Q235的焊接工艺.docx
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Q235的焊接工艺
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。
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%
抗拉强度MPa
屈服强度MPa
伸长率%
Mn
Si
S
P
Ni
Cr
Mo
V
E4303
——
——
——
——
——
——
420
330
22
E4315
E4316
E5015
490
400
E5016
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0℃，或者焊件较厚时，一般在100-150℃下预热。
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
90-120
型坡口
型坡口
≥12
160-210
220-280
表3.3.2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
型坡口
型坡口
≥12
90-120
120-160
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
50-55
型坡口
≥
90-120
140-160
X型坡口
≥14
90-120
140-160
表3.3.4仰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
50-55
型坡口
≥
90-120
140-160
220-260
X型坡口
≥12
90-120
140-160
220-260
表3.3.5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
55-65
100-130
100-130
160-200
≥
160-200
220-280
立脚焊
50-60
仰角焊
55-60
4.气体保护焊接工艺
CO2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。
焊丝选择
Q235在CO2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4.1.1ER49-1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%
C
Si
Mn
S
P
ER49-1
≤
焊前准备
焊接用CO2气体的纯度应该较高，一般不低于%，有些优质接头的焊接则要求CO2气体的纯度不低于%，露点低于-40℃。
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20mm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100-150mm。
焊接工艺参数
CO2气体保护焊在焊接时，采用细丝、短路过渡的方法，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4.3.1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/h
型
平
无
有
立
无
有
型
平
无
有
立
无
有
型
平
无
有
型
平
无
型
平
无
有
立
无
有
横
无
有
型
平
无
有
立
无
有
型
平
无
立
无
横
无
型
平
无
立
无
型
平
无
双U型
平
无
表4.3.2T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/V
气体流量L/min
自动焊焊速m/h
型
平
无
横
无
立
无
型
平
无
立
无
横
无
型
平
无
立
无
横
无
型
平
无
有
立
无
有
型
横
无
有
型
平
无
立
无
横
无
表4.3.3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
气体流量L/min
自动焊焊速m/h
1-2
I型
平
无
立
无
横
无
型
平
无
立
无
横
无
型
平
无
立
无
横
无
型
平
无
有
立
无
有
横
无
有
型
平
无
有
立
无
有
型
平
无
立
无
横
无
表4.3.4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/h
I型
横
无
型
横
无
金属飞溅
金属飞溅是CO2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。
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5.1.1H08A化学成分及力学性能
化学成分（质量分数，%）
力学性能
C
Mn
Si
S
P
Cu
σb/MPa
δ（%）
537
28
HJ431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℃下烘干1-2h。
其化学成分见下表。
表5.1.2HJ431焊剂化学成分
MnO
SiO2
CaF2
MgO
CaO
Al2O3
FeO
S
P
40-44
≤
≤4
≤
≤
≤
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3~24mm的钢板可开I型坡口，间隙为0~4mm，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24~60mm的钢板可开双Y形坡口或带钝边V形坡口等；厚度50~160mm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°~40°。
坡口可用刨边机、铣边机、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/T985-2008《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、高低平整。
定位焊一般采用焊条电弧焊，使用E4303焊条，焊条直径4mm。
焊缝长度一般为30mm，间距为100-300mm。
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0℃，则应将焊件预热至30-35℃。
对于厚度超过70mm的焊件，焊前应预热至100-120℃。
对于压力容器，焊后应作消除应力处理，可选择在550-650℃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）
4
正
240-260
30
36-40
反
300-340
30
36-40
6
正
340-360
30
34-35
反
460-480
30
32-33
8
正
530-570
30
30-31
反
590-640
31
30-31
10
正
480-520
31
27-28
反
640-680
33
27-28
12
正
620-660
35
24-25
反
680-720
35
24-25
14
正
980-720
37
24-25
反
730-770
40
22-23
16
正
800-850
34-36
37-38
16
反
850-900
36-38
25-26
18
正
850-900
36-38
35-36
反
900-950
38-40
23-24
20
正
850-900
36-38
35-36
反
900-1000
38-40
23-24
22
正
900-950
37-39
32-33
反
1000-1050
38-40
23-24
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。
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φ/mm
焊接电流/A
电弧电压/V
焊接速度m/h
450-480
34-36
40-42
550-600
34-36
30-32
580-620
34-36
30-32
10
600-650
34-36
23-25
10
650-700
34-36
23-25
12
600-650
34-36
15-17
12
720-750
36-38
20-22
12
750-800
36-38
18-20
表5.3.3角接横向埋弧焊工艺参数
焊脚高度/mm
焊丝直径φ/mm
焊接电流/A
电弧电压/V
焊接速度m/h
200-220
25-28
58-60
280-300
28-30
54-55
340-360
28-30
54-55
380-400
30-32
54-55
340-360
28-30
54-55
480-500
23-26
64-65
380-400
30-32
27-28
480-500
30-32
47-48
600-650
30-32
50-51
680-700
32-33
35-36
升级会员 