坡口2.02.050-553.0-4.03.290-1204.0120-160V型坡口 5.03.290-1204.0140-160X型坡口 143.290-1204.0140-160表3.3.4仰对接

6、焊缝焊接工艺参数坡口形式板厚/mm焊条直径/mm焊接电流/A不开坡口2.02.050-553.0-5.03.280-1104.0120-160V型坡口 5.03.290-1204.0140-1605.0220-260X型坡口 123.290-1204.0140-1605.0220-260表335角接缝焊接工艺参数焊缝类别焊脚高度/mm焊丝直径/mm焊接电流/A平角焊2.02.055-653.03.2100-1304.03.2100-1304.0160-200 5.04.0160-2005.0220-280立脚焊2.02.050-603.0-4.03.290-120 5.03.290-1204.

7、0120-160仰角焊2.02.055-603.0-4.03.290-120 5.04.0120-1604. CO气体保护焊接工艺CO气体保护焊是一种高效节能的焊接方法，其焊接变形小，焊接质量好，易于实现过程控制自动化。4.1焊丝选择Q235 在CO气体保护焊时通常选用ER49-1( H08Mn2SiA和ER50-6焊丝。其化学成分及力学性能见下表。表4.1.1 ER49-1及ER50-6焊丝化学成分及力学性能焊丝型号熔敷金属化学成分%抗拉强度MPa屈服强度MPa伸长率%CSiMnSPER49-1 490 372 20ER50-60.06-0.150.80-1.151.40-1.85w 0.0

8、35w 0.025 500 420 224.2焊前准备焊接用CQ气体的纯度应该较高，一般不低于99.5%，有些优质接头的焊接则要求CO气体的纯度不低于 99.8%，露点低于-40 C。坡口加工的精度是保证融合良好和焊缝美观的重要因素之一，可采用机械加工、气体火焰切割和等离子切割等方法进行。焊接前，应清理坡口及坡口两侧20m m以内的油污、锈迹和氧化皮等污物。定位焊时根据板厚确定焊缝长度和间距。一般薄板的定位焊缝应该细而短，长度为3-50mm,间距为30-150mm；中厚板的定位焊缝长度为15-50mm,焊缝间距为100-150mmt 4.3焊接工艺参数CO气体保护焊在焊接时，采用细丝、短路过渡

9、的方法，可以焊接薄板；采用粗丝、 射滴过渡的方法，可以焊接中、厚板。从焊接位置上看，可以进行全位置焊接，也可以 进行平焊、横角焊及其他空间位置的焊接。在焊接时，要选择正确的工艺参数，以保证 焊件的焊接质量。不同接头形式对应的焊接工艺参数见下表表431对接接头焊接工艺参数板厚/mm坡口 形式焊接 位置有无垫板焊丝直径/mm坡口 角度。根部间隙/mm钝边/mm根部半径/mm焊接电流/A电弧电压/V气体流量L/min自动焊焊速m/h1.0-2.0I型平无0.5-1.20-0.535-12017-216-1218-35有0.5-1.20-1.040-15018-236-1218-30立无0.5-0.8

10、0-0.535-10016-198-15有0.5-1.00-1.035-10016-198-152.0-4.5I型平无0.8-1.20-2.0100-23020-2610-1520-30有0.8-1.60-2.5120-26021-2710-1520-30立无0.8-1.00-1.570-12017-2010-15有0.8-1.00-2.070-12017-2010-155.0-9.0I型平无1.2-1.61.0-2.0200-40023-4015-2020-42有1.2-1.61.0-3.0250-42026-4115-2518-3510-12I型平无1.61.0-2.0350-45032-

11、4320-2520-425-60V型平无1.2-1.645-600-2.00-5.0200-45023-4315-2520-42有1.2-1.630-504.0-7.00-3.0250-45026-4320-2518-35立无0.8-1.245-600-2.00-3.0100-15017-2110-15有0.8-1.235-504.0-7.00-2.0100-15017-2110-15横无1.2-1.640-500-2.00-5.0200-40023-4015-25有1.2-1.630-504.0-7.00-3.0250-40026-4020-255-60V型平无1.2-1.645-600-2

12、.00-5.0200-45023-4315-2520-42有1.2-1.635-602.0-6.00-3.0250-45026-4320-2518-35立无0.8-1.245-600-2.00-3.0100-15017-2110-15有0.8-1.235-603.0-7.00-2.0100-15017-2110-1510-100K型平无1.2-1.640-600-2.00-5.0200-45023-4315-2520-42立无0.8-1.245-600-2.00-3.0100-15017-2110-15横无1.2-1.645-600-3.00-5.0200-40023-4015-25X型平无1

13、.2-1.645-600-2.00-5.0200-45023-4315-2520-42立无1.0-1.245-600-2.00-3.0100-15019-2110-1520-60U型平无1.2-1.610-120-2.02.0-5.08.0-10200-45023-4320-2520-4240-100双U型平无1.2-1.610-120-2.02.0-5.08.0-10200-45023-4320-2520-42表432 T 型接头焊接工艺参数板厚/mm坡口 形式焊接 位置有无垫板焊丝直径/mm坡口角度( )根部间隙/mm钝边/mm焊接电流/A电弧电压N气体流里L/min自动焊焊速m/h1.0

14、-2.0I型平无0.5-1.2/0-0.5/40-12018-216-1218-35横无0.5-1.240-12018-21立无0.5-0.835-10016-192.0-4.5I型平无0.8-1.6/0-1.0/100-23020-2610-1520-30立无0.8-1.070-12017-20横无0.8-1.6100-23020-265.0-6.0I型平无0.8-1.6/0-2.0/200-45023-4315-2520-42立无0.8-1.2100-15017-2110-15横无0.8-1.6200-45023-4315-255-60V型平无1.2-1.640-600-2.00-5.02

15、00-45023-4315-2520-42有1.2-1.630-504.0-7.00-3.0250-45026-4320-2518-35立无0.8-1.245-600-2.00-5.0100-15017-2110-15有0.8-1.235-504.0-7.00-2.0100-15017-2110-155-60V型横无1.2-1.640-500-2.00-5.0200-40023-4015-25有1.2-1.630-504.0-7.00-3.0250-40026-4020-2510-100K型平无1.2-1.645-600-2.00-5.0200-45023-4315-2520-42立无0.8-

16、1.245-600-2.00-3.0100-15017-2110-15横无1.2-1.645-600-3.00-5.0200-40023-4015-20表433角接接头焊接工艺参数板厚/mm坡口 形式焊接 位置有无垫板焊丝直径/mm坡口角度( )根部间隙/mm钝边/mm焊接电流/A电弧电压/V气体流里L/min自动焊焊速m/h1-2I型平无0.5-1.2/0-0.5/40-12018-216-1220-35立无0.5-0.835-8016-18横无0.5-1.240-12018-212-4.5I型平无0.8-1.6/0-1.5/100-23020-2610-1520-30立无0.8-1.070

17、-12017-20横无0.8-1.6100-23020-265-30I型平无0.8-1.6/0-2.0/200-45023-4320-2520-42立无0.8-1.20-1.0100-15017-2110-15横无0.8-1.60-2.0200-40023-4015-255-60V型平无:1.2-1.6 4-5-600-2.00-3.0200-45023-4315-2520-42有1.2-1.6 3()-50 2.0-7.0 0-3.0200-45026-4320-2518-35立无0.8-1.2 4-5-600-2.00-3.0100-15017-2110-15有0.8-1.2 3-5-50

18、 4.0-7.0 0-2.0100-15017-2110-15横无1.2-1.6 4()-500-2.00-5.0200-40023-4015-25有1.2-1.6 3()-50 2.0-7.0 0-3.0250-40026-4020-255-60V型平无1.2-1.6 4-5-600-2.00-5.0200-45023-4015-2520-42有1.2-1.6 3-5-60 2.0-6.0 0-3.0250-45026-4320-2518-35立无0.8-1.2 4-5-600-2.00-3.0100-15017-2110-15有0.8-1.2 3-5-60 3.0-7.0 0-2.0100

19、-15017-2110-1510-100K型平无1.2-1.6 4()-600-2.00-5.0200-45023-4315-2520-42立无J0.8-1.2 4()-600-2.00-3.0100-15017-2110-15横无1.2-1.6 4()-600-3.00-5.0200-40023-4015-25表434搭接接头焊接工艺参数板厚/mm坡口 形式焊接位置有无垫板焊丝直径/mm根部间隙/mm焊接电流/A电弧电压/V气体流量L/min自动焊焊速m/h1-4.5I型横无0.8-1.20-1.040-23017-268-1520-425-30I型横无1.2-1.60-2.0200-400

20、23-4015-2520-424.4金属飞溅金属飞溅是 CO气体保护焊的主要缺点。为了减少飞溅，要选择合适的焊接电流、电弧电压和焊枪角度。一般短路过渡时焊接电流处于小电流区，细颗粒过渡时电流处于大电流区。5. 埋弧焊接工艺自动埋弧焊利用机械装置自动控制送丝、移动电弧，自动化程度高，生产效率高，焊缝成形美观，化学成分稳定，焊缝质量较高。5.1 焊材选择Q235钢板在埋弧焊接时按国家标准GB/T14957-1944熔化焊用钢丝及GB/T4241-1984焊接用不锈钢盘条规定，常选用 HJ431型焊剂，配合 H08A H08MnA 焊丝。镀铜焊丝H08A化学成分和力学性能见下表表5.1.1 H08A

21、化学成分及力学性能化学成分（质量分数，%力学性能CMnSiSPCu(T b/MPa8 (%0.090.380.010.0120.0170.0853728HJ431焊剂属于高锰、高硅、低氟型焊剂，电弧稳定、焊波美观，但抗锈能力一般。 在使用前需在250 C下烘干1-2h。其化学成分见下表。表5.1.2 HJ431 焊剂化学成分MnOSiO2Ca甩MgOCaOAl 2C3FeOSP34.5-3840-443-6.55-7.5w 5.5w 4w 1.5w 0.1w 0.15.2 焊前准备埋弧焊接前应选择合适的坡口形式。由于埋弧焊可使用大电流焊接，故厚度为324mm勺钢板可开I型坡口，间隙为 04mm

22、偏厚者可双面焊，也可开带钝边的单边V形坡口或Y形坡口。厚度 2460mm的钢板可开双 Y形坡口或带钝边 V形坡口等；厚度 50160mm的钢板可开带钝边的双U形或UV形坡口等。V形或Y形坡口角度一般为60 80，单V形坡口角度为20 40o坡口可用刨边机、铳边机、气割机或等离子 弧切割机等设备加工，加工后坡口边缘要求平直。具体形式及尺寸按设计要求或国家标 准GB/T 985-2008埋弧焊的推荐坡口执行。焊前应清除坡口、对接面及焊接部位两侧20-30mm范围内的表面锈蚀、油污、氧化皮及水分等有害物质。也应保证焊剂清洁、粒度均匀。清除焊丝表面的锈斑和油渍等 污物。焊件装配必须保证间隙均匀、高低平

23、整。定位焊一般采用焊条电弧焊，使用E4303焊条，焊条直径 4mno焊缝长度一般为 30mm间距为100-300mmo保证焊透、融合良好， 无焊接缺陷。Q235在埋弧焊前，一般不需预热。如果焊接环境低于0C,则应将焊件预热至30-35 C。对于厚度超过 70mm的焊件，焊前应预热至 100-120 C。对于压力容器，焊后 应作消除应力处理，可选择在550-650 C下进行。埋弧焊时，由于在焊接起始阶段焊接参数不够稳定，达到预定的焊缝厚度需要有一个过程，而在焊缝收尾时，由于熔池冷却收缩会出现弧坑。这两种情况都会影响焊接质量，甚至产生缺陷。因此，在试板两端分别焊上一块引弧板和引出板。焊接开始时，在

24、引弧板上起弧，结束时在引出板上收弧。焊接结束后，用气割将两块板割除。5.3焊接参数采用对接双面埋弧焊时参见下表的工艺参数。表5.3.1对接双面埋弧焊工艺参数焊件厚度/mm焊丝直径/mm焊接顺序焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/(m/h)42.0正240-2603036-40反300-3403036-4063.0正：340-3603034-35反460-4803032-3384.0正530-5703030-31反590-6403130-31104.0正480-5203127-28反640-6803327-28124.0正620-6603524-25反680-7203524-25焊件厚度/mm焊丝

25、直径/mm焊接顺序焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/(m/h)144.0正980-7203724-25反730-7704022-23165.0正800-85034-3637-38165.0反850-90036-3825-26185.0正850-90036-3835-36反:900-95038-4023-24205.0正850-90036-3835-36反900-100038-4023-24225.0正900-95037-3932-33反1000-105038-4023-24对于厚度16mm以上的钢板，焊接时先用手工电弧焊进行反面封底，然后在正面进 行埋弧焊，焊后用碳弧气刨清根，再进行反面的埋弧

26、焊接。碳弧气刨的工艺参数如下：碳棒直径6mm刨削电流 280-300A，压缩空气压力 0.4-0.6MPa。角接接头可在船型位置或横焊位置下进行埋弧自动焊。在船型位置可焊接焊脚尺寸大于8mm的角焊缝，焊接厚度相同的底板和腹板时，焊丝与工件夹角为 45;若两者尺寸不同，则焊丝靠近厚板一侧。在横焊位置焊接时，焊缝成形不易控制，通常将焊丝偏 向底板，焊丝与底板的夹角在30-40 之间。角接埋弧焊接工艺参数见下表。表5.3.2角接船型位置埋弧焊工艺参数焊脚高度/mm焊丝直径$ /mm焊接电流/A电弧电压N焊接速度m/h6.02.0450-48034-3640-428.03.0550-60034-363

27、0-328.04.0580-62034-3630-32103.0600-65034-3623-25104.0650-70034-3623-25123.0600-65034-3615-17124.0720-75036-3820-22125.0750-80036-3818-20表5.3.3角接横向埋弧焊工艺参数焊脚高度/mm焊丝直径$ /mm焊接电流/A电弧电压N焊接速度m/h3.02.0200-22025-2858-604.02.0280-30028-3054-554.03.0340-36028-3054-555.02.0380-40030-3254-555.03.0340-36028-3054-555.04.0480-50023-2664-657.02.0380-40030-3227-287.03.0480-50030-3247-487.04.0600-65030-3250-518.04.0680-70032-3335-36