不锈钢氮化处理后如何消氢

1. 常见点焊焊接缺陷及防止措施

点焊所焊接缺陷最根本主要是认知问题。点焊焊接工艺应当同主焊完全一样。防止措施也应当同主焊焊缝一样

2. 5A合金钢的简介有什么样的力学性能有无磁性相对应牌号有什么样的用途3A不锈钢的状态是什么样的

低合金钢的焊接工艺分析
参考文献：
焊接冶金学-材料焊接性 机械工业出版社 李亚江
金属焊接性基础 化学工业出版社 孟庆森
金属学与惹出了 机械工业出版社 崔忠圻 覃耀春
金属工艺学 哈尔滨工业大学出版社 邢忠文 张学仁
金属材料焊接工艺 机械工业出版社 李荣雪
金属材料焊接工艺 化学工业出版社 雷玉成
结构钢的焊接 冶金工业出版社 荆洪阳（译）
1．低合金钢的发展和应用
随着科学的发展和技术的进步，焊接结构设计日趋向高参数、轻量化及大型化发展，对钢材的性能提出可越来越高的要求。低合金钢由于性能优异和经济效益显著，在焊接结构中得到了越来越广泛的应用。
低合金钢的发展大体经历了三个阶段。20世纪20年代以前，工程上钢结构的制造主要采用铆接，设计参数主要是抗拉强度。钢的强化主要是靠碳以及单一合金元素，如Mn、Si、Cr等，总质量分数达到2%~3%,甚至更高一些。20世纪20~60年代，钢结构制造中逐步采取了焊接技术，设计参数要考虑材料的屈服强度、韧性、和焊接性要求。为了防止焊接裂纹，刚的化学成分低碳多合金化发展方向，碳的质量分数一般在0.2%一下，含2~4个有利于焊接性的合金元素并铺以热处理强化等工艺措施。20世纪70年代以后，低合金高强度钢得到快速发展，钢中碳的质量分数降低到0.1%一下，有的钢向超低碳含量方向发展。Ti、V、Nb等合金微量元素逐步引起关注，而且像多元复合合金化方向发展。
现代低合金钢的重大进展，自20世纪70年代以来，世界范围内低合金高强度钢的发展进入了一个全新时期，以控制轧制技术和微合金化的冶金学为基础，形成了现代低合金高强度钢即微合金化钢的新概念。进入80年代，一个涉及广泛工业领域和专用材料门类的品种开发，借助于冶金工艺技术方面的成就达到了顶峰。在钢的化学成分—工艺—组织—性能的四位一体的关系中，第一次突出了钢的组织和微观精细结构的主导地位，也表明低合金钢的基础研究已趋于成熟，以前所未有的新的概念进行合金设计。
低合金钢的应用，低合金钢在建筑、桥梁。工程机械等产业不能得到广泛的应用。当合金钢用于桥梁、海上建筑和起重机械等重要焊接结构时，应根据结构的最低温度提出冲击韧度的要求。对于在大气环境下工作的低合金结构钢，冲击吸收功（0℃、V形缺口冲击试样）至少应达到27J的最对要求。
对于车辆、船舶、工程机械的运动结构，减轻自重可以节约能源，提出运载能力和工业效率。因此采用焊接性好的低碳调质钢可以促进工程结构向大量化、轻量化和高效能方向发展。由于壁厚减薄，重量减轻，从而减少了焊接工作量，为野外施工，吊装创造了条件。这类钢强韧性和综合性能好，可以大大提高设备的耐用性，延长期使用寿命。WCF-80钢是我国继WCF-62之后开发的焊接裂纹敏感性小的高强度焊接结构钢，这种钢具有很高的抗冷裂纹和低温韧性，主要用于大型水电站、石化和露天煤矿等。
抗拉强度700MPa的低碳调质钢又较好的缺口冲击韧度，可用于低温下服役的焊接结构，如露天煤矿的大型挖掘机及电动轮自卸车等。抗拉强度800MPa低碳调质钢主要用于工程机械、矿山机械的制造中，如推土机、工程起重机、重型汽车和牙轮钻机等。抗拉强度10000MPa以上的低碳调质钢主要用于工程机械高强耐磨件、核动力装置及航海航天装备上。
2．低碳钢简介
低合金钢是在碳素钢的基础上添加一定量的合金化元素而成，其合金元素的质量分数一般不超过5%，用以提高钢的强度并保证其具有一定的塑性和韧性，或使钢具有某些特殊性能，如耐低温、耐高温或耐腐蚀等。常用来制作焊接结构的低合金钢可分为高强度钢、低温用钢、耐腐蚀用钢及珠光体耐热钢四种。其中高强度钢应用最广泛，按钢材的屈服强度及使用时的热处理状态又可分以下三种：
a. 在热轧、控冷控轧及正火（或正火加回火）状态下焊接和使用，屈服强度为295～490MPa的低合金高强度结构钢。
b. 在调质状态下焊接和使用的，屈服强度为490～980Mpa的低碳低合金调质钢。
c. w（C）为0.25～0.50％，屈服强度为880～1176Mpa的中碳调质钢。
标准中钢的分类是按照钢的力学性能划分的。钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音字母Q、屈服点数值、质量等级符号三个部分按顺序排序排列。按照钢的屈服强度，低合金高强度钢分5个强度等级，分别是295MPa、345MPa、390MPa、420MPa及460MPa。每个强度等级又根据冲击吸收功要求分成A、B、C、D、E、5个质量等级，分别代表不同的冲击韧性要求。
低合金高强钢中W（c）一般控制在0.20%以下，为了确保钢的强度和韧性，通过添加适量的Mn、Mo等合金元素及V、Nb、Ti、Al、等微合金化元素，配合适当的轧制工艺或热处理工艺来保证钢材具有优良的综合力学性能。由于低合金高强度钢具有良好的焊接性、优良的可成形性及较低的制造成本，因此，被广泛地用于压力容器、车辆、桥梁、建筑、机械、海洋结构、船舶等制造中，已成为大型焊接结构中最主要的结构材料之一。
低合金高强钢的强化机理与碳素钢不同，碳素钢主要通过钢中的碳含量形成珠光体、贝氏体和马氏体来达到强化；而低合金高强钢的强化主要是通过晶粒细化、沉淀硬化及亚结构的变化来实现。
屈服强度为295～390MPa的低合金钢大多属于热轧钢，是靠合金元素锰的固溶强化获得高强度。如Q345，当Q345钢作为低温压力容器用钢或厚板结构时，为改善低温韧性，也可在正火处理后使用。Q345、Q390等微合金化低合金钢是在Q345钢基础上，加入少量可细化晶粒和沉淀强化的Nb（0.015%~0.06%）或V（0.02%~0.20%）。这些钢在热轧状态下性能不稳定，正火处理使其晶粒细化和碳化物均匀弥散析出，从而获得高的塑性和韧性。所以Q345、Q390钢在正火状态下使用更为合理。
屈服强度大于390MPa的低合金钢一般需要在正火或正火加回火状态下使用，如Q420等。正火处理后形成的碳、氮化合物以细小质点从固溶体沉淀析出，在提高钢材强度的同时，保证具有一定的塑性和韧性。随着钢材强度的进一步提高，钢中需要加入一定量Mo，Mo不仅可以细化组织、提高强度，而且还可提高钢材的中温性能。
低合金高强度钢按其用途还可分为：锅炉用钢、管线用钢、容器用钢、造船用钢及桥梁用钢等，此外，在正火钢中，还有具有良好的抗层状撕裂性能Z向钢，主要用于海上采油平台、核反应堆及潜艇等大型厚板结构。
3． 下面主要介绍低合金高强度钢的焊接性
低合金高强度钢含有一定量的合金元素及微合金化元素，其焊接性与碳钢有差别，主要是焊接热影响区组织与性能的变化对焊接热输入较敏感，热影响区淬硬倾向增大，对氢致裂纹敏感性较大，含有碳、氮化合物形成元素的低合金高强度钢还存在再热裂纹的危险等。只有在掌握各种不同低合金高强度钢焊接性特点和规律的基础上，才能制订正确的焊接工艺，保证低合金高强度钢的焊接质量。
1）焊接热影响区组织和性能
依据焊接热影响区被加热的峰值温度不同，焊接热影响区可分为熔合区（1350～1450℃）、粗晶区（1000～1300℃）、细晶区（800～1000℃）、不完全相变区（700～800℃）及回火区（500～700℃）。不同部位热影响区组织与性能取决于钢的化学成分和焊接时加热和冷却的速度。对于某些低合金高强钢，如果焊接冷却速度控制不当，焊接热影响区局部区域将产生淬硬或脆性组织，导致抗裂性或韧性降低。
低合金高强度钢焊接时，热影响区中被加热到1100℃以上的粗晶区及加热温度为700～800℃的不完全相变区是焊接接头的两个薄弱区。热轧钢焊接时，如果焊接热输入过大，粗晶区将因晶粒严重长大或出现魏氏组织等而降低韧性；如果焊接热输入过小，由于粗晶区组织中马氏体比例增大而降低韧性。正火钢焊接时，粗晶区组织性能受焊接热输入的影响更为显著。焊接热影响区的不完全相变区，在焊接加热时，该区域内只有部分富碳组元发生奥氏体转变，在随后的焊接冷却过程中，这部分富碳奥氏体将转变成高碳孪晶马氏体，而且这种高碳马氏体的转变终了温度（Mf）低于室温，相当一部分奥氏体残留在马氏体岛的周围，形成所谓的M－A组元。M－A组元的形成是该区域的组织脆化的主要原因。防止不完全相变区组织脆化的措施是控制焊接冷却速度，避免脆硬的马氏体产生。
焊接热影响区软化是控轧控冷钢焊接时遇到的主要问题，当采用埋弧焊、电渣焊及闪光对焊等高热输入焊接工艺方法时，控轧控冷钢焊接热影响区软化问题变得非常突出。焊接热影响区的软化使焊接接头强度明显低于母材，给焊接接头的疲劳性能带来损害。另外，焊接热输入还影响控轧控冷钢热影响区的组织和韧性，当采用较小的热输入焊接时，由于焊接冷却速度较快，焊接热影响区获得下贝氏体组织，具有较优良的韧性，而随着焊接热输入的增加，焊接冷却速度降低，焊接热影响区获得上贝氏体或侧板条铁素体组织，韧性显著降低。
2）热应变脆化
在自由氮含量较高的C－Mn系低合金钢中，焊接接头熔合区及最高加热温度低于Ac1的亚临界热影响区，常常有热应变脆化现象。一般认为，这种脆化是由于氮、碳原子聚集在位错周围，对位错造成钉扎作用所造成的。热应变脆化容易在最高加热温度范围200～400℃的亚临界热影响区产生。如有缺口效应，则热应变脆化更为严重，熔合区常常存在缺口性质的缺陷，当缺陷周围受到连续的焊接热应变作用后，由于存在应变集中和不利组织，热应变脆化倾向就更大，所以热应变脆化也容易发生在熔合区。在《国产低合金结构钢Q345和Q420焊接区热应变脆化研究》论文中分析了Q345和Q420钢的热应变脆化，发现Q345钢具有较大的热应变脆化倾向。分析认为，Q420钢中的V与N形成氮化物，从而降低热应变脆化倾向，而Q345钢中不含有氮化物形成元素。试验还发现，有热应变脆化的Q345钢经600℃×1h退火处理后，韧性得到很大恢复。
3）冷裂纹敏感性
焊接氢致裂纹（通常称焊接冷裂纹或延迟裂纹）是低合金高强度钢焊接时最容易产生，而且是危害最为严重的工艺缺陷，它常常是焊接结构失效破坏的主要原因。低合金高强度钢焊接时产生的氢致裂纹主要发生在焊接热影响区，有时也出现在焊缝金属中。根据钢种的类型、焊接区氢含量及应力水平的不同，氢致裂纹可能在焊后200℃以下立即产生，或在焊后一段时间内产生。
大量研究表明，当低合金高强度钢焊接热影响区中产生淬硬的M或M＋B＋F组织时，对氢致裂纹敏感；而产生B或B＋F组织时，对氢致裂纹不敏感。热影响区最高硬度可被用来粗略的评定焊接氢致裂纹敏感性。对一般低合金高强度钢，为防止氢致裂纹的产生，焊接热影响区硬度应控制在350HV以下。热影响区淬硬倾向可以采用碳当量公式加以评定。
强度级别较低的热扎钢，由于其合金元素含量少，钢的淬硬倾向比低碳钢稍大。如Q345钢、15MnV钢焊接时，快速冷却可能出现淬硬的马氏体组织，冷裂倾向增大。但由于热轧钢的碳当量比较低，通常冷裂倾向不大。但在环境温度很低或钢板厚度大时应采取措施防止冷裂纹的产生。
控轧控冷钢碳含量和碳当量都很低，其冷裂纹敏感性较低。除超厚焊接结构外，490MPa级的控轧控冷钢焊接，一般不需要预热。
正火钢合金元素含量较高，焊接热影响区的淬硬倾向有所增加。对强度级别及碳当量较低的正火钢，冷裂倾向不大。但随着强度级别及板厚的增加，其淬硬性及冷裂倾向都随之增大，需要采取控制焊接热输入、降低含氢量、预热和及时后热等措施，以防止冷裂纹的产生。
4）热裂纹敏感性
与碳素钢相比，低合金高强度钢的w（C）、w（S）较低，且w（Mn）较高，其热裂纹倾向较小。但有时也会在焊缝中出现热裂纹，如厚壁压力容器焊接生产中，在多层多道埋弧焊焊缝的根部焊道或靠近坡口边缘的高稀释率焊道中易出现焊缝金属热裂纹；电渣焊时，如母材含碳量偏高并含Nb时，电渣焊焊缝可能出现八字形分布的热裂纹。另外，焊接热裂纹也常常在低碳的控轧控冷管线钢根部焊缝中出现，这种热裂纹产生的原因与根部焊缝基材的稀释率大及焊接速度较快有关。采用Mn：Si含量较高的焊接材料，减小焊接热输入，减少母材在焊缝中的熔合比，增大焊缝成形系数（即焊缝宽度与高度之比），有利于防止焊缝金属的热裂纹。
5）再热裂纹敏感性
低合金钢焊接接头中的再热裂纹亦称消除应力裂纹，出现在焊后消除应力热处理过程中。再热裂纹属于沿晶断裂，一般都出现在热影响区的粗晶区，有时也在焊缝金属中出现。其生产与杂质元素P、Sn、Sb、As在初生奥氏体晶界的偏聚导致的晶界脆化有关，也与V、Nb等元素的化合物强化晶内有关。
6）层状撕裂倾向
大型厚板焊接结构（海洋工程、核反应堆及船舶等）焊接时，如在钢材厚度方向承受较大的拉伸应力，可能沿钢材轧制方向发生阶梯状的层状撕裂。这种裂纹常出现于要求熔透的角接接头或丁字接头中。选用抗层状撕裂钢；改善接头型式以减缓钢板Z向的应力应变；在满足产品使用要求的前提下，选用强度级别较低的焊接材料或采用低强焊材预堆边；采用预热及降氢等措施都有利于防止层状撕裂。
4．具体焊接工艺，主要是Q345钢焊接工艺介绍
一、材料介绍
（1）材料化学成分和力学性能分析
表1Q345(16Mn)的材料化学成分

钢号 化学成分
备注
C Si Mn S P Cr Mo V Ni
Q345 ≤0.2 ≤0.55 1.00～1.60 ≤0.045 ≤0.045 _ _ 0.02～
0.15 _
表2 Q345(16Mn)的材料力学性能[2]

钢号 力学性能
备注
δb/MPa δs/MPa δ(%) AKV /J
Q345A 470～630 345 21 _ GB/T1S91—94
（2）Q345钢的焊接特点
碳当量(Ceq)的计算：
Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5
计算Ceq=0.49%，大于0.45%，可见Q345钢焊接性能不是很好，需要在焊接时制定严格的工艺措施。
（3）Q345钢在焊接时易出现的问题
1. Q345钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。
2. Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。
二、焊接施工流程
坡口准备→点固焊→预热→里口施焊→背部清根（碳弧气刨）→外口施焊 →里口施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验（焊缝质量一级合格）
三、焊接工艺参数的选择
通过对Q345钢的焊接性分析，制定措施如下：
1. 焊接材料的选用：
根据产品对焊缝性能要求选择焊接材料，低合金高强度钢焊接材料的选择首先应保证焊缝金属的强度、塑性、韧性达到产品的技术要求，同时还应该考虑抗裂性及焊接生产效率等。由于低合金高强度氢致裂纹敏感性较强，因此，选择焊接材料时应优先采用低氢焊条和碱度适中的埋弧焊焊剂。焊条、焊剂使用前应按制造厂或工艺规程规定进行烘干。焊缝金属强度过高，将导致焊缝韧性、塑性以致抗裂性能的下降，从而降低焊接结构生产及使用的安全性，这对与焊接接头的韧性要求高，且基材的抗裂性差的低合金钢结构的焊接尤为重要。为了保证焊接接头具有与母材相当的冲击韧性，正火钢与控轧控冷钢焊接材料优先选用高韧性焊材，配以正确的焊接工艺以保证焊缝金属和热影响区具有优良的冲击韧性。海洋工程、超高强钢壳体及压力容器选用的焊接材料，还应保证焊缝金属具有相应的低温、高温及耐蚀等特殊性能。由于Q345钢的冷裂纹倾向较大，应选用低氢型的焊接材料，同时考虑到焊接接头应与母材等强的原则，选用E5015 （J507）型电焊条。
2. 坡口形式：

采用同一焊接材料焊同一钢种时，如过坡口形式不同，则焊缝性能各异。如用HJ431焊剂进行Q345钢埋弧焊不开坡口直边对接焊时，由于母材溶入焊缝金属较多，此时采用合金成分较低的H08A焊丝配合HJ431，即可满足焊缝力学性能要求；但如焊接Q345钢厚板开坡口对接接头时，如仍用 H08—HJ431组合，则因母材熔合比小，而使焊缝强度偏低，此时应采用合金成分较高的H08MnA、H10Mn2等焊丝与HJ431组合。角接接头焊接时冷却速度要大于对接接头，因此Q345钢角接时，应采用合金成分较低的H08A焊丝与HJ431焊剂组合，以获得综合力学性能较好的焊缝金属；如采用合金成分偏高的H08MnA或H10Mn2焊丝，则该角焊缝的塑性偏低。
3.焊接方法的选择：
低合金高强度钢可采用焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、气电立焊、电渣焊等所有常用的熔焊及压焊方法焊接。具体选用何种焊接方法取决于所焊产品的结构、板厚、堆性能的要求及生产条件等。其中焊条电弧焊、埋弧焊、实心焊丝及药芯焊丝气体保护电弧焊是常用的焊接方法。对于氢致裂纹敏感性较强的低合金高强度钢的焊接，无论采用那种焊接工艺，都应采取低氢的工艺措施。厚度大于100mm低合金高强度钢结构的环形和长直线焊缝，常常采用单丝或双丝载间隙埋弧焊。当采用高热输入的焊接工艺方法，如电渣焊、气电立焊及多丝埋弧焊焊接低合金高强度钢时，在使用前应对焊缝金属和热影响区的韧性能够满足使用要求。Q345钢焊接时可采用电弧焊、CO 气体保护焊和电渣焊，但本次设计采用手工电弧焊。
4．焊接热输入的控制：
焊接热输入的变化将改变焊接冷却速度，从而影响焊缝金属及热影响区的组织组成，并最终影响焊接接头的力学性能及抗裂性。屈服强度不超过500MPa的低合金高强度钢焊缝金属，如能获得细小均匀针状铁素体组织，其焊缝金属则具有优良的强韧性。而针状铁素体组织的形成需要控制焊接冷却速度。因此为了确保焊缝金属的韧性，不宜采用过大的焊接热输入。焊接操作上尽量不用横向摆动和挑弧焊接，推荐采用多层窄焊道焊接。
热输入对焊接热影响区的抗裂性及韧性也有显著的影响。低合金高强度热影响区组织的脆化或软化都与焊接冷却速度有关。由于低合金高强度钢的强度及板厚范围都较宽，合金体系及合金含量差别较大，焊接时钢材的状态各不相同，很难对焊接热输入作出统一的规定。各种低合金高强度钢焊接时应根据其自身的焊接性特点，结合具体的结构形式及板厚，选择合适的焊接热输入。与正火或正火加回火钢及控轧控冷钢相比，热轧钢可以适应较大的焊接热输入。含碳量较低的热轧钢（09Mn2、09MnNb等）以及含碳量偏下限的16Mn钢焊接时，焊接热输入没有严格的限制。因为这些钢焊接热影响区的脆化及冷裂纹倾向较小。但是，当焊接含碳量偏上限的16Mn钢时，为降低淬硬倾向，防止冷裂纹的产生，焊接热输入应偏大一些。
碳及合金元素含量较高、屈服强度为490MPa的正火钢，如18MnMoNb等。选择热输入时既要考虑钢种的淬硬倾向，同时也要兼顾热影响区粗晶区的过热倾向。一般为了确保热影响区的韧性，应选择较小的热输入，同时采用低氢焊接方法配合适当的预热或及时的焊后消氢处理来防止焊接冷裂纹的产生。Q345钢的含碳量和碳当量均较低，对氢致裂纹不敏感，为了防止焊接热影响区的软化，提高热影响区韧性，应采用较小的热输入焊接，使焊接冷却时间t8/5控制在10s以内为佳。
5．焊接接头的力学性能
焊缝金属和热影响区的力学性能是影响街头使用可靠性的基本性能，而其中强度与韧性又是关键的考核因素，特别是对合金结构钢街头更为重要，几种典型热轧及正火钢焊接接头的力学性能见下表。
钢种

焊接工艺 焊缝金属性能 过热区

/MPa
/MPa
（%）
ψ
（%） /J.cm
-20℃ -40℃
-20℃ -40℃
Q345 埋弧焊（δ=16mm，V形对接）H08MnA+HJ250焊态 504 351 30.2 65.3 166 121 175
埋弧焊（δ=12mm，I形对接）H08MnA+HJ431焊态 576 400 30.7 67 84 33q 73
CO 气体保护焊H08Mn2SiA焊态 540 390 24 61 78

6．焊接电流：
为了避免焊缝组织粗大，造成冲击韧性下降，必须采用小规范焊接。具体措施为：选用小直径焊条、窄焊道、薄焊层、多层多道的焊接工艺（焊接顺序如图一所示）。焊道的宽度不大于焊条的3倍，焊层厚度不大于5mm。第一层至第三层采用Ф3.2电焊条，焊接电流100-130A；第四层至第六层采用Ф4.0的电焊条，焊接电流120-180A。
7．预热温度：预热及焊道层间温度:
1）预热温度
预热可以控制焊接冷却速度，减少或避免热影响区中淬硬马氏体的产生，降低热影响区硬度，同时预热还可以降低焊接应力，并有助于氢从焊接接头的逸出。因此，预热是防止低合金高强度钢焊接氢致裂纹产生的有效措施。但预热常常恶化劳动条件，使生产工艺复杂化，不合理的、过高的预热和焊道间温度还会损害焊接接头的性能。因此，焊前是否需要预热及合理的预热温度，都需要认真考虑或通过试验确定。
预热温度的确定取决于钢材的成分（碳当量）、板厚、焊件结构形状和拘束度、环境温度以及所采用的焊接材料的含量等。随着钢材碳当量、板厚、结构拘束度、焊接材料的含氢量的增加和环境温度的降低，焊前预热温度要相应提高。对于厚板多道多层焊，为了促进焊接区氢的逸出，防止焊接过程中氢致裂纹的产生，应控制焊道间温度不低于预热温度和进行必要的中间消氢热处理。因此下图标为Q345的预热条件
板厚（mm） 不同气温条件下的预热温度
≤10 不低于－26 oC不预热
10～16 不低于－10oC不预热，低于－10oC预热100oC～150oC
16～14 不低于－5oC不预热，低于－5oC预热100oC～150oC
25～40 不低于0oC不预热，低于0oC预热100oC～150oC
≥40 均预热100oC～150oC
2）层间温度
层间温度过高会引起热影响区晶粒粗大，使焊缝强度及低温冲击韧性下降。如低于预热温度则可能在焊接过程中产生裂纹。因此规定道间温度不得低于预热温度，最高不得大于某一界线的温度。而对于Q345的层间温度则选用：Ti≤400℃。
8．焊后热处理参数:
除了电渣焊由于接头区严重过热而需要进行正火处理外，其他焊接条件应根据使用要求来判断是佛需要焊后热处理。低碳合金高强度钢中热轧钢和正火钢不需要焊后热处理，但对要求抗应力腐蚀的焊接机构、低温下使用的焊接结构和板厚结构等，焊后需要进行消除应力的高温回火。确定焊后回火温度的原则：
1） 不要超过木材原来的回火温度，以免影响母材本身的性能。
2） 对于回火脆性材料，要避开出现回火脆性的温度区间。例如，对含V或V+Mo的低合金钢，回火时应提高冷却速度，避免在600℃左右的温度区间停留时间过长，以免因V的二次碳化物析出而造成脆化；
如焊后不能及时进行热处理，应立即在200~350℃保温2~6h，以便焊接区的氢扩散逸出。为了消除焊接应力，焊后应立即轻轻锤击焊缝金属表面，但这不是用于塑性较差的钢件。强度级别较高或重要的焊接结构件，应用机械方法修正焊缝外形，使其平滑过渡到母材，较小应力集中。Q345焊后热处理工艺参数见下表：
强度级别
δs/MPa 典型钢种 预热温度/℃ 焊后处理工艺

电弧焊 电渣焊
345 Q345 100~150
δ≥16mm 一般不进行
或600~650℃回火 900~930℃正火
600~650℃回火
当我们悬着电弧焊时，为了降低焊接残余应力，减小焊缝中的氢含量，改善焊缝的金属组织和性能，在焊后应对焊缝进行热处理。热处理温度为：600-640℃，恒温时间为2小时（板厚40mm时），升降温速度为125℃/h 。
9．焊接过程：
1）焊前预热
在翼缘板焊接前，首先对翼缘板进行预热，恒温30分钟后开始焊接。 焊接的预热、层间温度、热处理由热处理控温柜自动控制，采用远红外履带式加热炉片，微电脑自动设定曲线和记录曲线，热电偶测量温度。预热时热电偶的测点距离坡口边缘15mm-20mm。
2）焊接
①为了防止焊接变形，每个柱接头采用二人对称施焊，焊接方向由中间向两边施焊。在焊接里口时（里口为靠近腹板的坡口），第一层至第三层必须使用小规范操作，因为它的焊接是影响焊接变形的主要原因。在焊接一至三层结束后，背面进行清根。在使用碳弧气刨清根结束后，必须对焊缝进行机械打磨，清理焊缝表面渗碳，露出金属光泽，防止表层碳化严重造成裂纹。外口焊接应一次焊完，最后再焊接里口的剩余部分。
② 当焊接第二层时，焊接方向应与第一层方向相反，以此类推。每层焊接接头应错开15-20mm。
③ 两名焊工在焊接时的焊接电流、焊接速度和焊接层数应保持一致。
④ 在焊接中应从引弧板开始施焊，收弧板上结束。焊接完成后割掉并打磨干净。
5．总结
通过对低碳钢的了解以及对Q345钢焊接工艺的研究，对其焊接工艺大体的认识，所以经过上面的叙述，对Q345的焊接工艺进行总结，如下表：
接头形式 焊件厚度/mm 焊缝次序（层次） 焊丝直径/mm 焊接电流/A 焊接电压/mm 焊机速度/
焊丝加焊剂
不开破口(双面焊) 8 正
反 4.0 550~580
600~650 34~36 34.5 H08A+HJ431
10~12 正
反 4.0 620~680
680~700 36~38 32 H08A+HJ431
V形坡口（双面焊）α=60°~70° 14~16 正
反 4.0 600~640
620~680 34~36 29.5 H08A+HJ431
18~20 正
反 4.0 680~700
700~720 36~38 27.5 H08MnA+HJ431
22~25 正
反 4.0 700~720
720~740 36~38 21.5 H08MnA+HJ431
T形接头不开坡口（双面焊） 16~18 （2） 4.0 600~650
680~720 32~34
36~38 34~38
24~29 H08A+HJ431
20~25 （2） 4.0 600~700
720~760 32~34
36~36 30~36
21~26 H08A+HJ431

3. 焊接缺陷的缺陷分类

1、外观缺陷：外观缺陷(表面缺陷)是指不用借助于仪器,从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。
A、咬边是指沿着焊趾,在母材部分形成的凹陷或沟槽, 它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。
咬边减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力,同时还会造成应力集中,发展为裂纹源。
矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。
B、焊瘤 焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出,冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯),焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。
焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径,可能造成流动物堵塞。
防止焊瘤的措施:使焊缝处于平焊位置,正确选用规范,选用无偏芯焊条,合理操作。
C、凹坑 凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。
凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时的凹坑称为弧坑),仰立、横焊时,常在焊缝背面根部产生内凹。
凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。
防止凹坑的措施:选用有电流衰减系统的焊机,尽量选用平焊位置,选用合适的焊接规范,收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动,填满弧坑。
D、未焊满 未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱,焊条过细,运条不当等会导致未焊满。
未焊满同样削弱了焊缝,容易产生应力集中,同时,由于规范太弱使冷却速度增大,容易带来气孔、裂纹等。
防止未焊满的措施:加大焊接电流,加焊盖面焊缝。
E、烧穿 烧穿是指焊接过程中,熔深超过工件厚度,熔化金属自焊缝背面流出,形成穿孔性缺。
焊接电流过大,速度太慢,电弧在焊缝处停留过久,都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大,钝边太小也容易出现烧穿现象。
烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷,它完全破坏了焊缝,使接头丧失其联接飞及承载能力。
选用较小电流并配合合适的焊接速度,减小装配间隙,在焊缝背面加设垫板或药垫,使用脉冲焊,能有效地防止烧穿。
F、其他表面缺陷:
(1)成形不良 指焊缝的外观几何尺寸不符合要求。有焊缝超高,表面不光滑,以及焊缝过宽,焊缝向母材过渡不圆滑等。
(2)错边指两个工件在厚度方向上错开一定位置,它既可视作焊缝表面缺陷,又可视作装配成形缺陷。
(3)塌陷 单面焊时由于输入热量过大,熔化金属过多而使液态金属向焊缝背面塌落, 成形后焊缝背面突起,正面下塌。
(4)表面气孔及弧坑缩孔。
(5)各种焊接变形如角变形、扭曲、波浪变形等都属于焊接缺陷O角变形也属于装配成形缺陷。
2、气孔和夹渣
A、气孔 气孔是指焊接时,熔池中的气体未在金属凝固前逸出,残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的,也可能是焊接冶金过程中反应生成的。
(1)气孔的分类气孔从其形状上分,有球状气孔、条虫状气孔;从数量上可分为单个气孔和群状气孔。群状气孔又有均匀分布气孔,密集状气孔和链状分布气孔之分。按气孔内气体成分分类,有氢气孔、氮气孔、二氧化碳气孔、一氧化碳气孔、氧气孔等。熔焊气孔多为氢气孔和一氧化碳气孔。
(2)气孔的形成机理常温固态金属中气体的溶解度只有高温液态金属中气体溶解度的几十分之一至几百分之一,熔池金属在凝固过程中,有大量的气体要从金属中逸出来。当凝固速度大于气体逸出速度时,就形成气孔。
(3)产生气孔的主要原因母材或填充金属表面有锈、油污等,焊条及焊剂未烘干会增加气孔量,因为锈、油污及焊条药皮、焊剂中的水分在高温下分解为气体,增加了高温金属中气体的含量。焊接线能量过小,熔池冷却速度大,不利于气体逸出。焊缝金属脱氧不足也会增加氧气孔。
(4)气孔的危害气孔减少了焊缝的有效截面积,使焊缝疏松,从而降低了接头的强度,降低塑性,还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹。
(5)防止气孔的措施a.清除焊丝,工作坡口及其附近表面的油污、铁锈、水分和杂物。b.采用碱性焊条、焊剂,并彻底烘干。c.采用直流反接并用短电弧施焊。d.焊前预热,减缓冷却速度。e.用偏强的规范施焊。
B、夹渣 夹渣是指焊后溶渣残存在焊缝中的现象。
(1)夹渣的分类a.金属夹渣:指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝之中,习惯上称为夹钨、夹铜。b.非金属夹渣:指未熔的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之中。冶金反应不完全,脱渣性不好。
(2)夹渣的分布与形状有单个点状夹渣,条状夹渣,链状夹渣和密集夹渣
(3)夹渣产生的原因a.坡口尺寸不合理;b.坡口有污物;c.多层焊时,层间清渣不彻底;d.焊接线能量小;e.焊缝散热太快,液态金属凝固过快;f.焊条药皮,焊剂化学成分不合理,熔点过高；g. 钨极惰性气体保护焊时,电源极性不当,电、流密度大, 钨极熔化脱落于熔池中。h.手工焊时,焊条摆动不良,不利于熔渣上浮。可根据以上原因分别采取对应措施以防止夹渣的产生。
(4)夹渣的危害点状夹渣的危害与气孔相似,带有尖角的夹渣会产生尖端应力集中,尖端还会发展为裂纹源,危害较大。
3、裂纹 焊缝中原子结合遭到破坏,形成新的界面而产生的缝隙称为裂纹。
A、.裂纹的分类
根据裂纹尺寸大小,分为三类1)宏观裂纹:肉眼可见的裂纹。(2)微观裂纹:在显微镜下才能发现。(3)超显微裂纹:在高倍数显微镜下才能发现,一般指晶间裂纹和晶内裂纹。
从产生温度上看,裂纹分为两类:
(1)热裂纹:产生于Ac3线附近的裂纹。一般是焊接完毕即出现,又称结晶裂纹。这种二裂纹主要发生在晶界,裂纹面上有氧化色彩,失去金属光泽。
(2)冷裂纹:指在焊毕冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹,一般是在焊后一段时间(几小时,几天甚至更长)才出现,故又称延迟裂纹。
按裂纹产生的原因分,又可把裂纹分为: (1)再热裂纹:接头冷却后再加热至500~700℃时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化的材料(如含Cr、Mo、V、Ti、Nb的金属)的焊接热影响区内的粗晶区,一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展,呈晶间开裂特征。
(3)层状撕裂主要是由于钢材在轧制过程中,将硫化物(MnS)、硅酸盐类等杂质夹在其中,形成各向异性。在焊接应力或外拘束应力的使用下,金属沿轧制方向的杂物开裂。
(4)应力腐蚀裂纹:在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。除残余应力或拘束应力的因素外,应力腐蚀裂纹主要与焊缝组织组成及形态有关。
B、.裂纹的危害裂纹,尤其是冷裂纹,带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理,选材不当的原因引起的以外,绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。
C、.热裂纹(结晶裂纹)
(1)结晶裂纹的形成机理热裂纹发生于焊缝金属凝固末期,敏感温度区大致在固相线附近的高温区,最常见的热裂纹是结晶裂纹,其生成原因是在焊缝金属凝固过程中,结晶偏析使杂质生成的低熔点共晶物富集于晶界,形成所谓液态薄膜,在特定的敏感温度区(又称脆性温度区)间,其强度极小,由于焊缝凝固收缩而受到拉应力,最终开裂形成裂纹。结晶裂纹最常见的情况是沿焊缝中心长度方向开裂,为纵向裂纹,有时也发生在焊缝内部两个柱状晶之间,为横向裂纹。弧坑裂纹是另一种形态的,常见的热裂纹。
热裂纹都是沿晶界开裂,通常发生在杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料气焊缝中
(2)影响结晶裂纹的因素
a合金元素和杂质的影响碳元素以及硫、磷等杂质元素的增加,会扩大敏感温度区,使结晶裂纹的产生机会增多。
b.冷却速度的影响冷却速度增大,一是使结晶偏析加重,二是使结晶温度区间增大,两者都会增加结晶裂纹的出现机会；
c.结晶应力与拘束应力的影响在脆性温度区内,金属的强度极低,焊接应力又使这飞部分金属受拉,当拉应力达到一定程度时,就会出现结晶裂纹。
(3)防止结晶裂纹的措施a.减小硫、磷等有害元素的含量,用含碳量较低的材料焊接。b.加入一定的合金元素,减小柱状晶和偏析。如铝、锐、铁、镜等可以细化晶粒。,c.采用熔深较浅的焊缝,改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝表面而不存在于焊缝中。d.合理选用焊接规范,并采用预热和后热,减小冷却速度。e.采用合理的装配次序,减小焊接应力。
D、.再热裂纹
(1)再热裂纹的特征
a.再热裂纹产生于焊接热影响区的过热粗晶区。产生于焊后热处理等再次加热的过程中。
b.再热裂纹的产生温度:碳钢与合金钢550~650℃奥氏体不锈钢约300℃
c.再热裂纹为晶界开裂(沿晶开裂)。
d.最易产生于沉淀强化的钢种中。
e.与焊接残余应力有关。
(2)再热裂纹的产生机理
a.再热裂纹的产生机理有多种解释,其中模形开裂理论的解释如下:近缝区金属在高温热循环作用下,强化相碳化物(如碳化铁、碳化饥、碳化镜、碳化错等)沉积在晶内的位错区上,使晶内强化强度大大高于晶界强化,尤其是当强化相弥散分布在晶粒内时, 阻碍晶粒内部的局部调整,又会阻碍晶粒的整体变形,这样,由于应力松弛而带来的塑性变形就主要由晶界金属来承担,于是,晶界应力集中,就会产生裂纹,即所谓的模形开裂。
(3)再热裂纹的防止a.注意冶金元素的强化作用及其对再热裂纹的影响。b.合理预热或采用后热,控制冷却速度。c.降低残余应力避免应力集中。d.回火处理时尽量避开再热裂纹的敏感温度区或缩短在此温度区内的停留时间。
E、.冷裂纹.
(1)冷裂纹的特征a.产生于较低温度,且产生于焊后一段时间以后,故又称延迟裂纹。b.主要产生于热影响区,也有发生在焊缝区的。c.冷裂纹可能是沿晶开裂,穿晶开裂或两者混合出现。d.冷裂纹引起的构件破坏是典型的脆断。
(2)冷裂纹产生机理a.淬硬组织(马氏体)减小了金属的塑性储备。b.接头的残余应力使焊缝受拉。c.接头内有一定的含氢量。
含氢量和拉应力是冷裂纹(这里指氢致裂纹)产生的两个重要因素。一般来说,金属内部原子的排列并非完全有序的,而是有许多微观缺陷。在拉应力的作用下,氢向高应力区(缺陷部位)扩散聚集。当氢聚集到一定浓度时,就会破坏金属中原子的结合键,金属内就出现一些微观裂纹。应力不断作用,氢不断地聚集,微观裂纹不断地扩展,直致发展为宏观裂纹,最后断裂。决定冷裂纹的产生与否,有一个临界的含氢量和一个临界的应力值o当接头内氢的浓度小于临界含氢量,或所受应力小于临界应力时,将不会产生冷裂纹(即延迟时间无限长)。在所有的裂纹中,冷裂纹的危害性最大。
(3)防止冷裂纹的措施a.采用低氢型碱性焊条,严格烘干,在100~150℃下保存,随取随用。b.提高预热温度,采用后热措施,并保证层间温度不小于预热温度,选择合理的焊接规范,避免焊缝中出现洋硬组织c.选用合理的焊接顺序,减少焊接变形和焊接应力d.焊后及时进行消氢热处理。
4、未焊透 未焊透指母材金属未熔化,焊缝金属没有进入接头根部的现象。
A、产生未焊透的原因(1)焊接电流小,熔深浅。(2)坡口和间隙尺寸不合理,钝边太大。(3)磁偏吹影响。(4)焊条偏芯度太大(5)层间及焊根清理不良。
B、.未焊透的危害 未焊透的危害之一是减少了焊缝的有效截面积,使接头强度下降。其次,未焊透焊透引起的应力集中所造成的危害,比强度下降的危害大得多。未焊透严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源,是造成焊缝破坏的重要原因。未焊透引起的应力集中所造成的危害,比强度下降的危害大得多。未焊透严重降低焊缝的疲劳强度。未焊透可能成为裂纹源,是造成焊缝破坏的重要原因。
C、未焊透的防止 使用较大电流来焊接是防止未焊透的基本方法。另外,焊角焊缝时,1用交流代替直流以防止磁偏吹,合理设计坡口并加强清理,用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的产生。
5、未熔合 未熔合是指焊缝金属与母材金属,或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。按其所在部位,未熔合可分为坡口未熔合,层间未熔合根部未熔合三种。
A、.产生未熔合缺陷的原因(1)焊接电流过小;(2)焊接速度过快;(3)焊条角度不对;(4)产生了弧偏吹现象;旺,(5)焊接处于下坡焊位置,母材未熔化时已被铁水覆盖;(6)母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。
B、未熔合的危害 未熔合是一种面积型缺陷,坡口未熔合和根部未熔合对承载截面积的减小都非常明显,应力集中也比较严重,其危害性仅次于裂纹。
C、.未熔合的防止 采用较大的焊接电流,正确地进行施焊操作,注意坡口部位的清洁。
6、其他缺陷
(1)焊缝化学成分或组织成分不符合要求: 焊材与母材匹配不当,或焊接过程中元素烧损等原因,容易使焊缝金属的化学成份发生变化,或造成焊缝组织不符合要求。这可能带来焊缝的力学性能的下降,还会影响接头的耐蚀性能。
(2)过热和过烧: 若焊接规范使用不当,热影响区长时间在高温下停留,会使晶粒变得粗大,即出现过热组织。若温度进一步升高,停留时间加长,可能使晶界发生氧化或局部熔化,出现过烧组织。过热可通过热处理来消除,而过烧是不可逆转的缺陷。
(3)白点:在焊缝金属的拉断面上出现的象鱼目状的白色斑,即为自点F白点是由于氢聚集而造成的,危害极大。