⑴ 经渗碳热处理的钢件与45#钢焊接时焊缝开裂的问题如何解决
一、焊接时低合金钢出现焊接问题
强度级别较低的低合金高强钢,如300~400MPa级,由于钢中合金元素含量较少,其焊接性良好,接近于低碳钢。随着钢中合金元素的增加,强度级别提高,钢的焊接性也逐渐变差,出现的主要问题是:
1、热影响区的淬硬倾向 含碳时较少、强度级别较低的钢种,如09Mn2、09Mn2Si、09MnV钢等,淬硬倾向很小。随着强度级别的提高,淬硬倾向也开始加大,如16Mn、15MnV钢焊接时,快速度冷却会导致在热影响区出现马氏体组织。
2、冷裂纹 低合金高强钢焊接时,热影响区的冷裂纹倾向加大,并且这种冷裂纹往往具有延迟的性质,危害性很大。例如,材料为18MnMoNb钢壁厚 115mm 的一大型容器,由于预热温度不够,焊后在热影响区形成大量冷裂纹。
低合金高强钢的定位焊缝很容易开裂,其原因是由于焊缝尺寸小、长度短、冷却速度快,这种开裂属于冷裂纹性质。
3、热裂纹 一般情况下,强度等级为294~392MPa的热轧、正火钢,热裂倾向较小,但在厚壁压力容器的高稀释率焊道(如根部焊道或靠近坡口边缘的多层埋弧焊焊道)中也会出现热裂纹。电渣焊时,若母材的含碳量偏高并含镍时,电渣焊缝中可能会出现呈八字形分布的热裂纹。
强度等级为800~1176MPa的中碳调质钢(如30CrMnSiA钢),焊接时热裂的敏感性较大。
4、粗晶区脆化 热影响区中被加热至 1100℃ 以上的粗晶区,当焊接线能量过大时,粗晶区的晶粒将迅速长大或出现魏氏组织而使韧性下降,出现脆化段。
13 试述低合金高强钢焊接时的主要工艺措施。
⑴预热 预热是防止裂纹的有效措施,并且还有助于改善接头性能。但预热会恶化劳动条件,使生产工艺复杂化,过高的预热温度还会降低接头韧性。因此,焊前是否需要预热以及预热温度的确定应根据钢材的成分(碳当量)、板厚、结构形状、刚度大小以及环境温度等决定。
⑵焊接线能量的选择 含碳低的热轧钢(09Mn2、09MnNb钢等)以及含碳量偏下限的16Mn钢焊接时,因为这些钢的冷裂淬硬、脆化等倾向小,所以对焊接线能量没有严格的限制。焊接含碳量偏高的16Mn钢时,为降低淬硬倾向,焊接线能量应偏大一点。对于含V、Nb、Ti的钢种,为降低热影响区粗晶脆化所造成的不利影响,应选择较小的焊接线能量。如15MnVN钢的焊接线能量应控制在40~45kJ/cm以下。
对于碳及合金元素含量较高而屈服点为490MPa的正火钢(如18MnMoNb钢等),因淬硬倾向大,应选择较大的焊接线能量,但当采用焊前预热时,为了避免过热倾向,可以适当地减少线能量。
⑶后热及焊后热处理 后热是指焊接结束或焊完一条焊缝后,将焊件立即加热至150~250℃范围内,并保温一段时间,使接头中的氢扩散逸出,防止延迟裂纹产生。
对于厚壁容器、高刚性的焊接结构以及一些在低温、耐蚀条件下工作的构件,焊后应及时进行消除应力的高温回火,其目的是消除焊接残余应力,改善组织。
焊后立即进行高温回火的焊件,无需再进行后热处理。
二、16Mn钢的焊接工艺
16Mn钢属于碳锰钢,碳当量为0.345%~0.491%,屈服点等于343MPa(强度级别属于343MPa级)。16Mn钢的合金含量较少,焊接性良好,焊前一般不必预热。但由于16Mn钢的淬硬倾向比低碳钢稍大,所以在低温下(如冬季露天作业)或在大刚性、大厚度结构上焊接时,为防止出现冷裂纹,需采取预热措施。不同板厚及不同环境温度下16Mn钢的预热温度,见表8。
16Mn钢手弧焊时应选用E50型焊条,如碱性焊条E5015、E5016,对于不重要的结构,也可选用酸性焊条E5003、E5001。对厚度小、坡口窄的焊件,可选用E4315、E4316焊条。
焊接16Mn钢的预热温度
焊件厚度 (mm) 不同气温下的预热温度计(℃)
16以上 不低于- 10℃ 不预热,- 10℃ 以下预热100~150℃
16~24 不低于- 5℃ 不预热,- 5℃ 以下预热100~150℃
25~40 不低于 0℃ 不预热, 0℃ 以下预热100~150℃
40以上 均预热100~150℃
16Mn钢埋弧焊时H08MnA焊丝配合焊剂HJ431(开I形坡口对接)或H10Mn2焊丝配合焊剂HJ431(中板开坡口对接),当需焊接厚板深坡口焊缝时,应选用H08MnMoA焊丝配合焊剂HJ431。
16Mn钢是目前我国应用最广的低合金钢,用于制造焊接结构的16Mn钢均为16MnR和16Mng钢。
三、18MnMoNb钢的焊接工艺
18MnMoNb钢的屈服点等于490MPa(属于490MPa级钢),由于碳及合金钢元素的含量都较高,所以淬火硬倾向及冷裂倾向均比16Mn钢大。焊接工艺要点:
1)除电渣焊外,焊前对焊件应采取预热措施,预热温度控制在150~ 180℃ 。对于刚度较大的接头,预热温度应提高至180~ 230℃ 。焊后或中断焊接时,应立即进行250~ 350℃ 的后热处理。
2)为保证接头性能和质量,应适当控制焊接线能量,如手弧焊时,焊接线能量应控制在24kJ/cm以下;埋弧焊时,焊接线能量应控制在35kJ/cm以下。但焊接线能量不能过小,否则焊接接头易出现淬硬组织和降低韧性。同时,层间温度应控制在预热温度和 300℃ 之间。
4)焊后应进行热处理。电渣焊接头热处理的方式是900~ 980℃ 正火加630~ 670℃ 回火。手弧焊及埋弧焊接头进行消除焊接残余应力的高温回火处理,回火温度比一般钢材回火温度低 30℃ 左右。
18MnMoNb钢手弧焊时应选用E60型焊条,如碱性焊条E6015、E6016,
18MnMoNb钢埋弧焊时H08Mn2MoA焊丝配合焊剂HJ431。
以上是两种典型的低合金钢的焊接方法,焊接工艺参数、焊接材料选择的焊接要点望阅读后能得到一些启发,以后在焊接低合金钢是能派上用处。
⑵ 低合金高强钢的焊接经常会出现冷裂纹、热裂纹问题,有没有什么改善措施呢
钢结构焊接常出现的另一质量问题是产生焊接裂纹。分为热裂纹和冷裂纹两类。
热裂纹是指高温下所产生的裂纹,又称高温裂纹或结晶裂纹,通常产生在焊缝内部,有时也可能出现在热影响区,表现形式有:纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹弧坑裂纹和热影响区裂纹。其产生原因是由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象,低熔点共晶和杂质在结晶过程中以液态间层形式存在从而形成偏析,凝固以后强度也较低。当焊接应力足够大时,就会将液态间层或刚凝固不久的固态金属拉开,形成裂纹。此外,如果母材的晶界上也存在有低熔点共晶和杂质,当焊接拉应力足够大时,也会被拉开。总之,热裂纹的产生是冶金因素和力学因素共同作用的结果。
针对其产生原因,其预防措施如下:
限制母材及焊接材料(包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体)中易偏析元素和有害杂质的含量,特别应控制硫、磷的含量和降低含碳,一般用于焊接的钢材中硫的含量不应大于0.045%,磷的含量不应大于0.055%;另外钢材含碳量越离,焊接性能越差,一般焊缝中碳的含量控制在0.10%以下时,热裂纹敏感性可大大降低。二是调整焊缝金属的化学成分,改善焊缝组织,细化焊缝品粒,以提高其塑性,减少或分散偏析程度,控制低熔点共品的有害影响。三是采用碱性焊条或焊剂,以降低焊缝中的杂质含摄,改善结晶时的偏析程度。适当提高焊缝的形状系数,采用多层多道焊接方法,避免中心线偏析,也可防止中心线裂纹。另外在操作时采用合理的焊接顺序和方向,采用较小的焊接线能超,整体预热和锤击法,收弧时填满弧坑等工艺措施,也能预防热裂纹的产生。
冷裂纹一般是指焊缝在冷却过程中温度降到马氏体转变温度范围内(300~200℃以下)产生的裂纹。可以在焊接后立即出现,也可以在焊接以后的较长时间才发生,故也称为延迟裂纹。其形成的基本条件有3个:焊接接头形成淬硬组织;扩散氢的存在和浓集;存在着较大的焊接拉伸应力。
冷裂纹的预防措施主要有几方面:
一是选择合理的焊接规范和线能,改善焊缝及热影响区组织状态,如焊前预热、控制层间温度、焊后缓冷或后热等以加快氢分子逸出;
二是采用碱性焊条或焊剂,以降低焊缝中的扩散氧含量。
三是焊条和焊剂在使用前应严格按照规定的要求进行烘干(低氢焊条300℃~350℃保温lh;酸性焊条l00℃~l50℃保温lh;焊剂200℃~250°保温2h),认真清理坡口和焊丝,汰除油污、水分和锈斑等脏物,以减少氢的来源。
四是焊后及时进行热处理。一种是进行退火处理,以消除内应力,使淬火组织回火,改善其韧性;二是进行消氢处理,使氢从焊接接头中充分逸出。除此之外,选材上提高钢材质量,减少钢材中的层状夹杂物,工艺上采取可降低焊接应力的各种措施,也都是必要的。
⑶ 如何解决8.8级高强螺栓焊接后出现的断裂脆性增加的现象
8.8级高强螺栓是用合金结构钢,或中碳钢制成,使用状态为调质状态;合金结构钢,或中碳钢的焊接性能本身就差,氢脆冷裂倾向比较大;焊接后同时也破坏
了原来的热处理状态,机械性能严重下降,不建议高强螺栓在施工时采用焊接,一个规范的设计是不允许高强螺栓在施工时采用焊接,如果你是按照原设计规范的施工的话,有俩种可能,1、没有强度要求,只是简单的连接;你就不用解决了。2、原设计有问题,建议改为机械连接。如果你没有按照原设计规范施工的话,请你更正。
⑷ 高强度铸钢(WCC)的补焊工艺 怎么做
补焊前需要用的焊接材料,必须是符合国家或行业标准要求的材料:
酸性焊条75~150℃烘干1~2h,碱性低氢焊条350~400℃烘干1~2h,烘干的焊条应存放在100~150℃的保温箱内,随用随取。
预热:碳素钢和奥氏体不锈钢铸件,水压试验无渗漏的铸件、补焊部位的面积<65cm²深度<20%铸件厚度或5mm,一般无需预热和焊后消应处理。
水压试验有渗漏的铸件、补焊部位的面积>65cm²,深度>20%铸件厚度或25mm的补焊(重要补焊)铸件不能整体预热(精加工后)用氧-乙炔在缺陷部位并扩展20mm后加热至300~350℃,并保持一定时间,迅速补焊。
补焊采用焊条电弧焊进行,小直径焊条,小电流;补焊分层进行时,根据根部间隙,不摆动或小幅度摆动进行焊接;从外(坡口侧)向内(中心)逐步进行。每层补焊后均要及时清除焊渣和沿缺陷中心向外均匀锤击补焊区域(不能用力过猛,以免造成裂纹),降低补焊应力。铸件的补焊高度一般高出铸件平面1~2mm左右,以利于机加工。
补焊后热处理:水压试验无渗漏的铸件、补焊部位的面积<65cm²,深度<20%铸件厚度或25mm,一般不需要后热处理;水压试验有渗漏的铸件、补焊部位的面积>65cm²深度>20%铸件厚度或25mm的补焊:已精加工后的铸件,一般在缺陷部位采用氧-乙炔火焰局部加热回火方式,然后立即在缺陷部位盖上石棉被,使之缓冷;留有精加工余量的,进炉600~650℃消除应力回火处理。
焊后检查:重缺陷补焊后,应进行有效的超声检测检查,证明合格后方能使用;补焊后需重新进行水压试验。
⑸ 焊缝裂缝原因
)结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中(含S,P,C,Si偏高)和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊缝中。这种裂纹是在焊缝结晶过程中,在固相线附近,由于凝固金属的收缩,残余液体金属不足,不能及时添充,在应力作用下发生沿晶开裂。
防治措施为:在冶金因素方面,适当调整焊逢金属成分,缩短脆性温度区的范围控制焊逢中硫、磷、碳等有害杂质的含量;细化焊缝金属一次晶粒,即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素;在工艺方面,可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。
2)近缝区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹,它的尺寸很小,发生于HAZ近缝区或层间。它的成因一般是由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属,在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成物被重新熔化,在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。
这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的。特别是在冶金方面,尽可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的;在工艺方面,可以减小线能量,减小熔池熔合线的凹度。
3)多边化裂纹是在形成多边化的过程中,由于高温时的塑性很低造成的。这种裂纹并不常见,其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等。
2.再热裂纹
通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金(包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金,以及某些奥氏体不锈钢),他们焊后并未发现裂纹,而是在热处理过程中产生了裂纹。再热裂纹产生在焊接热影响区的过热粗晶部位,其走向是沿熔合线的奥氏体粗晶晶界扩展。
防治再热裂纹从选材方面,可以选用细晶粒钢。在工艺方面,选用较小的线能量,选用较高的预热温度并配合以后热措施,选用低匹配的焊接材料,避免应力集中。
3.冷裂纹
主要发生在高、中碳钢、低、中合金钢的焊接热影响区,但有些金属,如某些超高强钢、钛及钛合金等有时冷裂纹也发生在焊缝中。一般情况下,钢种的淬硬倾向、焊接接头含氢量及分布,以及接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。焊后形成的马氏体组织在氢元素的作用下,配合以拉应力,便形成了冷裂纹。它的形成一般是穿晶或沿晶的。冷裂纹一般分为焊趾裂纹、焊道下裂纹、根部裂纹。
防治冷裂纹可以从工件的化学成分、焊接材料的选择和工艺措施三方面入手。应尽量选用碳当量较低的材料;焊材应
⑹ 高强钢焊接裂纹产生的原因
是用什么方法焊接的?氩弧?CO2?手弧焊?不关焊材强度问题。保温没有?我看是热影响区组织晶粒粗大,建议采用焊后热处理·····························································不会是咬边照成的吧?技术这么差?
⑺ Q460E低合金高强钢焊接时的注意事项有哪些
主要注意事项有:
1、焊接前将焊缝附近杂物、药皮等清理彻底后再进行焊接,以保证焊接质量。 在焊缝周围涂抹防飞溅液,不得在焊缝以外的其它任何部位点焊、引弧、试焊等。
2、所有焊缝均为满焊,焊缝高度要符合图纸设计要求,最小焊角尺寸不得低于 与相连的较薄板件的厚度。特别注意底法兰及牛腿处焊高。翼板对接焊口,要气刨清根彻底后焊接,焊接前必须加设引收弧板,焊缝不得低于母材,且余高不得大于2mm,余高过高或有焊瘤等要用磨光机打磨清除。焊后将引收弧板刨掉,用磨光机将边部打磨平整。
3、焊缝外观成形光滑美观,不得有任何焊接缺陷,如气孔、咬边、流淌、焊不 到头、包角不完整、未封口等现象。
注:系杆、柱撑、水平撑等其它构件焊接质量要求同上,角钢构件特别注意对接口焊缝质量,所有焊缝均不得出现咬边现象。
⑻ 电机后端盖焊接后产生裂纹怎么办纹
表示随着钢铁、石油化工、电力等工业的发展,在焊接结构方面都趋向大型化、大容量和高参数的方向发展,有的还在低温、深冷、腐蚀介质等环境下工作,因此,各种低合金、高强钢、中高合金钢、超高强钢,以及各种合金材料的应用日益广泛。
随着这些钢种和合金材料的应用,在焊接生产上带来了许多新问题,其中较为普遍而又十分严重的就是焊接热裂纹, 它是引起焊接结构发生破坏事故的主要原因。
为了能有效的减少由于焊接热裂纹引起的事故,很有必要对焊接热裂纹产生原因进行分析,并制定出防止产生裂纹的措施。焊接热裂纹可分为:结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹。
一、结晶裂纹形成机理
焊缝在结晶过程中先结晶的金属较纯,后结晶的金属杂质较多,并富集在晶界,这些杂质所形成的共晶都具有较低的熔点。
低熔点共晶被排挤在柱状晶体交遇的中心部位,形成一种所谓“液态薄膜”,此时由于收缩而受到了拉伸应力,这时焊缝中的液态薄膜就成了薄弱地带,在拉伸应力的作用下就有可能在这个薄弱地带开裂而形成结晶裂纹。结晶裂纹多发生在焊缝中树枝状晶的交界处。
二、液化裂纹形成机理
液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹,一般认为是由于焊接时近缝区金属或焊缝层面间金属,在高温下低熔点共晶组成物被重新熔化,在拉伸应力的作用下,沿奥氏体晶面开裂而形成的裂纹。
另外,在不平衡的加热和冷却条件下,由于金属间化合物分解和元素的扩散,造成了局部地区共晶成分偏高而发生局部晶间液化,同样也会产生液化裂纹。
三、多边化裂纹形成机理
多边化裂纹多数是在焊缝中产生,它是在结晶前沿已凝的固相晶粒中萌生出大量的晶格缺陷,并且在快速的冷却条件下,由于不易扩散,它们以过饱和状态保留于焊缝金属中,在一定温度和应力的条件下,晶格缺陷由高能部位向低能部位转化,即发生移动和聚集,从而形成二次边界,即所谓的“多边化边界”。
另外,母材热影响区在焊接热循环的作用下,由于热应变,金属中的畸变能增加,同样也会形成多边化边界。这种多边化的边界,一般情况下并不与一次晶界重合,在焊接后的冷却过程中,由于热塑性降低,导致沿多边化的边界产生裂纹。
⑼ 徐工挖掘机大臂裂后用什么焊材更好
大型挖机的大臂一般都是高强钢,如果出现裂纹以后,尽快解决和处理好,裂纹都是一点点在使用过程中扩大,那么如何焊接更加好呢?要从一下几个方面着手修复。
1、裂纹原因。既然裂了,那么一定要找裂纹的根本原因,如果是母体缺陷高强度撕裂,那就要找到是否有使用不当的因素,如果不是就可以修复。
2、裂纹坡口设计。如果成功的修复,比如离不开坡口设计,裂纹的处理坡口使得你下一步焊接一定要咬合充分,不要有虚焊接和漏焊的情况存在。
3、焊接材料的选择。这种高强钢碳当量一般都不低,强度也高,可以选用高强匹配的合金钢焊材焊接,比如专业一些的修复从使用修复寿命的角度说,就选择860MPA,延展达到30%的高抗裂性能WEWELDING600焊条焊接。
4、工艺的选择。
在焊接对裂纹敏感的表面硬化金属时,作低层焊缝是理想的选择。
1)斜切厚重零件,形成一个90度的V形凹槽。
2)焊接高碳钢前须预热200℃
3)维持短的电弧长度,并使用窄焊道以防止过热。
4)在除去熔渣之前,先让焊接部位冷却。
⑽ 焊接变形的矫正方法
焊接变形
钢构件在未受荷载前,由于施焊电弧高温引起的变形为焊接变形。包括缩短、角度改变、弯曲变形等。
焊接方法焊接方法有哪些焊接接头焊接工艺焊接应力焊接类型焊接变形量焊接变形控制焊接变形产生原因及控制焊接性
影响
焊接变形对结构安装精度有很大影响,过大的变形将显著降低结构的承载能力;
原因
对所有熔化式焊接,在焊缝及其热影响区都存在较大的残余应力,残余应力的存在会导致焊接构件的变形、开裂并降低其承载力;同时,在焊缝的焊趾部位还存在凹坑、余高、咬边造成的应力集中;而焊趾处的熔渣缺陷、微裂纹又形成了裂纹的提前萌生源。由于受残余拉应力、应力集中和裂纹萌生源的影响,焊接接头的疲劳寿命大大降低。
焊接变形
残余应力都集中在焊缝附近,当焊接残余应力与承载的工作应力叠加,其数值超过材料的屈服极限时,工件就会在焊缝附近产生焊接变形,断裂等现象。研究残余应力的影响不仅考虑其数值的大小,而残余应力的方向也是重要因素,用盲孔法残余应力检测仪可以对焊接残余应力值的大小和方向进行测量。在分析残余应力的影响时,即使焊接构件的残余应力值远远低于其材料的屈服极限,但如果存在严重的应力集中,那么焊接构件在其运输和使用过程中也会因残余应力的释放而发生永久性的塑性变形。
防止方法
通过消除焊缝及其热影响区残余应力,解决应力集中的问题,可以达到防止焊接变形的目的。
消除残余应力的方法很多,如自然时效、热时效、振动时效等,但自然时效周期太长,已不适合现在市场经济的快速要求;热时效不仅消耗大量的能源、占用场地和较大的设备资金投入,而且消除残余应力的效果也因炉况的不同有很大的差异,其对残余应力的消除率一般在40~80%之间;振动时效虽然使用方便,但其应力消除率一般在30~50%。豪克能消除应力是最彻底消除焊接应力的方法,它不仅使残余应力的消除率达到80~100%,而且还能产生理想的压应力,这对焊接构件的抗疲劳性能和抗应力腐蚀性能也大有益处。
豪克能消除焊接应力,防止焊接变形的原理是利用大功率的豪克能推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面,由于豪克能的高频、高效和聚焦下的大能量,使金属表层产生较大的压缩塑性变形;同时豪克能冲击波改变了原有的应力场,产生一定数值的压应力,并使被冲击部位得以强化,防止焊接变形和焊缝开裂。
振动时效防止焊接变形的原理:振动时效是利用工件的共振,给工件施加附加交变应力或变形,当附加交变应力与残余应力叠加,通过材料内摩擦吸收能量,达到或超过材料的某一阀值时,工件发生微观或宏观粘弹塑性力学变化,从而降低和均化工件内部的残余应力,并使其尺寸精度达到稳定。
减小方法
减小变形的主要方法有,(1)选择合理的焊接顺序;(2)尽可能用对称焊缝(如工字形截面);(3)采用反变形法
焊接过程中控制变形的主要措施:
1、采用反变形
2、采用小锤锤击中间焊道
3、采用合理的焊接顺序
4、利用工卡具刚性固定
5、分析回弹常数。
矫正
焊接变形的矫正
机械矫正
1、机械矫正法
采用压力机、矫正机或手工捶击等机械方法产生新的塑性变形, 以使原开缩短的部分得以延伸, 达到矫正变形的目的。其中多辊平板机适用于薄板拼焊件的矫正。利用窄轮碾压焊缝及其两侧使之延伸来消除变形, 用于焊缝比较规范的薄壳结构。机械矫正法对塑性差的高强钢应慎用。
火焰矫正
2、火焰矫正法
利用火焰加热时产生的局部压缩塑性变形, 使较长的金属在冷却后缩短来消除变形。本法简单, 机动灵活, 适用面广。在使用时应控制温度和加热位置。对低碳钢和普通低合金钢常采用600~800℃的加热温度。由于需再次加热, 对合金钢等慎用。
焊接变形分类
焊接变形可分为面内变形和面外变形。焊接变形的面内变形可分为焊缝纵向收缩变形、横向收缩变形和焊缝回转变形,面外变形可分为角变形、弯曲变形、扭曲变形、失稳波浪变形。