低碳钢与低合金钢对接焊条电弧焊

子任务一　低碳钢与低合金钢对接焊条电弧焊

目标要求

1.掌握低碳钢与低合金高强度钢焊接要领。

2.熟悉低碳钢与低合金高强度钢焊接工艺措施。

一、任务

任务单如图7.1所示。

图7.1

注：图中α=60°；b=1～3mm；p=1～1.5mm。

二、任务准备

(1)焊机：选用ZXS—300型晶闸管直流弧焊机。

(2)焊条：E5015型，直径为4mm，焊接前需经350～400℃烘干2h，随用随取。

(3)焊件：Q235钢板，规格为300mm×100mm×24mm；Q420(15MnVNi)钢板，规格为300mm×100mm×24mm。两种钢板均开成30°坡口，组对成一组焊件。

(4)碳棒：选用直径为8mm的圆形碳棒。

(5)焊前清理：焊前必须仔细清理坡口，对重要的焊件应磨光坡口两侧，使坡口表面无油、水、油漆及其他污物。

(6)装配及定位焊：装配间隙不能过大，采用间隙为1～3mm，不允许强制装配，对角变形和错边量要严格控制，避免因未焊透和应力集中而引起裂纹。定位焊前需要对Q420钢板进行150～200℃的预热，为了防止定位焊点开裂，定位焊缝的长度为100mm。若发现定位焊点有裂纹时要立即清除，并移位重新进行定位焊，定位焊和正式焊之间的间隔时间不宜过长。

三、任务相关知识

低碳钢具有优良的焊接性，而低合金高强度钢是在碳钢的基础上加有少量的合金元素，使碳钢的组织发生变化。强度等级在350MPa以下的钢种，焊接性良好；强度等级超过400MPa的钢种，或者板不厚但结构刚性大，或者施工温度低时，焊接接头易得到淬硬组织，在残余应力的作用下，产生冷裂纹的倾向增大，焊接性变差；强度等级超过450MPa级的钢种，明显增加了热影响区和焊缝的淬硬倾向，容易产生冷裂纹，且往往是延迟裂纹，焊接性较差。因此，低碳钢与低合金钢焊接时的焊接性主要取决于低合金高强度钢本身的焊接性，则这两类异种钢焊接时的焊前准备、焊前预热、焊接工艺、焊后热处理等工艺措施，应该根据低合金高强度钢来拟定。焊接材料的选择原则是：强度、塑性和冲击韧度值都不能低于被焊钢种的最低值。焊接时，通常从焊缝成形、调整母材金属熔合比、减少热影响区的淬硬倾向、防止产生焊接裂纹等方面选择焊接工艺参数。预热和保持层间温度控制是低碳钢与低合金高强度钢焊接时重要的工艺措施，强度等级较低的钢材但厚度较大，以及强度等级超过500MPa的低合金高强度钢与低碳钢焊接时，均应进行预热。预热时，可以单独对低合金高强度钢进行预热，也可以在两异种钢材装配定位焊后预热。

四、任务实施

(1)确定焊接工艺参数，见表7.1。

表7.1　低碳钢与低合金钢对接焊条电弧焊焊接工艺参数

(2)打底层焊。焊前在坡口两侧各约100mm范围内进行150～200℃的预热，之后采用E5015焊条，运用直线往复运条法进行底层的焊接。

(3)填充层焊。采取锯齿形运条多层多道焊。为减小应力和变形，可用重叠焊法，见图7.2。图中l为一根焊条所焊的焊道长度，第一道焊道焊接速度要慢些，以后各焊道焊接速度可适当快些。在焊接过程中，应在距坡口边缘30～40mm处测温.始终保持层间温度＜200℃。整条焊缝尽可能连续完成，若中途停焊再进行焊接时，须重新预热。

图7.2

(4)盖面层焊。盖面层焊采取多道堆焊，焊缝成形不得有咬边及下凹出现，弧坑必须填满。当焊完盖面层焊道之后，应焊接回火焊道。回火焊道应处于焊缝中间，与Q420钢板相距2～5mm，回火焊道示意图见图7.3。

(5)正面焊后用碳弧气刨清根，检查无缺陷后，再焊接背面焊缝。

图7.3

(6)焊接之后，应及时进行600～650℃的消除焊接残余应力的高温回火。

五、任务分配

焊机：选用ZXS—300型晶闸管直流弧焊机。

焊条：E5015型，直径为4mm，焊件Q235钢板、Q420钢板。

碳棒：选用直径为8mm的圆形碳棒。

按图7.1要求练习。

单件工时：50min。

六、任务检测与评价

七、任务总结(任务质量分析)

(1)焊接淬硬倾向较大的低合金钢，可采用带回火焊道的多层焊，借助后层焊道对前层焊道的回火作用，避免热影响区产生硬化区。最后的回火焊道应处在焊缝中间，不能与淬硬倾向较大的钢种接触。

(2)应根据低合金高强度钢来决定是否需要焊后热处理。对于强度等级大于500MPa，具有延迟裂纹倾向的低合金高强度钢，焊后应及时进行600～650℃高温回火，其作用是使焊接接头中的氢扩散逸出，消除焊后残余应力，改善热影响区的组织，提高韧性。

八、复习思考题

(1)低碳钢与低合金钢焊接时，如何制定焊接工艺措施?

(2)低碳钢与低合金钢焊接时，如何选择焊接材料?

(3)简述焊接Q235、Q420异种钢的体会。