过程设备焊接5-1课件.ppt
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- 过程 设备 焊接 课件
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1、2022-12-175 5 过程设备用金属材料的焊接过程设备用金属材料的焊接5.1 金属材料的焊接性及其评定金属材料的焊接性及其评定5.1.1 焊接性及其影响因素焊接性及其影响因素 (1)(1)焊接性概念焊接性概念 亦称可焊性。是指在一定的焊接工艺条件下亦称可焊性。是指在一定的焊接工艺条件下,金属材料可以获得优质焊接接头的难易程度金属材料可以获得优质焊接接头的难易程度 工艺可焊性工艺可焊性 对形成焊接缺陷的敏感程度对形成焊接缺陷的敏感程度 使用可焊性使用可焊性 接头在实际操作环境中安全接头在实际操作环境中安全持久运行的可靠性持久运行的可靠性 (2)(2)焊接性的影响因素焊接性的影响因素2022
2、-12-17 焊件母材的种类与化学成分焊件母材的种类与化学成分 焊接方法与工艺焊接方法与工艺 焊件的结构焊件的结构 施焊环境施焊环境 焊接材料焊接材料 焊件的使用条件焊件的使用条件5.1.2 5.1.2 工艺焊接性的评定方法工艺焊接性的评定方法 (1)(1)估算法估算法 a.a.碳当量法碳当量法 把其他合金元素对裂纹的影响折算成相当的把其他合金元素对裂纹的影响折算成相当的碳含量,即用碳当量来估计钢材的焊接性碳含量,即用碳当量来估计钢材的焊接性2022-12-17 当当C Ce0 0.4 4时,时,良好良好,37mm37mm时,焊时,焊接接时一般不必须热时一般不必须热 当当C Ce0 0.4 4
3、0.0.6 6时,焊接性较差钢时,焊接性较差钢材材焊接时应适当预热焊接时应适当预热 当当C Ce0 0.6 6时,焊接性差,应采取较高时,焊接性差,应采取较高的预热温度和严格的工艺措施的预热温度和严格的工艺措施 b.b.冷裂纹敏感性指数法冷裂纹敏感性指数法2022-12-17 式中式中,h为板厚为板厚,mm,H H为焊缝金属中扩散氢含为焊缝金属中扩散氢含量,量,1010-2-2L/kgL/kg 为防止冷裂纹所需的最低预热温度为防止冷裂纹所需的最低预热温度Tp为为 Tp 14401440Pc-392 c-392 (2)(2)焊接性的抗裂性试验焊接性的抗裂性试验 抗裂试验对研究裂纹产生的机理及影响
4、因抗裂试验对研究裂纹产生的机理及影响因素十分重要素十分重要 我国于我国于19841984年颁布了焊接性试验方法的国年颁布了焊接性试验方法的国家标谁家标谁GB 46751984GB 46751984,其中规定了,其中规定了5 5种国际通种国际通用的试验方法。用的试验方法。5.2 5.2 低、中碳钢的焊接低、中碳钢的焊接2022-12-175.2.1 低碳钢的焊接低碳钢的焊接 (1)(1)壳体常用钢号及其焊接性壳体常用钢号及其焊接性 焊制受压壳体,必须采用含碳量焊制受压壳体,必须采用含碳量0 02525的低碳钢的低碳钢 常用的有常用的有Q235B(CQ235B(C、D)D)、20R20R、20g2
5、0g等等 含碳量低,有良好的塑性,没有淬硬倾向,含碳量低,有良好的塑性,没有淬硬倾向,焊接性好。焊接性好。一般焊接时不需要采取特殊工艺措施,焊后一般焊接时不需要采取特殊工艺措施,焊后也不需要进行热处理,且各种焊接方法都适用。也不需要进行热处理,且各种焊接方法都适用。注意:注意:焊接接头应保证等强度焊接接头应保证等强度 焊缝中不应有缺陷焊缝中不应有缺陷2022-12-17 冬天冬天(0(010)10)焊接焊接121232mm32mm的钢板,尤其的钢板,尤其是用不同类型焊条对不同板厚作手工堆焊或是用不同类型焊条对不同板厚作手工堆焊或T T形形角焊时,会产生不同程度的微裂纹角焊时,会产生不同程度的微
6、裂纹 用低氢焊条焊厚度超过用低氢焊条焊厚度超过32mm32mm的的500MPa500MPa强强度钢角焊缝时,焊缝中也会产生微裂纹度钢角焊缝时,焊缝中也会产生微裂纹 (2)(2)焊接工艺要点焊接工艺要点 a.a.焊接方法与焊接材料焊接方法与焊接材料 广泛采用的焊接方法广泛采用的焊接方法 手工电弧焊、埋弧自动焊、手工电弧焊、埋弧自动焊、C0C02 2气体保护气体保护焊和电渣焊焊和电渣焊 焊接材料按等强度原则确定焊接材料按等强度原则确定 手工电弧焊用焊条一般采用手工电弧焊用焊条一般采用J42J42级级2022-12-17 二、三类压力容器承受冲击载荷的均要求采二、三类压力容器承受冲击载荷的均要求采用
7、碱性低氢型药皮焊条用碱性低氢型药皮焊条 埋弧自动焊时埋弧自动焊时 焊剂多采用焊剂多采用HJ431HJ431,焊丝,焊丝Q235Q235、1010钢等多采钢等多采用用H08AH08A;20R20R、20g 20g、2020钢多采用钢多采用H08MnAH08MnA b.b.含碳量含碳量0 0.2424或大厚件时注意防热裂纹或大厚件时注意防热裂纹和冷裂纹和冷裂纹 c.预热及热处理预热及热处理 板厚大或施焊环境温度过低时要求进行适当板厚大或施焊环境温度过低时要求进行适当预热预热 在板厚小于在板厚小于100mm100mm时,预热温度一般不大于时,预热温度一般不大于100100 对于盛装具有腐蚀介质或板厚
8、大于对于盛装具有腐蚀介质或板厚大于34mm34mm的壳的壳2022-12-17体要求焊后进行体要求焊后进行600600650650的消除应力热处理的消除应力热处理5.2.2 中碳钢的焊接中碳钢的焊接 含碳量含碳量0.250.250.6%0.6%时为中碳钢,常用的钢时为中碳钢,常用的钢有有3535、4040、4545、Q275Q275等。焊制承压壳体,我国不等。焊制承压壳体,我国不允许采用中碳钢允许采用中碳钢 过程设备中,有些承载运动元件采用中碳钢过程设备中,有些承载运动元件采用中碳钢,这类零件在加大尺寸或损坏后修复这类零件在加大尺寸或损坏后修复,往往采用焊接往往采用焊接.(1)(1)中碳钢的焊
9、接性中碳钢的焊接性 随着含碳量随着含碳量,焊接性,焊接性,当含碳量当含碳量0.30%,0.30%,且含且含MnMn不高时,焊接性良好不高时,焊接性良好 (2)(2)中碳钢的焊接工艺要点中碳钢的焊接工艺要点 a.a.焊接方法与焊接材料焊接方法与焊接材料2022-12-17 一般采用手工电弧焊接,并采用强度相当的一般采用手工电弧焊接,并采用强度相当的低氢型焊条低氢型焊条 特殊情况下,可采用特殊情况下,可采用CrCr、NiNi不锈钢焊条焊接不锈钢焊条焊接,可不需预热。焊条牌号有可不需预热。焊条牌号有A102A102、A107A107、A302A302、A307A307、A402A402、A407A4
10、07等等 b.b.焊前必须预热焊前必须预热 预热温度随碳或板厚预热温度随碳或板厚而而 c.c.焊后进行消除应力热处理焊后进行消除应力热处理5.3 普通低合金钢的焊接普通低合金钢的焊接 在普通低碳钢基础上,添加少量合金元素而在普通低碳钢基础上,添加少量合金元素而使强度提高的钢,称为普通低合金钢使强度提高的钢,称为普通低合金钢2022-12-175.3.1 普低钢的分类与强化原理普低钢的分类与强化原理 (1)(1)热轧钢热轧钢 强度级别强度级别:s s=300=300400MPa400MPa 强化金属强化金属:加入加入MnMn、SiSi固溶强化固溶强化,Mn,Mn 1.8%1.8%常用钢号常用钢号
11、:16MnR:16MnR、16Mng16Mng、15MnVR15MnVR 焊接性:焊接性:C Ce e0.4%1616时时,预热预热;刚性大时刚性大时应注意防裂应注意防裂;16MnR,30,15MnVR,28;16MnR,30,15MnVR,28时焊时焊后要热处理后要热处理 (2)(2)正火钢正火钢2022-12-17 强度级别强度级别:s s400400500MPa500MPa 强化金属强化金属:在在MnMn、SiSi的基础上加少量的的基础上加少量的V V、NbNb、TiTi等,等,起沉淀强化作用起沉淀强化作用 常用钢号常用钢号:15MnTi:15MnTi、15MnVNbR15MnVNbR、
12、18MnMoNbR18MnMoNbR 正火作用:正火作用:使生成的碳化物或氮化物以细使生成的碳化物或氮化物以细小质点从固溶体中沉淀析出,弥散分布于晶内和小质点从固溶体中沉淀析出,弥散分布于晶内和晶界晶界,同时细化晶粒同时细化晶粒,从而有效地提高强度和韧性从而有效地提高强度和韧性 焊接性:焊接性:C Ce e0.40.40.6%0.6%时较差时较差,冷裂纹、冷裂纹、再热裂纹、淬硬再热裂纹、淬硬 (3)(3)低碳调质钢低碳调质钢 强度级别强度级别:s s600600700MPa700MPa2022-12-17 强化途径强化途径:调质热处理强化调质热处理强化,添加少量合金添加少量合金元素通过淬火元素
13、通过淬火+回火来提高强度并保证韧性回火来提高强度并保证韧性 常用钢号常用钢号:14MnMoV:14MnMoV、14MnMoNbB14MnMoNbB等等5.3.2 普低钢的焊接性普低钢的焊接性 (1)(1)焊缝金属中的热裂纹焊缝金属中的热裂纹 普低普低钢由于含碳量低,热裂倾向均较小,钢由于含碳量低,热裂倾向均较小,一般不会产生热裂纹。一般不会产生热裂纹。当钢的成分不均,局部当钢的成分不均,局部C C、S S、P P含量过高,含量过高,或焊接材料中或焊接材料中S S、P P杂质偏高时,焊缝金属中有可杂质偏高时,焊缝金属中有可能产生热裂纹。能产生热裂纹。(2)(2)粗晶区脆化粗晶区脆化 是焊接接头的
14、薄弱区是焊接接头的薄弱区2022-12-17 焊接线能量过大时魏氏体组织等而韧性降低焊接线能量过大时魏氏体组织等而韧性降低 焊接线能量过小,粗晶区中的马氏体比例增焊接线能量过小,粗晶区中的马氏体比例增大也会使韧性降低大也会使韧性降低 (3)(3)冷裂纹冷裂纹 主要产生于热影响区,在碳当量高和板厚大主要产生于热影响区,在碳当量高和板厚大时,冷裂纹倾向也大。需要采取降低扩散氢含时,冷裂纹倾向也大。需要采取降低扩散氢含量、预热和后热等措施。量、预热和后热等措施。(4)(4)再热再热裂纹裂纹 含含MoMo、V V、NbNb、TiTi等等元素的正火或调质钢有再元素的正火或调质钢有再热裂纹倾向。热裂纹倾向
15、。在焊后热处理时应避开在再热裂纹敏感温度在焊后热处理时应避开在再热裂纹敏感温度范围内加热。范围内加热。2022-12-17 结论结论:普低钢品种多、成分和强度差异大,普低钢品种多、成分和强度差异大,焊接性差别也大焊接性差别也大 16MnR16MnR等,其碳当量等,其碳当量0.40.4,可焊性,可焊性良好,接近于低碳钢良好,接近于低碳钢 强度较高的正火普低钢,碳当量强度较高的正火普低钢,碳当量0.4%0.4%0.60.6,焊接性较差,易产生再热裂纹,焊接时要,焊接性较差,易产生再热裂纹,焊接时要求在求在100100200200下进行预热,或进行后热下进行预热,或进行后热 低碳调质钢如低碳调质钢如
16、14MnMoNbB14MnMoNbB等,碳当量等,碳当量0.60.6,焊接性差,主要问题是热影内区粗晶区的冷,焊接性差,主要问题是热影内区粗晶区的冷裂纹和韧性下降。裂纹和韧性下降。2022-12-175.3.3 普低钢的焊接要点普低钢的焊接要点 电渣焊,适用于热轧或正火钢电渣焊,适用于热轧或正火钢30mm30mm以上以上厚板焊接,且焊后必须进行正火处理,以细化厚板焊接,且焊后必须进行正火处理,以细化晶粒,提高性能晶粒,提高性能 焊条按等强度原则选择,多采用碱性低焊条按等强度原则选择,多采用碱性低氢焊条减少氢的来源。氢焊条减少氢的来源。采取适当的焊接规范以控制焊接冷却速采取适当的焊接规范以控制焊
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