低合金钢16Mn焊接工艺特点

1、低合金钢(16Mn)在钢结构中的焊接工艺特点摘要：低合金钢(16Mn)中，16Mnq与Q345是最典型的两种钢材，分别运用于桥梁与建筑钢结构。如何采用正确的焊接工艺来保证该类钢材的焊接质量，是本文讨论的重点。 关键词：钢结构  低合金钢  单面焊双面成形   焊接工艺 层状撕裂在承重钢结构中，经常采用掺加合金元素的低合金钢，其强度高于碳素结构钢，它的强度增加不是靠增加含碳量，而是靠加入合金元素的程度。所以，其韧性并不降低。低合金钢（16Mn）的综合性能较好，在钢结构领域已广泛使用。1：16Mnq钢焊接工艺16Mnq钢是广泛运用于钢桥梁

2、的低合金钢，该钢材以热轧状态交货化学成分与力学性能见表1，2：表116Mnq钢化学成分表（%）CSiMnPS0.120.200.200.601.201.60<0.035<0.040表216Mnq钢力学性能表厚度屈服强度拉伸强度伸长率-40冲击强度180冷弯t（mm）s(kgf/mm2)b(kgf/mm2)5(%)(kgf*m/cm2)<25>35>52>21>35D=2a由碳当量公式：Ceq(%)=C+1/6Mn+1/24Si可知该钢焊接性接近中碳钢，因而在施焊过程中要防止因淬硬带来的微裂纹等缺陷。1.1单面焊双面成形  图1单面焊

3、双面成形示意图（1：二氧化碳气体保护打底焊2：二氧化碳气体保护中间层焊3；埋弧直动焊盖面）板缝间隙通过焊接工艺试验发现：当板缝间隙过窄，小于6毫米时，则二氧化碳气体保护打底焊焊丝无法摆动，焊缝反面成型不规则，反面余高过高。当板缝间隙大于8毫米时，则显过宽，容易产生夹渣与边缘未融合以及焊缝收缩量大现象。同时，板缝间隙过宽，二氧化碳气体保护焊丝摆动大，焊缝融敷金属受二氧化碳气体保护效果差，焊工也难于控制其面焊接质量。板缝间隙过宽，还会造成埋弧直动焊一次盖面不能彻底盖住，造成偏焊，达不到焊接质量要求。当板缝间隙处于68毫米时，再配合适当的运条方法，则能避免上述问题出现，达到焊接质量要求。1.1.2打

4、底层数和运条方法对于814毫米间板厚，如果只进行一层二氧化碳气体保护打底焊，则易造成埋弧直动焊盖面时烧穿。所以，需采取两层二氧化碳气体保护打底。但当板薄且运条方式不正确，又易造成打底焊焊缝高于母材，对埋弧直动焊盖面带来困难。在实际施焊过程中，第一道二氧化碳气体保护打底焊需采用前月牙形右焊法，见图2。                              图2前月牙形右焊法此种运条方法易保证焊接

5、时不断弧，焊丝突然送进时，不对陶瓷衬垫造成破坏。第二道二氧化碳气体保护打底焊需采用后月牙左焊法，见图3。                  图3后月牙左焊法此种运条方法易保证埋弧直动焊盖面所需深度，也易避免坡口边缘产生夹渣和未融合。1.1.3接头处理方法由于16Mnq钢淬硬带来的微裂纹趋向大,易出现弧坑裂纹与缩孔。在收弧时，要采用慢收弧方法，并对这种冷接头采取打磨处理，将弧坑微裂纹与缩孔磨出，并将端部打磨成1：5的斜坡。当要进行下次施焊时，要对其预热处理。对于端部和收尾，要求

6、每条焊缝必须安置与正式焊缝同材质同坡口的引熄弧板。同时，焊接区域的清洁处理，焊条（焊剂，陶瓷衬垫）烘烤，要严格按工艺规定执行。1.1.4焊接参数选择通过焊接工艺试验发现，电流过高，反面成型差，冲击韧性降低；电流过低，缩孔夹渣现象严重。恰当焊接参数表见表3焊接参数表3接头形式焊缝间隙（mm）焊接层数电流（A）电压（V）焊接速度(cm/min)送丝速度(mm/min)气流量(L/min)干伸长（mm）平对接，V型坡口，单边30度68115016022246.77.750015122180190242510125101513352055032343234/2：Q345钢焊接工艺表3Q345钢化学成分

7、表（%）CSiMnPS0.120.170.551.001.60<0.045<0.035表4Q345钢力学性能表厚度屈服强度拉伸强度伸长率-20冲击强度180冷弯t（mm）s(kgf/mm2)b(kgf/mm2)5(%)(kgf*m/cm2)<20>3647632134D=2a通过对比发现：它在预热，焊材选用，焊条（焊剂）烘烤，热矫正等方面，与16Mnq钢有相似之处。但Q345钢因S，P含量较16Mnq钢高，在施焊过程中需防止冷热微裂纹等缺陷。在T，十字型及Q345钢角接接头中，当板厚大于20毫米时，需防止层状撕裂。当板厚大于或等于80毫米时，板边火焰切割面宜用机械方法去

8、除淬硬层，见图4              图4特厚板角接防止层状撕裂3结论低合金钢（16Mn）的淬硬性是该种钢材焊接共性，针对它们在不同领域的用处，需严格按焊接工艺执行，才能保证焊接质量16Mn钢的焊接性16Mn钢低合金结构钢，焊接性能非常的好，一般用TIG用是J50焊丝，手弧焊用J506、J507、J422等焊条焊接。回答人的补充   2010-03-29 19:58 16Mn钢低合金结构钢，焊接性能非常的好，一般用TIG用是J50焊丝，手弧焊用J506、J507、J42

9、2等焊条焊接。范围   本工艺标准适用于一般工业与民用建筑工程中钢结构制作与安装手工电弧焊焊接工程。施工准备    2.1  材料及主要机具：     电焊条：其型号按设计要求选用，必须有质量证明书。按要求施焊前经过烘焙。严禁使用药皮脱落、焊芯生锈的焊条。设计无规定时，焊接Q235钢时宜选用E43系列碳钢结构焊条；焊接16Mn钢时宜选用 E50系列低合金结构钢焊条；焊接重要结构时宜采用低氢型焊条（碱性焊条）。按说明书的要求烘焙后，放入保温桶内，随用随取。酸性焊条与碱性焊条不准混杂使用。    &

10、#160;  2.1.2  引弧板：用坡口连接时需用弧板，弧板材质和坡口型式应与焊件相同。   2.1.3  主要机具：电焊机（交、直流）、焊把线、焊钳、面罩、小锤、焊条烘箱、焊条保温桶、钢丝刷、石棉布、测温计等。   2.2  作业条件   2.2.1  熟悉图纸，做焊接工艺技术交底。   2.2.2  施焊前应检查焊工合格证有效期限，应证明焊工所能承担的焊接工作。   2.2.3  现场供电应符合焊接用电要求。 

11、  2.2.4  环境温度低于0，对预热，后热温度应根据工艺试验确定。操作工艺 3.1  工艺流程   作业准备 电弧焊接 (平焊、立焊、横焊、仰焊) 焊缝检查 3.2  钢结构电弧焊接：   3.2.1  平焊   3.2.1.1  选择合适的焊接工艺，焊条直径，焊接电流，焊接速度，焊接电弧长度等，通过焊接工艺试验验证。   3.2.1.2  清理焊口：焊前检查坡口、组装间隙是否符合要求，定位焊是否牢固，焊缝周围不得有油污、锈物。 &

12、#160; 3.2.1.3  烘焙焊条应符合规定的温度与时间，从烘箱中取出的焊条，放在焊条保温桶内，随用随取。   3.2.1.4  焊接电流：根据焊件厚度、焊接层次、焊条型号、直径、焊工熟练程度等因素，选择适宜的焊接电流。   3.2.1.5  引弧：角焊缝起落弧点应在焊缝端部，宜大于10mm，不应随便打弧，打火引弧后应立即将焊条从焊缝区拉开，使焊条与构件间保持24mm间隙产生电弧。对接焊缝及对接和角接组合焊缝，在焊缝两端设引弧板和引出板，必须在引弧板上引弧后再焊到焊缝区，中途接头则应在焊缝接头前方1520mm处打火引弧，

13、将焊件预热后再将焊条退回到焊缝起始处，把熔池填满到要求的厚度后，方可向前施焊。   3.2.1.6  焊接速度：要求等速焊接，保证焊缝厚度、宽度均匀一致，从面罩内看熔池中铁水与熔渣保持等距离（23mm）   3.2.1.7  焊接电弧长度：根据焊条型号不同而确定，一般要求电弧长度稳定不变，酸性焊条一般为34mm，碱性焊条一般为23mm为宜。   3.2.1.8  焊接角度：根据两焊件的厚度确定，焊接角度有两个万面，一是焊条与焊接前进方向的夹角为6075°；二是焊条与焊接左右夹角有两种情况，当焊件

14、厚度相等时，焊条与焊件夹角均为 45°；当焊件厚度不等时，焊条与较厚焊件一侧夹角应大于焊条与较薄焊件一侧夹角。      3.2.1.9  收弧：每条焊缝焊到末尾，应将弧坑填满后，往焊接方向相反的方向带弧，使弧坑甩在焊道里边，以防弧坑咬肉。焊接完毕，应采用气割切除弧板，并修磨平整，不许用锤击落。      3.2.1.10  清渣：整条焊缝焊完后清除熔渣，经焊工自检（包括外观及焊缝尺寸等）确无问题后，方可转移地点继续焊接。   3.2.2  立焊：基本操作

15、工艺过程与平焊相同，但应注意下述问题：   3.2.2.1  在相同条件下，焊接电源比平焊电流小10%15%。   3.2.2.2  采用短弧焊接，弧长一般为23mm。   3.2.2.3  焊条角度根据焊件厚度确定。两焊件厚度相等，焊条与焊条左右方向夹角均为45°；两焊件厚度不等时，焊条与较厚焊件一侧的夹角应大于较薄一侧的夹角。焊条应与垂直面形成60°80°角，使电弧略向上，吹向熔池中心。   3.2.2.4  收弧：当焊到末尾，采用排弧法将弧

16、坑填满，把电弧移至熔池中央停弧。严禁使弧坑甩在一边。为了防止咬肉，应压低电弧变换焊条角度，使焊条与焊件垂直或由弧稍向下吹。   3.2.3  横焊：基本与平焊相同，焊接电流比同条件平焊的电流小10%15%，电弧长24mm。焊条的角度，横焊时焊条应向下倾斜，其角度为70°80°，防止铁水下坠。根据两焊件的厚度不同，可适当调整焊条角度，焊条与焊接前进方向为70°90°。   3.2.4  仰焊：基本与立焊、横焊相同，其焊条与焊件的夹角和焊件厚度有关，焊条与焊接方向成70°80°角

17、，宜用小电流、短弧焊接。3.3  冬期低温焊接：   3.3.1  在环境温度低于0条件下进行电弧焊时，除遵守常温焊接的有关规定外，应调整焊接工艺参数，使焊缝和热影响区缓慢冷却。风力超过4级，应采取挡风措施；焊后未冷却的接头，应避免碰到冰雪。   3.3.2  钢结构为防止焊接裂纹，应预热、预热以控制层间温度。当工作地点温度在0以下时，应进行工艺试验，以确定适当的预热，后热温度。质量标准    4.1  保证项目   4.1.1  焊接材料应符合设计要求和有关标准的

18、规定，应检查质量证明书及烘焙记录。   4.1.2  焊工必须经考试合格，检查焊工相应施焊条件的合格证及考核日期。   4.1.3  、级焊缝必须经探伤检验，并应符合设计要求和施工及验收规范的规定，检查焊缝探伤报告。   4.1.4  焊缝表面、级焊缝不得有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑、裂纹、电弧擦伤等缺陷，且级焊缝不得有咬边、未焊满等缺陷。4.2  基本项目   4.2.1  焊缝外观：焊缝外形均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间

19、过渡平滑，焊渣和飞溅物清除干净。   4.2.2  表面气孔：、级焊缝不允许；级焊缝每50mm长度焊缝内允许直径0.4t；且3mm气孔2个；气孔间距6倍孔径。4.2.3  咬边：级焊缝不允许。   级焊缝：咬边深度0.05t，且0.5mm，连续长度100mm，且两侧咬边总长10%焊缝长度。   级焊缝：咬边深度0.lt，且lmm。   注；t为连接处较薄的板厚。   4.3  允许偏差项目  焊缝余高  b<20 0.52 0.52.5 0

20、.53.5 1 对接焊缝 (mm) b20 0.53 0.53.5 03.5 用 <0.1t且 <0.1t且 <0.1t且 焊 大于2.0 不大于2.0 不大于3.0 焊角尺寸  hf6 0+1.5 缝 2 角焊缝 (mm) hf>6 0+3 量 焊缝余高 hf6 0+1.5 规 （mm) hf>6 0+3 检 3 组合焊缝 T形接头，十字接头、角接头 >t/4 查 焊角尺寸 起重量50t，中级工作制吊车梁T形接头 t/2且10    注：b为焊缝宽度，t为连接处较薄的板厚，hf为焊角尺寸。成品保护    5

21、.1  焊后不准撞砸接头，不准往刚焊完的钢材上浇水。低温下应采取缓冷措施。   5.2  不准随意在焊缝外母材上引弧。   5.3  各种构件校正好之后方可施焊，并不得随意移动垫铁和卡具，以防造成构件尺寸偏差。隐蔽部位的焊缝必须办理完隐蔽验收手续后，方可进行下道隐蔽工序。   5.4  低温焊接不准立即清渣，应等焊缝降温后进行。应注意的质量问题    6.1  尺寸超出允许偏差：对焊缝长宽、宽度、厚度不足，中心线偏移，弯折等偏差，应严格控制焊接部位的相对位置尺寸，合

22、格后方准焊接，焊接时精心操作。    6.2  焊缝裂纹：为防止裂纹产生，应选择适合的焊接工艺参数和施焊程序，避免用大电流，不要突然熄火，焊缝接头应搭1015mm，焊接中木允许搬动、敲击焊件。    6.3  表面气孔：焊条按规定的温度和时间进行烘焙，焊接区域必须清理干净，焊接过程中选择适当的焊接电流，降低焊接速度，使熔池中的气体完全逸出。    6.4  焊缝夹渣：多层施焊应层层将焊渣清除干净，操作中应运条正确，弧长适当。注意熔渣的流动方向，采用碱性焊条时，上须使熔渣留在熔

23、渣后面。质量记录16Mn钢焊接气孔的防止摘 要： 本文主要论述了16Mn钢手工电弧焊、埋弧自动焊时为提高焊接质量，有效防止气孔的主要措施及影响因素。关键词： 焊接 气孔 防止 引 言在锅炉、压力容器及工程机械中，如何提高焊接一次合格率，减少焊缝返修量，一直是焊接生产中研究的课题。2008年底我们去工厂实习，正逢工厂生产H钢见下图，其材质为16Mn，采用埋弧焊焊四条主焊缝，其余焊缝采用手工电弧焊，焊后需用磁粉探伤和X射线探伤。但在焊后检验后，发现焊缝中气孔很多，焊缝返修率很高，其一次合格率很低，严重影响了焊接质量及生产效率。为此受书本启发及老师启迪，本人经过深入的调查和分析，提出了一些工艺措施。

24、 H 钢1.16Mn的焊接性分析1.1 16Mn钢的特性 属于热轧及正火钢 ，其屈服点区间为295490MPa。1.2 16Mn钢的合金成分 16Mn钢的合金成分主要为铁素体+珠光体，一般情况下分为C-Mn或C-Mn-S系。其强度由Si，Mn的固容强化作用来保证，在低碳条件下Mn含量小于或等于1.6%，Si含量小于或等于0.6%可以保证16Mn钢具有较高的塑性和韧性。1.3 16Mn钢的焊接工艺参数及其方法 焊条电弧焊工艺 可采用I形，V形或X形坡口 埋弧焊接工艺 可采用I形，V形或X形坡口2 气孔的危害 焊接时熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴，叫做气孔。气孔是焊接中常见的缺

25、陷之一。气孔的存在首先影响焊缝的致密性（气密性和水密性），其次将减小焊缝的有效面积。此外，气孔还将造成应力集中，显著降低焊缝的强度和韧性，对结构的动载强度有显著的影响。人们通过研究统计X射线探伤底片上的缺陷，发现大多数都是气孔（80%左右），其次为夹渣、未焊透、裂纹。因此，防止气孔是保证焊缝质量的主要内容，也是提高焊缝一次合格率的主要措施。3 气孔产生的原因构成气孔的气体，一是来自于周围介质，二是化学冶金反应的产物。按不同的来源，气体可以分为两类：一类是高温时能大量溶于液体金属，而在凝固过程中溶解度突然下降的气体，如H2、N2；另一类是在熔池进行化学冶金反应中形成而又不溶解于液体金属中的气体，

26、如CO、H2O。焊接低碳钢和低合金钢时，形成气孔的气体主要是H2和CO，即通常所说的氢气孔和一氧化碳气孔。氢气孔的主要来源是焊条药皮和焊剂中的有机物、结晶水或吸附水、焊丝与母材表面的油污、铁锈以及空气中的水分等，在高温下分解产生H2,氢分子进一步分解为氢原子和离子。氢在液态金属中的溶解度很高，在高温时熔池和熔滴就有可能吸收大量的氢。而当温度下降时，溶解度随之下降，即熔池开始凝固后，氢的溶解度要发生突变。随着固相增多，液相中氢的浓度必然增大，并聚集在结晶前沿的液体中，使其浓度升高处于过饱和状态，形成气泡。气泡长大到一定程度上浮，当气泡上浮速度小于结晶速度时就形成氢气孔。CO主要是FeO、O2或其

27、它氧化物与C作用的产物。即C+O=CO (1)FeO+C=CO+Fe (2)MnO+C=CO+Mn (3)SiO2+2C=2CO+SiO (4)碳对氧的亲和力随温度升高而增大，高温下碳比铁、锰、硅等元素对氧的亲和力都大些。因此，上述反应主要发生在熔滴区和熔池头部。CO不溶于液态铁中，在高温形成后很容易形成气泡并迅速排出，不仅不会形成气孔，而且气泡析出时使熔池沸腾，有助于其它气体和杂质排出。生成气孔的CO是在冶金反应后期形成的。熔池开始凝固后，液体金属中的C和FeO的浓度随固相增多而加大，造成二者在液体金属某一局部富集，浓度增加促使了式（2）的反应进行，而生成一定数量的CO。这时形成的CO由于温

28、度下降、液体金属粘度增加及冷却快等原因，难于从熔池中逸出，而被围困于树枝晶粒间。此外，式（2）的反应是吸热过程，促使冷速加大，对气体析出更有利。4影响气孔生成的因素在生产中一般将影响气孔形成的因素归纳为冶金与工艺两方面，而工艺因素往往是通过冶金反应来起作用，所以解决气孔的问题，冶金因素的作用更为重要。4.1 熔渣的氧化性焊接时，熔渣的氧化性强弱对产生气孔的倾向有明显的影响。无论是酸性氧化物还是碱性氧化物，只有当氧化性（或还原性）在一定范围之内时焊缝才不会产生气孔。当氧化性过强会出现CO气孔，还原性过强则出现氢气孔。酸、碱性熔渣对气孔的敏感性不同，碱性焊条对CO气孔和氢气孔都更为敏感。4.2 焊

29、条药皮与焊剂组成物的影响碱性焊条药皮中加入一定的CaF2，在焊接时可与氢、水蒸气反应产生稳定的气体化合物HF，减少氢气的来源，有效防止了氢气孔；高硅高锰焊剂（HJ431）中加入一定的CaF2，焊接时CaF2与SiO2作用后，生成SiF4亦可起到脱氢作用。含有CaF2的焊条药皮或焊剂中，为稳定电弧而需加入K、Na等低电离电位物质，使对铁锈敏感性增加，导致气孔倾向加大。4.3 铁锈及水分等的作用母材表面的氧化皮、铁锈、水分、油渍以及焊接材料中的水分也是导致气孔产生的重要原因。其中以母材表面的铁锈的影响最大。即3Fe2O3=2Fe3O4+O (5)2Fe3O4+H2O=3Fe2O3+H2 (6)Fe+H2O=FeO+H2 (7)Fe3O4+Fe=4FeO (8)Fe2O3+Fe=3FeO (9)结晶水分解后产生H2、H、O及OH等.上述反应的结果,在增强了氧化作用的同时又提高了氢的分压,因而使CO气孔与氢气孔的倾向都有可能增大.焊接材料中残存的水分和金属表面