第2章碳钢的焊接c

第2章碳钢的焊接2.1概述（一）与焊接关系密切的专门用途碳素结构钢有下列几种：1船体用碳素钢(GB712-88)2焊接气瓶用碳素结构钢(GB6653-94)3压力容器用碳素钢(GB6654-1996)4锅炉用碳素钢(GB713-1997)5桥梁用碳素结构钢[YB(T)10-81]6管道用碳素钢(GB9711-88)7铁道钢轨用碳素钢(GB2585-81)8汽车制造用碳素结构钢(GB3275-91)1（二）碳素铸钢碳素铸钢中与焊接关系密切的有：1焊接结构用碳钢铸件(GB7659-87)这类铸件共有三个牌号：ZG200-400HZG230-450HZG275-485H焊接性良好，常作一般工程铸-焊结构件。2一般工程用铸造碳钢(GB-11352-89)这类铸件共有五个牌号：ZG200-400、ZG230-450、

ZG270-500、ZG310-570、ZG310-640这一类铸件较少考虑焊接性能，因此焊补时应当小心。22.2焊接材料焊材方法牌号电焊条

手工电弧焊

E4303、E5015等强原则焊丝

CO2等气体保护焊

H08Mn2SiA钎料、钎剂

钎焊气体

气保焊、气焊、钎焊等

Ar、CO2等焊剂

埋弧焊

HJ430、HJ250、HJ350碳钢焊条焊接位置、电流种类结构钢焊条工艺性能3常用碳钢牌号与国标GB/T5117-1995对照牌号国标型号主要用途J421E4313焊接一般低碳钢薄板结构J421FeE4313焊接一般低碳钢薄板结构J422E4303焊接较重要的低碳钢和相同强度等级的低合金钢J422GME4303焊接海上平台、船舶、车辆、工程机械等盖面装饰焊缝J422FeE4323焊接较重要低碳钢结构的铁粉型电焊条J422Fe16E4323焊接较重要低碳钢结构高效率焊条，名义熔敷效率160%J423E4301焊接低碳钢结构J424E4320焊接低碳钢结构4常用碳钢牌号与国标GB/T5117-1995对照牌号国标型号主要用途J425E4311适用于立向下焊的低碳钢薄板结构J426E4316焊接较重要的低碳钢及某些低合金钢结构J427E4315焊接较重要的低碳钢及某些低合金钢结构J427NiE4315焊接较重要的低碳钢及某些低合金钢结构J502E5003焊接碳钢及相同强度等级低合金钢结构J503E5001焊接碳钢及相同强度等级低合金钢结构J504FeE5027焊接碳钢及某些重要的低合金钢结构J505E5011用于碳钢及相同强度等级低合金钢焊接J505MoDE5011不用铲焊根封底用5常用碳钢牌号与国标GB/T5117-1995对照牌号国标型号主要用途J506E5016焊接碳钢及某些重要的低合金钢结构J506XE5016抗拉强度为50Kgf级的立向下焊条J506DFE5016用途同J506，适用于密封容器的焊接J506DE5016用于底层打底焊接，可免去铲根和封底焊J506GRE5016-G高韧性，用于采油平台、船舶和高压容器等J506LMAE5018耐吸潮、用于碳钢及低合金钢船舶结构J507E5015焊接中碳钢及16Mn等重要的低合金钢J507RE5015-G高韧性，用于压力容器的焊接J507HE5015超低氢，用于压力容器的焊接J507FeNiE5018-G用于中碳钢及低温压力容器的焊接J507DE5015用于管道及厚壁容器的打底焊6常用碳钢牌号与国标GB/T5117-1995对照牌号国标型号主要用途J507XGE5015立向下管子焊接J553E5501-G

焊接中碳钢及相应强度的低合金钢一般J556E5516-G结构J557E5515-G焊接中碳钢及相应强度的低合金钢一般J557E5515-D3结构

J556E5516-G

高韧性，用于海洋平台、船舶和高压容器等重要J606E6016-D1焊接中碳钢及相应强度的低合金钢结构J607E6015-D1焊接中碳钢及相应强度的低合金钢结构J707E7015-D2焊接相应强度的碳钢及低合金钢重要结构J707E7015-G焊接相应强度的碳钢及低合金钢重要结构J757E7515-G焊接相应强度的碳钢及低合金钢重要结构72.3碳钢的焊接性碳钢以Fe为基础、以C为合金元素，碳钢的焊接性主要取决于碳含量，随着C，焊接性逐渐变差。碳钢中的Mn和Si对焊接性也有影响，含量越多，焊接性变差，但不及C作用强烈。碳钢中的杂质S、P、O、N对焊接接头的裂纹敏感性和力学性能都有重大影响。8（一）低碳钢的焊接性室温下焊接

一般结构重要结构施焊条件

Q235E4303E5015一般不预热

Q275E4303E5015厚板预热1500C20gE4303E5015一般不预热

20RE4303E5015一般不预热低温下焊接（尽可能避免）-300C严寒冬天，特别是大厚板、大刚度δ≥30mm为避免裂纹，采取以下措施：1、焊前预热（100-2000C），焊时保持道间温度。2、采用低氢或超低氢焊材，改善劳动条件。3、点固焊时加大电流，减慢焊速。4、不在坡口以外的母材上打弧没，熄弧时，弧坑要填满。9（二）中碳钢的焊接性C0.30%~0.60%C，焊接性，易产生热裂纹C0.50%左右，仍按低碳钢焊接工艺施焊时，则HAZ可能产生硬脆的马氏体组织，易于开裂。焊条的选用：35#E5015（J507）

45#J607

中碳钢焊接工艺要点：

35#、45#预热150~2500C

大厚板预热250~4000C

焊后立即进行消除应力处理：回火温度600~6500C

在不要求接头与母材等强度时，例：管道的环焊缝宜选用强度稍低、韧性好的焊条，如：A102、A302等。10（三）高碳钢的焊接性C>0.6%更易产生硬脆的高碳马氏体，所以淬硬倾向越大，裂纹敏感倾向越大。焊接性差，焊前应经过退火，焊后再进行热处理。一般J507、J607、J707必要时A102、A107、A302、A307焊接工艺要点：高碳钢应先退火，方能焊接。采用结构钢焊条时，焊前必须预热250~3500C以上。焊后工件保温，立即送入炉中6500C保温，进行消除应力处理。工件厚度大，采用减少焊接内应力的措施，焊后锤击。11电站锅炉及压力容器的应用举例焊接方法产品名称钢材牌号工件厚度及直径接头形式焊接材料焊条电弧焊化工容器20gδ=20mmV形坡对接锅炉筒体、封头20gδ=10δ=20

省煤器20AΦ51*6.5埋弧焊容器筒体

20gδ=12、14、20膜式壁20A管子+20扁钢管子Φ44.5*5.5扁钢6*10812低碳钢产品焊接大壁厚输水管道

苏州工业园区输水管线所用钢管规格为Φ1400mm*14mm，材质为Q235A钢管，焊接时，根部焊道和回火焊道采用J425G（纤维素型向下焊焊条），填充焊道和盖面焊道使用J422焊条。2*2000t汽车纵梁压机

该压机为低碳钢厚板焊接结构，外形尺寸：800mm*1900mm*5995mm，上板为大厚度锻件，厚370mm。材质为30钢，在低碳钢中焊接性较差。采用国产药芯焊丝PK-YJ-507和PK-YJ-507Ni焊接。焊前在焊接接头附近局部预热40-500C,多道多层焊，焊后缓冷。大型储气罐

5*104m3储气罐的槽壁板，由中后板组成，呈敞口圆筒形，板厚6~18mm,材质为Q235A钢。采用立向下焊的CO2气体保护焊，焊丝为H08Mn2SiA、Φ1.2mm、CO2气体纯度99.9%以上。13低碳钢产品的焊接起重机主梁

1-5tLD型电动单梁起重机主梁材质为Q235B钢板，厚为5mm。采用CO2气体保护焊，焊丝为H08MnSiA，CO2气体纯度>99.5%以上。压缩机曲轴箱体工作压力为60MPa的压缩机运转中，箱体出现大裂纹，总长2.7m，深30mm。该设备从意大利进口，箱体材质为意大利UNIC15，相当于我国优质碳素结构钢15钢。焊接选用J427焊条，焊接质量良好。低碳钢的高频感应焊接

自行车车架纵缝管材的制造。空腹钢窗将钢带先经高频焊制成圆管，再经异型轧辊轧成所需异型截面。14中碳钢产品的焊接中碳钢的焊条电弧焊

一根45号钢、Φ75mm的机轴，采用焊接办法接长。焊前接头处开成坡口，预热2000C，采用E5015焊条焊接。保持层间温度200，焊后立即消除应力，T=650℃‡5℃、2.5h，接着缓冷，24h以后打开取出。CO2气体保护焊

工件为锻压机的对击锤头，工况条件恶劣，承受250kJ的巨大冲击载荷。锤头材质为35铸钢，σb>490MPa,σs>

275MPa。使用过程中，锤头滑道板断裂，共四道通长裂纹，总长约6。如用焊条电弧焊，需焊条2吨，约1个月，劳动强度也大。选用CO2气体保护焊，焊丝为H08Mn2SiA，其熔敷金属的σbσs皆为匹配。15高碳钢产品的焊接当前，一些城市正在修建钢索斜拉桥，其斜拉钢索即高碳钢材料。例如，某钢索斜拉桥的钢索直径为146mm，是由许多直径为7mm的80号优质高碳钢丝拧绞而成，每根斜拉钢索很长，安装钢索时必须用大力将钢索拉紧，才能保证桥的安全，这又要事先在钢索端头，以对接方式焊上一个高碳钢拉紧接头。这些钢索焊前必须在较高温度下预热，采用强度级别比钢索低的焊条进行焊接，焊时保持与预热温度相同的层间温度，焊后缓冷。16碳钢产品的钎焊在碳钢与其他金属连接，或者碳钢复杂件、精密工件，或者在防止焊接变形要求很高情况下，钎焊有其独特优越性。制造第十一届亚洲运动会的中国自行车队赛车，用“883钎剂”钎焊自行车车架。汕头海湾大桥的悬索主缆，钢丝与钢丝之间需要固定，选用了氧炔焰火焰钎焊。钎料为HS222铁黄铜钎焊丝，熔剂为CJ301气焊熔剂，预热温度750oC。北京型及东风7型内燃机车的热交换器冷却管与管板焊接处必须气密，采用了钎焊方法。冷却管为纯铜，管板为Q235A钢。管板的钎焊面先堆焊0.5mm~1mm厚的黄铜。钎料采用BC