金属熔焊原理及材料焊接第七章 非合金钢的焊接课件.ppt

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1、第七章非合金钢的焊接非合金钢与钢材分类方法第一节低碳钢的焊接第二节中碳钢的焊接第三节高碳钢的焊接综合训练非合金钢与钢材分类方法能力知识点一钢材分类国标GB/T13304-1991《钢分类》将钢材按两种方式进行分类：一种是按化学成分分类，另一种是按主要质量等级和主要性能及使用性能分类。1．按化学成分分类按化学成分钢分类为：非合金钢、低合金钢和合金钢三类。非合金钢按质量等级又分为普通质量、优质和特殊质量用钢三类，其中每一类又按主要特性分为若干小类。“非合金钢”是指传统的“碳素钢”或“碳钢”，具有较好的力学性能和各种工艺性能，并且冶炼工艺比较简单，价格低廉

2、，因而在焊接结构制造中应用广泛，但一般用于工作温度在350℃以下的结构。2．按主要质量等级和主要性能或使用性能分类按主要质量等级和主要性能或使用性能分类为：普通质量非合金钢、优质非合金钢和特殊质量非合金钢。3．按用途分类按用途非合金钢分为：碳素结构钢和碳素工具钢。此外，钢材还可以从其他角度进行分类，如按专业（锅炉用钢、桥梁用钢、容器用钢等）、按冶炼方法进行分类。能力知识点二非合金钢非合金钢（碳钢）按碳的质量分数可分为低碳钢（wc＜0.25%）、中碳钢（wc=0.25%～0.60%）和高碳钢（wc＞0.60%）；按用途可分为结构钢和工具钢。在焊接结构用

3、非合金钢中，常采用按碳的质量分数分类的方法。非合金钢（碳钢）是指以铁为基础、以碳为合金元素，碳的质量分数一般不超过1.4%的钢，其他常存元素因含量较低皆不作为合金元素。因此其焊接性主要取决于碳的质量分数，随碳的质量分数的增加焊接性逐渐变差，见表1。表1非合金钢焊接性与碳的质量分数的关系第一节低碳钢的焊接能力知识点一低碳钢的成分特点与焊接性成分特点：碳的质量分数较低，硅、锰含量较少。焊接性优良焊接时一般不需预热、控制道间温度和后热，焊后也不必采取热处理来改善组织，可以说在整个焊接过程中不需要特殊的工艺措施焊接时具有以下特点：1）可装配成各种接头形式，适

4、应各种不同位置的焊接，且焊接工艺和技术较简单，容易掌握。2）塑性好，焊接接头产生裂纹的倾向小，适合制造各种大型结构和受压容器。3）不需要使用特殊和复杂的设备，对焊接电源和焊接材料没有特殊要求，交直流焊机、酸碱性焊条和焊剂都可以使用。4）如果焊接时热输入过大，例如焊条直径或焊接电流选择不当、埋弧焊电流或焊速不当，也可能出现热影响区晶粒长大而引起塑性降低。能力知识点二低碳钢的焊接工艺要点1．焊接方法低碳钢焊接性良好，几乎可以选择所有的焊接方法，并能保证焊接接头的良好质量。2．焊接材料选择焊接材料应遵循等强匹配的原则，也就是根据母材强度等级及工作条件来选择

5、焊接材料。低碳钢结构通常使用抗拉强度平均值为420MPa的钢材，因而常选用E43××系列焊条。表2列出了焊接低碳钢常用的焊接材料。表2焊接低碳钢常用的焊接材料3．低碳钢施焊工艺要点低碳钢焊接一般不需要特殊的工艺措施，但在工件厚度较大或环境温度较低（T≤0℃）时，会因冷速加快而导致接头裂纹倾向增加，例如在焊接直径Φ≥3000mm且壁厚δ≥50mm的结构、焊接壁厚δ≥90mm的第一层焊道、受压容器壁厚δ≥20mm时的焊缝有可能产生裂纹。因此焊接时应采取如下工艺措施：1）焊前预热，焊接时保持道间温度。2）采用低氢或超低氢型焊接材料。3）连续施焊整条焊缝，避

6、免中断。4）在坡口内引弧，避免擦伤母材，注意熄弧时填满弧坑。5）不在低温下进行成形、矫正和装配。6）尽可能改善严寒的劳动条件。上述措施可单独使用有时需要综合使用。能力知识点三低碳钢的特殊焊接工艺1．窄间隙埋弧焊窄间隙埋弧焊可用于低碳钢焊接，也可用于合金结构钢的焊接，在我国已有多套窄间隙焊接装置，例如，大型火电站锅炉、核电站主容器、石油化工装置中的热壁加氢反应器等厚壁筒体结构，都可以采用这一工艺方法进行焊接。该法比普通埋弧焊间隙小得多，因而节省焊接材料、缩短焊接时间和减少母材开坡口时的浪费，同时还提高接头焊接质量。2．窄间隙自动MIG全位置焊该工艺方法

7、主要用于大直径厚壁管件的焊接，采用射流过渡的脉冲MIG焊，Ar+CO2富氩混合气体作保护，焊丝直径φ0.8～φ1.2mm，调节参数多，可以很好地适应在不同空间位置时的焊接需要，并能保证获得满意的焊接接头质量。3．TIG焊打底背面成形工艺该工艺主要用于无法进行两面焊接、但又要求必须焊透的受压容器、管道或其他结构的焊接施工。焊接时要求根部熔化，背面形成焊缝；或背面不要求成形，但根部必须完全熔透。4．多头MIG焊大型电站锅炉中的膜式壁很大，由许多根钢管与钢带彼此相间焊接而成，材料都为低碳钢，正、反两面都要求焊接。国内采用12头的MIG焊膜式壁专用焊机，正反

8、面各有6个焊头同时焊接，即6个平焊、6个仰焊。焊接过程不必翻转工件，效率高。目前，日本已有20个头（10个平