焊接公式及实验.docx

1、碳当量国际焊接学会:CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 <0.4 淬硬倾向不 大日本焊接学会：Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14Ceq《0.46%,焊接性优良；0.46-0.52%淬硬倾向逐渐明显，焊接时需要采取 合适的措施；Ceq>0.52%时，淬硬倾向明显，属于较难焊接材料淬硬倾向较大的钢, 焊后在空气中冷却时，焊缝易出现淬硬的马氏体组织， 低温焊接或焊接刚性较大时易出现冷裂纹，焊接时需要预热，预热是防止冷裂纹 和再热裂纹的有效措施与人是防止冷裂纹和再热裂纹的有效措施温度太低， 焊缝会开裂，太高又会降低韧性，恶化劳动条件，所以确定合适的预热温度成为 很重要的问题Rb=500MPa,Ceq=0.46 不预热Rb=600MPa， Ceq=0.52 预热 75oCRb=700MPa, Ceq=0.52 预热 75 oCRb=800MPa， Ceq=0.62 预热 150 oC新日铁：CE= C十 A(C) {Si/24+ Mil/ 16+ Cu/15 +Ni/20十(Cr+ Mo+ V+ Nb)/5+ 5B} (%)A(C)= 0. 75+ 0. 25tgh[20(C- 0. 12)]CEIIW公式对碳钢和碳锰钢更合适，但不适用于低碳低合金钢；Pcm适于低 碳低合金钢。

CEN在图表法中被用作评价钢冷裂纹敏感性的尺度(当碳增加时， CEN接近CEIIW,而当碳降低时他又接近Pcm 用图表法确定钢焊接时的预热温 度上2、冷裂纹敏感指数：PcmPcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B使用化学成分范围(质量分数)：C=0.07-0.22%,Si=0-0.6%,Mn=0.4-1.4%,Cu=0-0.5%,Ni=0-1.2%,Cr=0-1.2%,Mo=0-0. 7%,V=0-0.12%,Nb=0-0.04%,Ti=0-0.05%,B=0-0.005%.3、冷裂纹敏感性 PwPw=Pcm+[H]/60+h/600 或 Pw=Pcm+[H]/60+R/40000[H]:熔敷金属中扩散氢含量（ml/100g）R:焊缝拉伸拘束度h: 板厚（ mm）当 Pw>0 时，即有产生裂纹的可能性适用条件：扩散氢含量[H]=（1-5）ml/100g, h=19-50mm,线能量为17-3OkJ/cm.4、预热温度：To To=1440Pw-392根据日本CEN确定预热温度：1、根据钢的化学成分计算CEN和CEIIW；2、通过焊缝金属扩散氢含量与图 3 标准值的偏差求出 CEN 的某一增量；3、通过热输入与图 4 标准值的偏差和 CE]]W求出CEN的某一增量；4、将CEN增量之和与原始CEN相加，对CEN进 行修正；5、根据修正的CEN和图2基本曲线中的板厚确定y坡口试验的临界预 热温度； 6、根据焊缝金属强度和接头拘束度,通过图 5 的修正,确定实际所需 的预热温度。

250 —T~rQ —'——：_I_,_I__「二丄_D・・L.I_0.2 0.3 0.4 0.5 0.6碳当St (CEN)(%)图2确定所需预热温度的基本曲线图3 CEN修止值与熔敷事属中氢含鼠的关系曲绒屈强强厘PL鰹用戢；a除畧图5实际焊接时对所需预热温度杓修正图 2- 图 5 ：——用图表法确定钢焊接时的预热温度上5、再热裂纹敏感经验公式PSR=Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2pSR> 0,有再热裂纹倾向6、t8/5 （焊接冶金学基础/?沪=14 49130() k羽［1/(1073-坯)一1/(773—巧］\丿0-477(10)来源：cooling rate in 800 to 500 range from dimensional analysis很准确a、根据传热学推导理论公式:厚大焊件的三维传热：薄板焊接时的二维传热：E:焊接线能量（J/cm）入：导热系数cp：容积比热容［J/ （cm3°C）］8 :板厚（cm）TO：初始温度临界板厚8 cr:实践表明：板厚＜0.6 8 cr用薄板计算公式，板厚＞0.98cr用厚板计算公式 b、理论经验公式：厚大焊件的三维传热：薄板焊接时的二维传热：T g 043 7 ^X10-5T0｝攀［（諾充匸_ （丽吕「加*4-3影响冷却肘间的烽接接头系数⑹焊 接 接 头 形 式堆焊T形或十字接头的第一及第二屋焊道十字接头中的第三及第四层焊道角焊鼻处的貼角焊逢搭接接头的琥角烬旌VJ5«口处的坤报焊道（60■玻口，间隙3mm＞ XB*口处的婵根焊道《60■玻口，闻嶽3mm〉 V形及X形坡口处的中间輝道V闿及X形坡□处的11面焊道1形对换单西焊双圍就形"系数虽二维热传甘1-01. 00.670.45〜Q. 670.旳0. 30-0.6?0- C70.67—0*50・670»7010—L 27 00.77 00. 80-1.0706 907 0L00. 90"* 1, 01.0临界板厚8 cr:存=/匚&3 _ 3X107貝 仁 J" - ] —j" 7 0. 67 - 5. OX 10^4To ¥ I 500 - T. 800 一 T0J线算图的用法如下I手孤焊对接时，如图4-15所示，如果不预热，可根据板厚（如lOrrnn）和所选用的焊接 线能量（如18000J/cm^直接连线（1）,在（A）点可以直接得出“心如果预热200£时.再 由（A）点与预热2OCTC连直线 ⑵，在（B）点即可得岀预热2O（TC的耳心24000--36000-3000U-12000-WOOO*-14000-120008000-<1OT00冷却时词 AigIJO Mil『E=60UI/vJ6QOO- 4J 000； 10Q00- aeooo：挣即时间(S>MNno - 501 时为碱性渣， B1<1 时为酸性渣； B1=1 时为中性渣。

马氏体相变温度:Ms（oC）=539-453C-30.4Mn-17.7Ni-12.1Cr-7.5Mo贝氏体相变温度：Bs（oC）=830-270C-90Mn-37Ni-70Cr-83MoFe-Ni-Cr-Mo-C 钢：Bs（oC）=844-597C-63Mn-16Ni-78Cr 焊接热影响区的组织和性能：低碳钢、低合金钢焊接热影响区组织分布：1、熔合区2、过热区3、 相变重结晶区4、 不完全重结晶区 对于焊接淬硬倾向较大的钢种，焊接热影响区组织分布为：1 、完全淬火区2、不完全淬火区 焊變金厲——l■ — ■熔舍匯一 4焊电-热虧讴 母材冷裂纹产生焊接冷裂纹的三大主要因素是：焊缝热影响区有一定的淬硬倾向、较大 的焊接应力或拘束度、焊缝中扩散氢含量拘束度R=Eh/L （h板厚）预防措施：1、采用优质的低氢焊接材料，并严格控制氢的来源，焊前烘干 焊条和焊剂，仔细清楚焊接区的油污、水、铁锈等 2、焊前进行预热，焊接过 程中控制层间温度不低于预热温度焊后进行消氢或立即进行焊后热处理，使扩 散氢能充分从焊缝中逸出 3、确定合理的焊接热输入热输入越大，焊接接头 冷却时间越长，热影响区就可以减轻淬火，同事有利于氢的逸出，降低了冷裂纹 倾向。

但若焊接热输入过大，热影响区可能产生过热组织，使晶粒粗大，反而会 降低焊接接头的抗裂性能热裂纹：预防措施：1、采用碱性焊条和焊剂提高脱硫能力，控制焊缝中 S,P 等有害 杂质的含量 2、焊前预热可减慢焊缝冷却速度，减小焊接应力再热裂纹：焊接接头在焊后热处理过程中产生再热裂纹，从宏观上看可以认为是由于两 个相互联系的重要条件引起的，一个是参与应力松弛时装应力集中部位引起的实 际塑性变形量6 p,另一个是应力集中部位产生裂纹的临界变形能力6 c,当5p> 6 c时，也即塑性变形能力不能适应塑性变形的发展时，就可能在再热过程中产 生再热裂纹°Ap与接头的拘束度，参与应力大小以及应力集中程度有关；6 c 与晶界聚合强度、晶内蠕变抗力及晶粒尺寸大小等因素有关晶界的偏西对晶界 的聚合强度影响很大，而晶内沉淀相的析出硬化对晶内的蠕变抗力有很大影响 另外，再热过程中晶内合金碳化物沉淀造成的二次硬化，使晶内蠕变抗力提高， 促使蠕变易于集中于晶界，这样，在应力松弛过程中蠕变变形将集中于晶界附近， 以致导致深长变形量很小的晶间断裂 12Cr1MoV 再热裂纹敏感系数根据有关经 验公式为：△G=Cr+3.3Mo+8.1V-2>0有产生再热裂纹的可能。

热影响区的软化问题12Cr1MoV 的焊接接头，在焊前预热和焊后热处理的工艺措施下，热影响区 可能出现硬度和强度明显下降的软化区这个软化区中的组织除了聚集了碳化物 外，大部分是铁素体，同事还有奥氏体分解产物，形成所谓的“白带”组织，因 为“白带”组织的出现，长期高温工作时，蠕变变形也很容易集中在这个部位而 发生断裂，为了消灭这种组织，预热和焊后热处理温度必须十分谨慎实验：再热裂纹敏感性评定：1、 再热裂纹敏感性评估△G'=Cr+3.3Mo+8.1V+10C-2当厶G'v1.5时，对再热裂纹不敏感2、 再热裂纹C形曲线和不同焊后热处理温度下临界断裂初应力测定2.1插销应力松弛再热裂纹敏感性试验(GB9446-1995) ——再热裂纹C形 曲线测定、不同焊后热处理温度下临界断裂初应力值测定2.2斜Y型坡口再热裂纹试验(GB4675.1-84)工艺参数：00Crl9Nil0_15CrMoR 复合板的焊接（00Crl9Nil0_15CrMoR 复合钢板焊接 工艺评定）焊条：基层、覆层分别选择A002、R307焊条；过渡层选择A062焊条，过 渡层焊接与异种钢类似，选择25-13型焊条，保证过渡层金属的化学成分，成为 奥氏体家少量铁素体，不至于出现马氏体，甚至热裂纹。

焊后热处理：按HG20584和用户要求，热处理规范为炉温400°C以下进炉， 升温速度50-100C/h、保温温度600+-20C、保温时间3h、降温速度50-130C /h、随炉冷却至400C出炉、空冷至室温表3焊接工艺参数焊层焊条极性焊条规格d /nun焊接电流Z/A电弧电压UN焊接速度u / (an • miu 1)第一层R307DCEP4 0160十-18022 〜2512 〜16基层其它R307DCEP5 0200--22023 〜2612-16过渡层A 062DCEP。