16MnR钢焊条电弧焊焊接工艺评定及焊接工艺.docx

16MnR钢（板厚12mm）焊条电弧焊焊接工艺评定及焊接工艺一、母材材质及技术情况16MnR即为Q345C，常作为在锅炉压力容器用钢即在Q235钢的基础上加 了 1%的锰使屈服强度提高35%16MnR属于低碳锰钢CE=0.34%-0.49%焊 接性能良好1. 材质性能分析（1）化学性能分析：表1表1 16MnR 钢化学成分（%）成分CSiMnPSNiCr含量0.12-0.200.20—0.551.20-1.90<0.045<0.045——2）力学性能分析：表2表2 16MnR力学成分o b(Mpa)o s(Mpa)8 5 (%)冲击试验板厚\mm温度\Akv\J510—640234522120316—16（3）焊接性分析16MnR含碳量＜2.5%.碳当量CE=0.34%-0.49%，焊接性能良好，焊接时一般不需要预热，但环境温度较低（＜-10€）要进行适当的预热焊后根 据具体情况进行焊后热处理二、焊接材料及技术情况JB/T4709-2007中规定焊接材料包括：焊条，焊丝，焊带，气体，电极等 由于焊接方法为SMAW因此只需要选择焊条即可根据母材的成分，力学性能等选择焊接材料由于16MnR的ob2510°s 2345,可选择焊条J422 （E4013） , J507（E5015）。

因为选择焊条一方面要与 母材等强度如表3所示，另一方面还要考虑焊接工艺性如：引弧的难易，脱 渣性，成形性，稳弧性，及除氧，除氢，去硫，去磷等能力综合考虑后选择J507（E5015）焊条此焊条由大桥焊条厂生产表3 E5015焊条熔敷金属的力学成分o b(Mpa)o s(Mpa)8(%)巾断面收缩率（%）Ak(J*cm"2)517.4413.331.5374.5240三、焊前准备1. 坡口的选择与制备（1）坡口的选择：由于板厚为12mm，焊接方法为SMAW等焊接条件•选择V形坡口2) 坡口制备方法：应根据工件尺寸，形状，加工条件综合考虑目前有剪切， 气割，刨边，车削，碳弧气刨等方法制备坡口考虑到坡口形式，加工质量和成 本，选择气割加工坡口焊接坡口要求：间隙b=2-3mm，钝边P=2/mm，坡口角度 60°+22. 焊接区域的清理⑴焊前对坡口及附近10mm的油，锈，水等污物清理干净E5015焊接时清 理要彻底否则极易产生气孔和裂纹2) 清理方法：①机械清理a.钢丝刷b.砂轮磨c.喷丸处理②化学法a. 汽油除油b酸除氧化皮c.碱除油③必要时用氧-乙炔焰烘烤处理由于焊件为300x150x12的板材，所以选择钢丝刷或化学法处理。

3. 焊条烘干虽然焊条出厂前已经高温烘干，考虑到焊条长期储存和运输中受潮，为 确保焊接质量，焊条焊前需要烘干一般酸性焊条取70°C—150°C保温1.5h, 碱性焊条取300C—400C保温2h.温度太低达不到除水的目的，温度过高引 起药皮开裂烘干一般不两次4. 工件的装配定位焊前的装配定位主要使工件定位对正，保证装配间隙大小和延接头长度 均匀，保证焊接质量和降低制造成本有很大的影响可以用夹具和定位焊将 它们固定才进行正式焊接定位焊时由于焊道短，冷却快，比较容易产生焊 接缺陷5. 焊接预热预热是指焊前对工件整体或局部进行加热的工艺预热的主要目的是降 低焊接接头冷却速度，改善组织和性能，减小应力等工件是否需要预热根 据工件结构，材质和尺寸而定一般情况下16MnR不需要预热但是如果结 构刚性大，应力集中，环境温度低时则需要预热150° C常见16Mn预热情 况如下表：4表4：16Mn钢预热情况如下<16mm高于-10C 不预热-10C以下预热100C-150C16-24mm高于-50°C不预热-50C以下预热100C-150C25-40mm高于0C 不预热0C以下预热100C -150C>40mm预热 100C-150C预热 100°C-150°C工件预热一般用火焰加热，工频加热，电阻加热和红外线加热。

考虑的成 本和加工条件选择火焰加热四、焊接设备及焊接设备的选用1. 焊条电弧焊的设备包括焊接电源，焊钳和电缆焊接工具包括焊钳，面罩 护目镜及保温筒1) 焊接电源额定电流20—500A要求：具有陡降的外特性，良好的动特 性合适的电流调节范围2) 弧焊电源有：① 弧焊变压器BX1—330,它结构简单，成本的，维修方 便，效率高成本低，没有磁偏吹②弧焊整流器AX—320，它在国内应用较 广引弧容易，性能柔和，电弧稳定等性能我们选E5015，选择AX—320.( 3 )焊接电源的外等性为陡降带外拖为保证引弧性，一般空载电压为5 0 —90V4) 焊钳作用：夹持焊条和传电流要求隔热，绝缘5) 面罩是防止焊接飞溅，弧光，高温对焊工的伤害6) 面罩的要求：耐热不然绝缘好，结构牢靠不漏光7) 焊条保温筒：温度在100°C—450°C，使用J507，由于碱性焊条抗水锈 能力差易发生气孔和裂纹等缺陷，焊条要随用随取，多烘干的焊条必须放在 保温筒里五、焊前确定1. 焊接位置：由于焊件为平板对接，水平固定V形坡口因此焊接位置只有水平位置 水平位置是最易焊接操作的焊接位置2. 焊接顺序分为左焊法和右焊法处于焊接方便选择左焊法。

但右焊法更易观察熔池3. 焊接道数和层数12mm板对接焊，无特殊要求选择单层单道焊4. 点固焊在装配焊接中为了确保焊件的正确位置而选择点固焊点固焊是正式焊 缝的一部分对它有严格的要求：(1) 根据工件的力学性能和化学性能选择点固段数和每段的长度16MnR焊 接应做两端定位2) 所选择的焊条与正式焊缝焊条型号相同，选E50153) 点固焊焊缝短，冷却快因此定位焊时电流要比焊接时大10% (45焊接性好，点固长度不要长5) 16MnR焊接后要进行热处理则定位焊也要进行热处理6) 定位焊时焊条直径要小一些7) 为保证两板焊接后变形过大，错变量不大于1.5mm5. 反变形 由于焊接是不均匀加热和冷却的过程焊接结束后会产生焊接残余变形，考虑焊接变形的产生，在焊接前采取反变形的手段可以消除或减弱变形的产 生1) 所谓反变形都是事先估计一个相反的变形拉斯抵消可能产生的变形反 变形只是预防变形的一种2) 预防变形的方法有：①预留加工余量②合理的装配工艺顺序③刚性 固定法④合理的焊接顺序3) 由于板对接焊易产生变形，固反变形是必要地常用反变形方法：①锤 击法② 火焰加热法六、焊接参数的选择焊接时为了保证焊接质量而选择的各种物理参数的总称为焊接参数。

焊 条电弧焊的工艺参数包括：焊条直径，焊接电流，电弧电压，焊接速度，热 输入量，焊接层数焊接参数的选择直接影响到焊接生产率，焊缝形状和尺寸，焊接质量， 融合比(a)和成形系数(C/S)1•焊条直径的选择如表：5焊条直径也就是焊芯直接它根据焊缝间隙，焊接位置，接头形式，板 厚，焊接热输入来选择一般打底焊比填充和盖面小碱性焊条比酸性小 立，仰焊时比平焊时小如：12mm板打底焊选03.2mm,填充，盖面选择04.0mm表5焊条直径的选择工件厚度/mm234-56-12>13焊条直径/mm23.23.2-44-54-62•焊接电流的选择 如表：6焊接电流根据焊条直径，接头形式，焊接位置，层数来选择焊接电流选择时：若电流过大易产生焊穿和咬边，增大了工件的变形和 金属的蒸发，飞溅大，使管接头处组织和性能发生变化如果焊接电流过小 则焊接不稳，造成未焊透和未融合，夹杂，成形不美观，不利于溶滴的过度 在相同的条件下平位置大于其他位置，E5015所用电流小于E4303表6焊条电流与焊条直径的关系电流/A25-4040-6550-80100-130160-210200-270260-300直径/mm1.62.02.53.24563.焊接层数的选择工件越厚层数越多，但为保证焊缝塑性和其他力学性能不能太厚一般根 据板厚6 =12mm，和焊条直径d=4.0mm来确定。

即n=6/d12mm板对接选择 三层如：图3 图3焊接层数4•焊接电压的选择SMAW焊接电压由弧长界定弧长过长电弧电压高，此时对熔池的保护 不好，焊接成型不好，冶金不充分，易产生缺欠电弧短时电弧电压底，对 焊缝质量和溶滴过度东有利因此焊接时尽量选择短弧焊立，仰焊时电弧 电压比平焊小碱性焊条电压比酸性焊条电压小.一般根据U=（0.25—0.5）d 选择5.焊接速度 焊接过程中焊接速度要均匀，一般焊接速度与焊接电流，电弧电压相匹 配一方面焊接速度影响焊缝的成型：焊缝宽度（C）焊缝余高（h）焊缝 深度（s）另一方面影响影响工件焊透情况和是否焊穿焊接速度大时融化 能力不够造成未焊透，飞溅和夹杂焊接速度过慢时，高温停留时间长，热 影响区大，焊接接头晶粒粗大，同时使管子变形，错变量大综上所述，16MnR在进行SMAW焊接时选择工艺参数如下表7表7 16MnR焊接参数焊条型号焊接层数焊接电流/A焊条直径/mm焊接次序电源极性E5015打底85-1003.21直流反接填充160-2104.02盖面160-2104.01七、操作要点及注意事项1. 引弧焊接前引燃电弧的过程叫做引弧引弧常用接触法1） 划擦法：此法引弧可靠，引弧易掌握，但有划痕。

引弧时在焊接起点 前10mm处，引燃后将焊条提起2一4mm.（2） 直击法：焊条与工件垂直撞击，电弧引燃后将其迅速提起2—4mm，此 法引弧不可靠 但无划痕选用E5015焊条最好选择划擦法，因其对焊缝有预热的作用保证焊缝熔 深正常并消除气孔和裂纹2. 运条焊条相对于焊缝所做的各种运动的综合叫做运条它包括三种运动即：（1）沿焊条轴向运动2）沿焊缝轴向运动（3）沿焊缝径向摆动 常用运条方式有月牙型，直线型和锯齿型，根据焊接位置和板厚我选择直 线型和月牙型3. 收尾在焊条电弧焊中收位有特殊的要求，收尾不好会产生弧坑，裂纹，气孔常用的收尾方法有：（1）划圈法-适用厚板2）回焊收尾法-适用碱性焊条（3）反复收尾法—适用大电流薄板焊接厚度为16MnR-12mm板焊接为厚板焊接，选择画圈收尾法4. 敲渣SMAW为气-渣联合保护,保护效果良好，渣的作用：⑴渗合金01（2）机 械保护（3）改善焊接工艺性但焊接管子时清渣不是很容易12mm板对接平位置焊接采用单层单道焊为保证质量每道焊完后都必 须清渣清渣常用工具：（1）平光镜（2）砂轮机（3）电动钢丝八、其他方面1.焊前预热预热16MnR为热轧钢，碳和合金元素较低，焊接性能好。

一般不需预热，但 在特殊情况下焊前要预热100°C-150°C2焊道保温 对于焊前预热的焊接需要焊道间保温焊道温度为后焊焊道焊接前，前 道焊道的最高温度它对改善焊接质量十分重要16MnR的层间保温不低于 100摄氏度3.消除应力 焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸 变化焊接过程的不均匀温度场以及由焊接温度场消失后的应。