Q235筒体埋弧自动焊工艺Word文件下载.docx
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第一章Q235的焊接性分析
1.1Q235的介绍
Q235是普通碳素结构钢－普板。
Q235是一种钢材的材质。
Q代表的是这种材质的屈服，后面的235，就是指这种材质的屈服值，在235左右。
并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。
Q235A，Q235B，Q235C，Q235D。
这是等级的区分，所代表的，主要是冲击的温度有所不同而已！
A，B，C，D，所不同的，指的是它们性能中冲击温度的不同。
分别为：
Q235A级，是不做冲击；
Q235B级，是20度常温冲击；
Q235C级，是0度冲击；
Q235D级，是-20度冲击。
在不同的冲击温度，冲击的数值也有所不同。
元素含量：
A、B、C、D硫含量依次递减；
A和B的磷含量相同，C的磷含量次之，D磷含量最少
Q235各个级别的化学成份：
Q235分A、B、C、D四级（GB700-88）
Q235A级含C0.14~0.22%Mn0.30~0.65Si≤0.30S≤0.050P≤0.045
Q235B级含C0.12~0.20%Mn0.30~0.670Si≤0.30S≤0.045P≤0.045
Q235C级含C≤0.18%Mn0.35~0.80Si≤0.30S≤0.040P≤0.040
Q235D级含C≤0.17%Mn0.35~0.80Si≤0.35S≤0.040P≤0.035
就其脱氧方法而言，可以采用F,b,z分别表示为沸腾钢、平镇静钢、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。
Q235的机械性能：
抗拉强度（σb/MPa）：
375-500
伸长率（δ5/%）：
≧26（a≦16mm），≧25（a>
16-40mm）
≧24（a>
40-60mm），≧23（a>
60-100mm）
≧22（a>
100-150mm），≧21（a>
150mm）
其中a为钢材厚度或直径。
在板材里，是最普通的材质，属普板系列。
过去的一种叫法为：
A3。
执行标准：
外部标准为：
GB709，内部标准为：
GB3274-88
1.2Q235的焊接性分析
1.2.1Q235钢的组织性能分析
Q235钢冶炼容易、工艺性好、价廉，而且在力学性能上也能满足一般工程结构及普通机器零件的要求，所以应用很广泛。
但钢中的S、P和非金属夹杂物含量比优质碳素结构钢多，在相同含碳量及热处理条件下，其塑性、韧性较低，加工成形后一般不进行热处理，大都在热轧状态下直接使用，通常轧制成板材、带材及各种型材。
Q235塑性好、焊接性好、强度较低、一般轧制成板材带材和各种型钢，主要用于工程结构，如桥梁、高压线塔、金属结构件、建筑构架等，和制造受力不大的机器零件，如铆钉、螺钉、螺母、轴套及某些农机零件等。
Q235的强度较高，可用于制作受力中等的普通零件，如链轮、拉杆、小活塞销、轻轨鱼尾板等。
1.2.2Q235的技术参数
Q235的成分列表见表1-1
表1-1部分钢的成分列表
牌号
等级
化学成分，﹪
脱氧方法
C
Mn
Si
S
P
不大于
Q195
—
0.06~0.12
0.25~0.50
0.30
0.050
0.045
FbZ
Q215
A
0.09~0.15
0.25~0.55
B
Q235
0.14~0.22
0.30~0.65
0.0445
0.12~0.20
0.30~0.70
≦0.18
0.35~0.80
0.040
Z
D
≦0.17
0.035
TZ
Q255
0.18~0.28
0.40~0.70
Q275
0.28~0.38
0.50~0.80
0.35
Q235的力学性能列表
表1-2部分钢的力学性能列表
拉伸试验
冲击试验
屈服点
抗拉强度
伸长率
温度,℃
V型冲击功（纵向）J
钢材厚度（直径），mm
钢材厚度（直径）,mm
≤16
＞16~40
＞40~60
＞60~100
＞100~150
＞150
不小于
（195）
（185）
315~390
33
32
215
205
195
185
175
165
335~410
31
30
29
28
27
26
20
235
225
375~460
25
24
23
22
21
-20
255
245
410~510
19
275
265
490~610
18
17
16
15
Q235的冷弯试验列表
表1-3冷弯试验列表
序号
检验项目
取样个数，个
取样方法
试验方法
1
化学分析
（每炉罐号）
GB222
GB233.1-233.5
GB233.8-233.12
GB233.18-233.19
GB233.23-233.24
GB233.31-233.32
GB233.36
2
拉伸
GB2975
GB228、GB6397
3
冷弯
GB232
4
常温冲压
GB2160
5
低温冲压
GB4159
Q235钢材的检验项目，取样数量，取样方法和试验方法应符合下表规定
表1-4钢材的检验项目
第二章Q235钢筒体的焊接工艺
2.1Q235钢筒体焊接选用工艺参数
本设计选用的母材是Q235B，板厚为14mm，手工电弧焊用焊条为J422，埋弧焊用焊剂为HJ431，焊丝为JW-2（H08A）。
2.2焊条电弧焊原理、特点及应用
用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法称为焊条电弧焊（缩写SMAW，ISO代号为111）。
它是利用焊条与焊件之间建立起来的稳定燃烧的电弧，使焊条和焊件熔化，从而获得牢固的焊接接头。
原理如图
焊条电弧焊的原理
1—药皮2—焊心3—保护气4—电弧5—熔池6—母材7—焊缝8—渣壳9—熔渣10—熔池
焊条电弧焊具有设备简单、操作方便、适应性强，对焊接头的装配要求低、能在空间任何位置焊接，但对焊工技术要求高、劳动条件差、生产效率低、焊接质量依赖程度高等的特点。
所以被广泛应用于造船、锅炉及压力容器的制造、机械制造、建筑结构、化工设备制造等工业领域。
2.3焊条电弧焊工艺分析
2.3.1焊前准备
用气割或碳弧气刨加工坡口时，应保证加工面的质量，防止其表面凸凹不平，不合格的予以修磨，坡口表面不得有裂纹、夹渣、分层等缺陷，否则予以去除或修补。
清除坡口及其两侧10～20mm范围内的油污、铁锈、氧化皮等赃物。
焊条应按照规定的温度烘干，入炉和出炉的温度不应过高，以防药皮脆裂。
2.3.2焊接接头形式、坡口和焊缝
1.
（1）接头形式用焊接方法连接的接头成为焊接接头常用的接头形式有：
对接接头、搭接接头、角接接头、和T型接头。
选择焊接接头形式主要根据产品的结构，并综合考虑受力条件、加工成本等因素。
（2）坡口坡口是根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工成一定几何形状并经装配后构成的沟槽。
坡口形式取决于焊件接头形式、焊件厚度以及对接头质量的要求，国家标准GB/T985-1988对此作了详细的规定。
对接接头是焊接结构中最常见的接头形式。
根据板厚不同对接接头常用的坡口形式有I形，Y形，X形，带钝边U形等。
角接接接头和T形接头的坡口形式可分为I形、带钝边的单边V形坡口和K形坡口等。
（3）焊缝焊缝是指焊件经焊接后所形成的结合部分。
按空间位置可分为平焊缝、横焊缝、立焊缝及仰焊缝四种形式；
按结合方式可分为对接焊缝、角焊缝及塞焊缝。
按焊缝断续情况可分为连续焊缝和断续焊缝两种形式。
2.防止焊接接头产生晶间腐蚀的措施
1）首先要选用适当的焊接方法使它输入焊接熔池的热量最小，让焊接接头尽可能地缩短在敏化温度期间停留的时间，减少危险问对它的影响。
对于薄件.小型而规则的焊接接头，选用高能量的真空电子束或等离子弧焊最为有利；
对于中等厚度的板材的焊缝，可采用熔化极自动或半自动气体保护焊来施焊；
而大厚度的板材的焊接选择用埋弧焊较为理想；
气焊不宜应用，钨极氩弧焊不够理想，焊条电弧焊为常用的焊接方法。
2）操作方面:
①尽量采用窄焊缝，多道多层焊，每一道焊缝或每一层焊缝焊后，要等到焊接处冷却到室温再进行次一道或次一层焊；
②在施焊过程中不允许焊接材料在熔池中摆动来增高熔池的温度和冷却时间；
③对于管壁较厚而管径又小的炉管来说，首先用氩弧焊进行封底焊，可以不加填充材料进行熔焊，在可能的条件下管内可通氩气保护。
一来保护焊接熔池不宜氧化，二来又可以加快焊缝冷却，同时也有利于背面焊缝成形。
④对于接触腐蚀介质的焊缝，在有条件的情况下一定要最后施焊，以减少接触介质焊缝的受热次数。
2.3.3焊接工艺参数及选择
焊条电弧焊的焊接工艺参数包括：
焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、电源种类和极性、焊接层数等。
焊接工艺参数选择的正确与否，直接影响焊缝形状、尺寸、焊接质量和生产率。
（1）焊条直径焊条直径指焊芯直径。
它是保证焊接质量和效率的重要因素。
焊条直径的选择一般根据焊件厚度选择，还应考虑接头形式、施焊位置和焊接层数，对于重要的焊接结构还要考虑焊接热输入的要求，一般情况，焊条直径与焊件厚度之间关系的参考数据见表2-1。
表2-1焊条直径与工件厚度之间的关系
焊件厚度∕mm
3
4～5
6～12
﹥13
焊条直径∕mm
2
3.2
3.2～4
4～5
4～6
（2）焊接电源种类和极性的选择用交流电源焊接时，电弧稳定性差。
采用直流焊接时，电弧稳定、飞溅少，但电弧磁偏吹较交流严重。
低氢型焊条稳弧性差，通常必须采用直流焊接电源，且一般来说用反接，因为反接的电弧比正接稳定。
（3）焊接电流的选择选择焊接电流时，应根据焊条类型、焊件直径、焊件厚度、接头形式、焊接位置和层数等因素综合考虑。
焊接电流选择不当易造成未焊透、夹渣或咬边、焊穿金属飞溅等。
对于一定的直径的焊条有一个合适的电流范围，可参考表2-2。
表2-2焊接电流和焊条直径的关系
焊接直径∕mm
1.6
2.0
2.5
3.2
5
6
焊接电流∕A
25～40
40～65
50～80
100～130
160～210
200～270
260～300
在相同焊条直径的条件下，平焊电流可大一些，其它位置焊接电流应小一些。
相同条件下，碱性焊条的焊接电流比酸性焊条小10％左右
（4）焊缝层数的选择在焊接厚度较大时，往往要进行多层焊，对于低碳钢和强度低的低合金钢的多层焊时，焊层厚度不能太大，对于质量要求高的焊缝，每层厚度不超过4～5mm。
焊层厚度主要依据焊件厚度、焊条直径、坡口形式和装配间隙等来确定，可按下面公式估算：
n=δ∕d
式中,n为焊接层数:
δ为焊接厚度（mm）:
d为焊条直径（mm）。
（5）电弧电压与焊接速度焊条电弧焊的电弧电压主要由电弧长度来决定:
电弧越长,电弧电压越大；
电弧越短，电压越小。
在焊接的过程中应尽量使用短弧焊接。
立焊、仰焊时，焊接电弧应比平时更短，以利于溶滴的过渡。
2.3.4Q235筒体的焊接
应严格按照焊接工艺或焊接文件的要求进行。
焊接过程中，焊接速度应该均匀适当，既要保证焊透又要保证不焊穿，同时还要使焊缝宽度和余高符合设计的要求。
2.4Q235筒体的埋弧焊
埋弧焊是目前广泛使用的一种生产效率较高的机械焊接方法。
它与焊条电弧焊相比，虽然灵活性差一些，但焊接质量好、效率高、成本低，劳动条件好。
一般I类压力容器筒体选用Q235钢（Q235B）制造，其质量和规格应符合国家标准规定的产品要求。
根据等强度原则，焊接材料选用镀铜焊丝JW-2（H08A），其化学成分和力学性能见表2-3.
表2-3JW-2焊丝化学成分和力学性
化学成分（质量分数，%）
力学性能
CMnSiSPCu
бb/Mpaδ（%）
0.090.380.010.0120.0170.08
53728
依据焊剂与焊丝匹配的原则，选用熔炼焊剂HJ431，焊前进行250℃烘干处理
点固焊和封底焊（打底焊）选用J422焊条，并按使用要求烘干。
2.4.1埋弧焊焊接工艺参数
采用MZ-1000型埋弧自动焊机，就坡口形式、焊接电流、电弧电压、焊剂速度等工艺参数，在室内进行焊接试验，焊后依据GB150-1998《钢制压力容器》等相关标准进行检验。
坡口形式
板材厚度为12mm，采用φ3.2焊丝和240A焊接电流进行施焊，检验结果见表2-4.
表2-4坡口形式和检验结果
坡口形式
钝边
P／mm
根部间隙
b／mm
检验结果
V形
I形
*I形
-
0～1
全部焊缝烧穿
部分焊缝烧穿
少部分焊缝烧穿，熔深不到δ∕3
效果较好，熔深达板厚的2∕3
注：
*为采用双面埋弧焊，先用手工电弧焊进行反面封底（打底焊），然后正面进行埋弧焊，焊后用气刨刨掉打底层，在进行一遍埋弧自动焊。
板厚12mm时焊接工艺参数见表2-5.
表2-5埋弧自动焊板厚12mm时焊接工艺参数
工艺参数
项目
施焊位置
d∕mm
I∕A
U∕V
v∕（m∕h）
内
4.0
380
外
430
400
450
34
500
36
550
650
38
2.4.2埋弧焊的原理及特点
埋弧焊（英文缩写SAW，ISO代号为12），是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。
是利用焊丝和焊件之间燃烧的电弧产生热量，熔化焊丝、焊剂和母材而形成焊缝的。
焊接过程如图
埋弧焊焊接过程
1—V型坡口2—焊道3—焊渣4—焊剂挡板5—接电源6—接自动送丝装置7—接焊剂漏斗8—焊剂输入导管9—焊剂10—接电源11—母材12—电极（焊丝或焊带）13—引弧板14—衬垫
埋弧焊主要有生产率高、焊缝质量好、焊接成本低、劳动条件好的优点，有难以在空间位置施焊、对焊件装配质量要求高、不适合焊接薄板和短焊缝。
它广泛用于造船、锅炉、化工容器、大型金属结构和工程机械等工业制造部门，是当今焊接生产中普遍使用的焊接方法之一。
2.5焊接工艺分析
2.5.1焊前准备
检查焊件坡口角度、钝边尺寸是否符合工艺文件的要求坡口面凸凹不平处应打磨修补，有裂纹、分层等缺陷应予清除。
并清除破口及两侧各20～30mm范围内的油污、铁锈、氧化物、熔渣和水分等有害物质。
也应保证焊剂清洁粒度均匀，焊丝应清除表面的油渍和锈斑等。
2.5.2坡口的选择
由于焊件的厚度为14mm，厚度较大，坡口应选择双V形、双U形，
双Y形坡口
2.5.3焊接工艺参数及选择
埋弧焊工艺参数分为主要参数和次要参数。
主要参数是指那些直接影响焊缝质量和生产效率的参数，它们是焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝和焊剂的成分与配合、电流的种类及极性和预热温度等。
对焊缝质量产生有限或无多大的影响的参数称为次要参数。
厚板的工艺参数如表2-6所示。
表2-6厚板多层焊接工艺参数
焊接层数
焊丝直径
（mm）
焊接电流（A）
电弧电压（V）
焊接速度（m/h）
第一、二层
300～400
35～37
28～32
中间各层
350～400
36～38
25～30
盖面层
300～350
38～42
焊接工艺方法确定后，即可按照钢材、板厚、和对接接头的要求，选择合适的焊剂和焊丝牌号，对于厚板或窄间隙埋弧焊接头，应选择能满足接头性能要求又具有良好工艺性和脱渣性的焊剂。
常用埋弧焊焊剂与匹配的焊丝牌号如表2-7。
表2-7常用埋弧焊焊剂的用途及培勇的焊丝
焊剂类型
焊剂型号
成分类型
用途
配用焊丝
适用电流类型
使用前焙烘（b℃）
熔炼型
HJ130
无Mn高Si低F
低碳钢低合金钢
H10Mn2
交直流
2×
250
HJ131
Ni基合金
Ni基焊丝
HJ150
无Mn中Si中F
轧辗堆焊
H2Cr13
直流
HJ151
奥氏体不锈钢
相应钢种的焊丝
300
HJ172
无Mn低Si高F
含Nb、Ti不锈钢
HJ173
无Mn低
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