培訓(xùn)教案(Q420高強(qiáng)鋼性能分析與焊接工藝評(píng)定).pptVIP

二OO七年七月,Q420高強(qiáng)鋼性能分析與焊接工藝評(píng)定,0前言,自20世紀(jì)60年代以來(lái)，低合金高強(qiáng)鋼領(lǐng)域取得了驚人的進(jìn)展，由此而形成了“現(xiàn)代低合金高強(qiáng)鋼”，在合金設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝諸方面導(dǎo)入了許多新的概念，主要的是： Nb、V、Ti等強(qiáng)烈碳化物形成元素的應(yīng)用，及以晶粒細(xì)化和析出強(qiáng)化為主要內(nèi)容的鋼的強(qiáng)韌化機(jī)理的建立，出現(xiàn)了新一代的低合金高強(qiáng)鋼，即以低碳、高純凈度為特征的微合金化鋼； 低合金高強(qiáng)度鋼不再是“簡(jiǎn)易”生產(chǎn)的普通低合金鋼，而是采用一系列現(xiàn)代冶金新技術(shù)生產(chǎn)的精細(xì)鋼類，包括鐵水預(yù)處理、頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉、鋼包冶金、連鑄、控扎控冷（熱機(jī)械處理）等技術(shù)得到普遍應(yīng)用，已成為低合金高強(qiáng)度鋼的基本生產(chǎn)流程。,高強(qiáng)鋼的焊接性能也是桿塔設(shè)計(jì)和制造部門比較關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題，這主要包括兩個(gè)方面，一是裂紋敏感性，二是焊接熱影響區(qū)的力學(xué)性能。如果焊接工藝不當(dāng)，高強(qiáng)鋼焊接時(shí)有焊接熱影響區(qū)脆化傾向，易形成熱裂紋，冷卻速度較快時(shí)，有明顯的冷裂傾向。,0前言,防止熱裂紋的措施,在焊接材料上采用含 Mn較高的焊材和焊劑， 可降低焊縫中的含碳量 和提高焊縫中的含錳量 解決熱裂紋的問(wèn)題。,1 使用低氫焊條 2 焊前預(yù)熱 3 后熱處理或 焊后緩冷,防止冷裂紋的措施,1.焊接性試驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容,3.焊接工藝評(píng)定的相關(guān)內(nèi)容,2.Q420焊接性試驗(yàn),4.Q420焊接工藝評(píng)定,5.Q420焊接技術(shù)管理人員及焊工培訓(xùn),評(píng)價(jià)母材焊接性能的好壞，確定合理的焊接工藝參數(shù)。 即金屬工藝焊接性和對(duì)該金屬進(jìn)行焊接后的使用焊接性。,1. 焊接性試驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容,目的,焊接性內(nèi)涵,明確焊接接頭所在部件的使用性能的要求 明確一個(gè)概念：一個(gè)沒(méi)有缺陷（即無(wú)損檢測(cè)合格）的焊接接頭不一定能夠滿足使用性能的要求。 最常用的方法（直接法）焊接裂紋試驗(yàn)（冷裂紋試驗(yàn)、熱裂紋試驗(yàn)、再熱裂紋試驗(yàn)、脆性斷裂） 計(jì)算法（間接法）碳當(dāng)量法、焊接裂紋敏感指數(shù)法,使用焊接性,焊接性試驗(yàn)方法及選擇,1.焊接性試驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容,Pcm=C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+ Ni/60+Mo/15+V/10+5B 式中：Pcm開(kāi)裂碳當(dāng)量， T鋼材厚度，mm H擴(kuò)散氫含量，ml/100g Pc0.3有冷裂傾向（根部裂紋） 預(yù)熱溫度T0（）1440Pc-392,裂紋敏感指數(shù)Pc=Pcm+T/600+H/60,1.焊接性試驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容,表 部分碳當(dāng)量計(jì)算公式,1.焊接性試驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容,2. Q420焊接性試驗(yàn),2.1 焊接冷裂紋敏感性分析 鋼材的焊接冷裂紋敏感性一般與母材和焊縫金屬的化學(xué)成分有關(guān)，為了說(shuō)明冷裂紋敏感性與鋼材化學(xué)成分的關(guān)系，通常用碳當(dāng)量來(lái)表示。計(jì)算碳當(dāng)量的公式很多，對(duì)于Q420鋼，采用了國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW）推薦的非調(diào)質(zhì)鋼碳當(dāng)量Ceq（IIW）計(jì)算公式（公式1）和日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）推薦的碳當(dāng)量Ceq(JIS)計(jì)算公式（公式2）進(jìn)行計(jì)算。,2. Q420焊接性試驗(yàn),Ceq（IIW）=C+ （1） Ceq（JIS）=C+ （2）,根據(jù)JGJ81-2002規(guī)定：鋼材碳當(dāng)量小于0.38，焊接難度一般；在0.380.45范圍內(nèi)，焊接程度較難。,2. Q420焊接性試驗(yàn),JGJ81-2002中對(duì) 建筑鋼結(jié)構(gòu)工程的焊接難度區(qū)分原則,注：1按國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW）公式， （%）（適用于非調(diào)質(zhì)鋼）,焊接難度,2. Q420焊接性試驗(yàn),2.2 熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn) 熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)是以測(cè)定焊接熱影響區(qū)的淬硬傾向來(lái)評(píng)定鋼材的冷裂紋敏感性。試驗(yàn)按照GB4675.5-84焊接熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)方法的規(guī)定進(jìn)行。,2. Q420焊接性試驗(yàn),試樣檢測(cè)面經(jīng)打磨拋光后，用2%硝酸酒精溶液淺腐蝕后，參照GB4675.5如圖所示。,圖 硬度的檢測(cè)位置,2. Q420焊接性試驗(yàn),實(shí)例：,表 Q420角鋼熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn),2. Q420焊接性試驗(yàn),2.3 斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn) 斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)（小鐵研）主要是評(píng)定焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋的傾向性。試驗(yàn)參照GB4975.1-84斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)方法的規(guī)定進(jìn)行。試驗(yàn)焊縫結(jié)束后，經(jīng)48小時(shí)后進(jìn)行裂紋檢查。,2. Q420焊接性試驗(yàn),實(shí)例：,表 Q420角鋼斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn),當(dāng)環(huán)境溫度低于5時(shí)， 應(yīng)進(jìn)行焊前預(yù)熱150，以避免產(chǎn)生冷裂紋。,2. Q420焊接性試驗(yàn),2 .4 鋼材的韌脆轉(zhuǎn)變溫度,以得到27J的V型夏比沖擊值所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)溫度作為韌脆轉(zhuǎn)變溫度，測(cè)定Q420的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。測(cè)定方法如下：直接將角鋼加工成沖擊試樣,并分別在20、0、-20和-40下進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推斷出沖擊值為27J時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度即為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。沖擊功值見(jiàn)下圖。,2. Q420焊接性試驗(yàn),實(shí)例：,圖 Q420韌脆轉(zhuǎn)變溫度,結(jié)果表明：0時(shí)Q420角鋼的沖擊值大于27J, -5時(shí)沖擊值約在27J， 因此Q420的韌脆轉(zhuǎn)變溫度約在-5。 加工單位應(yīng)注意：在寒冷地帶施工時(shí)不要造成構(gòu)件的損傷，如缺口等。,2. Q420焊接性試驗(yàn),3.焊接工藝評(píng)定的相關(guān)內(nèi)容,驗(yàn)證擬定的焊接工藝方案是否正確 為制定焊接作業(yè)指導(dǎo)書(shū)提供可靠依據(jù) 選好規(guī)程事半功倍 Q420焊接工藝評(píng)定JGJ81-2002建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程（ ？）,目的,依據(jù),編制焊 接工藝 指導(dǎo)書(shū),加工及 焊接試件,理化試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果 評(píng)定,編制焊 接工藝 評(píng)定報(bào)告,焊接工 藝文件,Y,N,焊接工藝評(píng)定程序,3. 焊接工藝評(píng)定的相關(guān)內(nèi)容,焊接工藝評(píng)定規(guī)程對(duì)焊接工藝評(píng)定的要求,某種鋼材或焊接方法的評(píng)定結(jié)果,可以代替,焊接生產(chǎn),不能代替,重新進(jìn)行評(píng)定,3. 焊接工藝評(píng)定的相關(guān)內(nèi)容,4 Q420焊接工藝評(píng)定,如何選擇焊接材料 怎樣確定焊接接頭性能指標(biāo),與Q420鋼材的化學(xué)成分及力學(xué)性能保持一致,遵循同一原則,表 Q420鋼焊接接頭性能指標(biāo),4. Q420焊接工藝評(píng)定,焊接工藝評(píng)定 試樣,4. Q420焊接工藝評(píng)定,拉伸試樣,沖擊試樣,側(cè)彎試樣,T形接頭彎曲試樣,焊接質(zhì)量檢查,1 焊工及無(wú)損檢測(cè)人員的資質(zhì) 2 焊接工藝技術(shù)文件是否齊全 （焊評(píng) 報(bào)告、指導(dǎo)書(shū)、記錄表、檢驗(yàn)結(jié)果） 3 外觀檢查（未焊滿、根部收縮、咬邊、表面氣孔、夾渣、裂紋、電弧擦傷） 4 無(wú)損檢測(cè)（磁粉、滲透、射線、超聲）,4. Q420焊接工藝評(píng)定,檢查內(nèi)容,按照焊接規(guī)程JGJ81（施工圖紙和技術(shù)文件） 要求。,實(shí)現(xiàn)理想的焊接、要得到可靠的焊接結(jié)果，焊接必須在特定的工藝控制下完成；,質(zhì)量檢驗(yàn)是關(guān)鍵,如何實(shí)現(xiàn)最為理想的焊接,小結(jié),4. Q420焊接工藝評(píng)定,基于Q420高強(qiáng)鋼的焊接特點(diǎn)，特別是由于其碳當(dāng)量 較高，容易產(chǎn)生延遲裂紋的特征，在質(zhì)量檢驗(yàn)環(huán)節(jié)僅僅 保證外觀監(jiān)督是不行的，控制延遲裂紋的基本做法是嚴(yán) 格控制在焊接過(guò)程中的一些基本參數(shù)，在作業(yè)人員相關(guān) 知識(shí)匱乏的情況下，質(zhì)量檢驗(yàn)人員的作用尤為重要。,焊接接頭的常見(jiàn)缺陷,應(yīng)注意以下常見(jiàn)焊接缺陷：,焊瘤，亦稱滿溢。熔化金屬流淌到焊縫以外未熔化的母材上，堆積形成焊瘤。在焊瘤處，常伴有局部未熔合。焊瘤是由填充金屬過(guò)多引起的，與間隙和坡口尺寸大小、焊速高低有關(guān)。,4. Q420焊接工藝評(píng)定,（1）焊瘤,沿著焊縫與母材交界部位燒熔形成凹陷或溝槽的現(xiàn)象，稱之為咬邊。由于焊縫與母材交界處被熔去一定深度，而填充金屬又未能及時(shí)補(bǔ)充，即形成咬邊，如圖所示。焊接時(shí)電流過(guò)大且焊速高時(shí)，以及焊條角度不當(dāng)時(shí)，都可能產(chǎn)生這種缺陷。,（2）咬邊,4. Q420焊接工藝評(píng)定,（3）燒穿,燒穿是指部分熔化金屬自焊縫背面流出，形成穿孔的現(xiàn)象。這種缺陷在管壁較薄地鋼管相貫節(jié)點(diǎn)焊接時(shí)，最容易發(fā)生。當(dāng)焊接電流過(guò)大，焊速過(guò)慢或電弧在某處停過(guò)久或間隙坡口尺寸過(guò)大時(shí)，都有可能形成這種缺陷。,4. Q420焊接工藝評(píng)定,（4）弧坑,弧坑，是指在焊縫末端所形成的橢圓行凹坑。它是由操作者在即將焊完收弧時(shí)，電弧突然撤離所造成。,4. Q420焊接工藝評(píng)定,（5）未焊透,熔焊時(shí)，焊接接頭根部未完全焊透的現(xiàn)象，稱為未焊透，如圖所示。未焊透意味著焊接接頭受力截面減少，嚴(yán)重影響焊接接頭，而且，它是應(yīng)力最容易集中的地方。在鋼管相貫節(jié)點(diǎn)焊縫中，是不允許有未焊透缺陷存在的。這種缺陷無(wú)法用肉眼發(fā)現(xiàn)，一般要經(jīng)過(guò)X光、超聲波等探傷才能發(fā)現(xiàn)。形成未焊透的主要原因，是焊接電流太小，焊速過(guò)高或坡口角度太小，鈍邊太厚以及焊條直徑過(guò)大等。,4. Q420焊接工藝評(píng)定,（6）未熔合,熔焊時(shí)，焊道與母材之間或焊道與焊道之間，未能完全熔化的部分稱為未熔合。,4. Q420焊接工藝評(píng)定,（7）夾渣,殘留在焊縫中的熔渣和其它外來(lái)物即為夾渣。焊接時(shí)，電流過(guò)小，焊速過(guò)快，致使焊縫金屬冷卻太快，夾渣來(lái)不及浮出；運(yùn)條不正確，熔渣不易浮出，多層焊時(shí)前層焊縫的熔渣未清除干凈等都能造成夾渣。,4. Q420焊接工藝評(píng)定,氣孔是焊縫常見(jiàn)的工藝缺陷之一，按其在焊縫的位置可分為表面氣孔和內(nèi)部氣孔。,（8）氣孔,4. Q420焊接工藝評(píng)定,（9）裂紋,生產(chǎn)中由于各鋼種和焊接結(jié)構(gòu)本身特點(diǎn)的不同，可能出現(xiàn)各種裂紋，其中有焊縫的表面裂紋、內(nèi)部裂紋，有熱影響區(qū)的橫向裂紋、縱向裂紋，有