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1、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0.12-0.200.200.551.20-1.900.0450.045-（2）力学性能分析：表2表2 16MnR 力学成分b(Mpa)s(Mpa)5（%）冲击试验板厚mm温度AkvJ510-6403452120316-16（3）焊接性分析16
2、MnR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b510s345，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
3、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b(Mpa)s(Mpa)（%）断面收缩率（%）Ak(J*cm2)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(1)焊前对坡口及附近10
4、mm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：机械清理 a.钢丝刷 b.砂轮磨 c.喷丸处理 化学法 a.汽油除油 b。酸除氧化皮 c.碱除油 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70150保温1.5h，碱性焊条取300400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
5、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150C。常见16Mn预热情况如下表：4 表4：16Mn钢预热情况如下40mm 预热100-150预热100-150 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
6、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20500A。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： 弧焊变压器BX1330，它结构简单，成本的，维修方便，效率高成本低，没有磁偏吹。 弧焊整流器AX320，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AX320.（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5090V。 （4）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
7、，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100450，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
8、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E5015。 （3）点固焊焊缝短，冷却快。因此定位焊时电流要比焊接时大10% 。 （4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1.5mm。 5.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
9、只是预防变形的一种。（2）预防变形的方法有：预留加工余量。合理的装配工艺顺序。刚性固定法。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：锤击法。 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()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
10、比酸性小。立，仰焊时比平焊时小。如：12mm板打底焊选3.2mm，填充，盖面选择4.0mm。表5 焊条直径的选择工件厚度/mm234-56-1213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
11、-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=12mm，和焊条直径d=4.0mm来确定。即n=/d。12mm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=(0.250.5)d选择。5.焊接速
12、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
13、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24mm.（2）直击法：焊条与工件垂直撞击，电弧引燃后将其迅速提起24mm，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：(1)渗合金1(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
