Q420培訓(xùn)教案(Q420高強鋼性能分析與焊接工藝評定)ppt課件

1、二OO七年七月Q420高強鋼性能分析與焊接工藝評定0前言自20世紀(jì)60年代以來，低合金高強鋼領(lǐng)域獲得了驚人的進展，由此而構(gòu)成了“現(xiàn)代低合金高強鋼，在合金設(shè)計及消費工藝諸方面導(dǎo)入了許多新的概念，主要的是： Nb、V、Ti等劇烈碳化物構(gòu)成元素的運用，及以晶粒細化和析出強化為主要內(nèi)容的鋼的強韌化機理的建立，出現(xiàn)了新一代的低合金高強鋼，即以低碳、高純真度為特征的微合金化鋼；低合金高強度鋼不再是“簡易消費的普通低合金鋼，而是采用一系列現(xiàn)代冶金新技術(shù)消費的精細鋼類，包括鐵水預(yù)處置、頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉、鋼包冶金、連鑄、控扎控冷熱機械處置等技術(shù)得到普遍運用，已成為低合金高強度鋼的根本消費流程。 高強鋼的焊接性能

2、也是桿塔設(shè)計和制造部門比較關(guān)懷的一個問題，這主要包括兩個方面，一是裂紋敏感性，二是焊接熱影響區(qū)的力學(xué)性能。假設(shè)焊接工藝不當(dāng)，高強鋼焊接時有焊接熱影響區(qū)脆化傾向，易構(gòu)成熱裂紋，冷卻速度較快時，有明顯的冷裂傾向。0前言防止熱裂紋的措施在焊接資料上采用含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處理熱裂紋的問題。1 運用低氫焊條2 焊前預(yù)熱3 后熱處置或 焊后緩冷防止冷裂紋的措施1.焊接性實驗的相關(guān)內(nèi)容3.焊接工藝評定的相關(guān)內(nèi)容2.Q420焊接性實驗4.Q420焊接工藝評定5.Q420焊接技術(shù)管理人員及焊工培訓(xùn) 評價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

3、對該金屬進展焊接后的運用焊接性。 1. 焊接性實驗的相關(guān)內(nèi)容 目的焊接性內(nèi)涵 明確焊接接頭所在部件的運用性能的要求明確一個概念：一個沒有缺陷即無損檢測合格的焊接接頭不一定可以滿足運用性能的要求。最常用的方法直接法焊接裂紋實驗冷裂紋實驗、熱裂紋實驗、再熱裂紋實驗、脆性斷裂計算法間接法碳當(dāng)量法、焊接裂紋敏感指數(shù)法運用焊接性焊接性實驗方法及選擇1.焊接性實驗的相關(guān)內(nèi)容 Pcm=C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+ Ni/60+Mo/15+V/10+5B式中：Pcm開裂碳當(dāng)量， T鋼材厚度，mm H分散氫含量，ml/100gPc0.3有冷裂傾向根部裂紋預(yù)熱溫度T01440Pc-392裂紋敏感指

4、數(shù)Pc=Pcm+T/600+H/601.焊接性實驗的相關(guān)內(nèi)容表 部分碳當(dāng)量計算公式推薦者碳當(dāng)量公式（100）適用范圍國際焊接學(xué)會CE=C + Mn/6 + (Ni+Cu)/15 + (Cr+Mo+V)/5中等強度的非調(diào)質(zhì)低合金鋼（400700MPa),C%0.18%日本焊接學(xué)會Ceq=C+ Mn/6+Si/14+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14強度級別較高的低合金高強鋼（5001000MPa),調(diào)質(zhì)非調(diào)質(zhì)均可C%0.18%日本伊藤Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B強度級別為400900MPa低合金高強鋼C%0.17%日本鈴木CEN

5、=C+A(C)Si/24+Mn/16+Cu/15+Ni/20+(Mo+Cr+V+Nb)/5+5B式中：A(C)-碳的適應(yīng)系數(shù) A(C)0.75+0.25tgh20w(C)-0.12含碳量0.034%0.254%的低合金高強鋼日本伊藤Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/5+V/10+23B*式中：B*=B(總量）10.8/14.1N(總量）-Ti/3.4NTi/3.4時， B*=B(總量）低碳微合金化（Mo,V,Ti，Nb,B等）的控軋鋼和細晶粒鋼1.焊接性實驗的相關(guān)內(nèi)容2. Q420焊接性實驗2.1 焊接冷裂紋敏感性分析 鋼材的焊接冷裂紋敏感性普通與母材和焊縫

6、金屬的化學(xué)成分有關(guān)，為了闡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)量來表示。計算碳當(dāng)量的公式很多，對于Q420鋼，采用了國際焊接學(xué)會IIW引薦的非調(diào)質(zhì)鋼碳當(dāng)量CeqIIW計算公式公式1和日本工業(yè)規(guī)范JIS引薦的碳當(dāng)量Ceq(JIS)計算公式公式2進展計算。2. Q420焊接性實驗CeqIIW=C+ 1CeqJIS=C+ 2 根據(jù)JGJ81-2002規(guī)定：鋼材碳當(dāng)量小于0.38，焊接難度普通；在0.380.45范圍內(nèi)，焊接程度較難。2. Q420焊接性實驗JGJ81-2002中對建筑鋼構(gòu)造工程的焊接難度區(qū)分原那么 焊接難度影響 因素節(jié)點復(fù)雜程度和拘束度 板厚（mm） 受力狀態(tài) 鋼材碳當(dāng)量1

7、Ceq(%) 一般簡單對接、角接，焊縫能自由收縮 t30 一般靜載拉、壓 0.38較難復(fù)雜節(jié)點或已施加限制收縮變形的措施30t80 靜載且板厚方向受拉或間接動載 0.380.45 難復(fù)雜節(jié)點或局部返修條件而使焊縫不能自由收縮t80 直接動載、抗震設(shè)防烈度大于8度 0.45 注：1按國際焊接學(xué)會IIW公式， %適用于非調(diào)質(zhì)鋼焊接難度2. Q420焊接性實驗2.2 熱影響區(qū)最高硬度實驗 熱影響區(qū)最高硬度實驗是以測定焊接熱影響區(qū)的淬硬傾向來評定鋼材的冷裂紋敏感性。實驗按照GB4675.5-84的規(guī)定進展。2. Q420焊接性實驗 試樣檢測面經(jīng)打磨拋光后，用2%硝酸酒精溶液淺腐蝕后，參照GB4675.

8、5如下圖。圖 硬度的檢測位置2. Q420焊接性實驗實例： 表 Q420角鋼熱影響區(qū)最高硬度實驗試件編號硬度HV0.2平均硬度HV1（不預(yù)熱）254，268，255，261，244，254，264，276276，288，280，264，291，291，2672692（預(yù)熱150 ）245，264，271，262，251，267，252，251257，235，238，245，255，256，2542542. Q420焊接性實驗2.3 斜Y坡口焊接裂紋實驗斜Y坡口焊接裂紋實驗小鐵研主要是評定焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋的傾向性。實驗參照GB4975.1-84的規(guī)定進展。實驗焊縫終了后，經(jīng)48小時后進展裂

9、紋檢查。2. Q420焊接性實驗實例：表 Q420角鋼斜Y坡口焊接裂紋實驗試件編號表面裂紋率斷面裂紋率1（不預(yù)熱）015.68%2（預(yù)熱150 ）00當(dāng)環(huán)境溫度低于5時，應(yīng)進展焊前預(yù)熱150，以防止產(chǎn)生冷裂紋。 2. Q420焊接性實驗2 .4 鋼材的韌脆轉(zhuǎn)變溫度以得到27J的V型夏比沖擊值所對應(yīng)的實驗溫度作為韌脆轉(zhuǎn)變溫度，測定Q420的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。測定方法如下：直接將角鋼加工成沖擊試樣,并分別在20、0、-20和-40下進展沖擊實驗,根據(jù)實驗結(jié)果推斷出沖擊值為27J時所對應(yīng)的溫度即為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。沖擊功值見以下圖。 2. Q420焊接性實驗實例：圖 Q420韌脆轉(zhuǎn)變溫度結(jié)果闡明：0時Q42

10、0角鋼的沖擊值大于27J, -5時沖擊值約在27J，因此Q420的韌脆轉(zhuǎn)變溫度約在-5。加工單位應(yīng)留意：在冰冷地帶施工時不要呵斥構(gòu)件的損傷，如缺口等。2. Q420焊接性實驗3.焊接工藝評定的相關(guān)內(nèi)容 驗證擬定的焊接工藝方案能否正確 為制定焊接作業(yè)指點書提供可靠根據(jù)選好規(guī)程事半功倍 Q420焊接工藝評定JGJ81-2002 ？ 目的根據(jù)編制焊接工藝指點書加工及焊接試件理化實驗實驗結(jié)果評定編制焊接工藝評定報告焊接工藝文件YN焊接工藝評定程序3. 焊接工藝評定的相關(guān)內(nèi)容焊接工藝評定規(guī)程對焊接工藝評定的要求某種鋼材或焊接方法的評定結(jié)果可以替代焊接消費不能替代重新進展評定3. 焊接工藝評定的相關(guān)內(nèi)容4

11、 Q420焊接工藝評定如何選擇焊接資料怎樣確定焊接接頭性能目的 與Q420鋼材的化學(xué)成分及力學(xué)性能堅持一致遵照同一原那么表 Q420鋼焊接接頭性能目的材料類別標(biāo)準(zhǔn)抗拉強度MPa屈服強度MPa延伸率%沖擊吸收功J母材JGJ815206804201834（20）評定指標(biāo)手工焊52042018焊縫34（20）HAZ34（20）埋弧焊52042018焊縫34（20）HAZ34（20）CO252042018焊縫34（20）HAZ34（20）4. Q420焊接工藝評定焊接工藝評定 試樣4. Q420焊接工藝評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 焊工及無損檢測人員的資質(zhì) 2 焊接工藝

12、技術(shù)文件能否齊全 焊評 報告、指點書、記錄表、檢驗結(jié)果 3 外觀檢查未焊滿、根部收縮、咬邊、外表氣孔、夾渣、裂紋、電弧擦傷 4 無損檢測磁粉、浸透、射線、超聲4. Q420焊接工藝評定檢查內(nèi)容按照焊接規(guī)程JGJ81施工圖紙和技術(shù)文件要求。 實現(xiàn)理想的焊接、要得到可靠的焊接結(jié)果，焊接必需在特定的工藝控制下完成；質(zhì)量檢驗是關(guān)鍵如何實現(xiàn)最為理想的焊接小結(jié)4. Q420焊接工藝評定 基于Q420高強鋼的焊接特點，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)量檢驗環(huán)節(jié)僅僅保證外觀監(jiān)視是不行的，控制延遲裂紋的根本做法是嚴(yán)格控制在焊接過程中的一些根本參數(shù)，在作業(yè)人員相關(guān)知識匱乏的情況下，質(zhì)量檢驗人員

13、的作用尤為重要。 焊接接頭的常見缺陷應(yīng)留意以下常見焊接缺陷： 焊瘤，亦稱滿溢。熔化金屬流淌到焊縫以外未熔化的母材上，堆積構(gòu)成焊瘤。在焊瘤處，常伴有部分未熔合。焊瘤是由填充金屬過多引起的，與間隙和坡口尺寸大小、焊速高低有關(guān)。4. Q420焊接工藝評定1焊瘤 沿著焊縫與母材交界部位燒熔構(gòu)成凹陷或溝槽的景象，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補充，即構(gòu)成咬邊，如下圖。焊接時電流過大且焊速高時，以及焊條角度不當(dāng)時，都能夠產(chǎn)生這種缺陷。2咬邊4. Q420焊接工藝評定3燒穿 燒穿是指部分熔化金屬自焊縫反面流出，構(gòu)成穿孔的景象。這種缺陷在管壁較薄地鋼管相貫節(jié)點焊接時，最容

14、易發(fā)生。當(dāng)焊接電流過大，焊速過慢或電弧在某處停過久或間隙坡口尺寸過大時，都有能夠構(gòu)成這種缺陷。4. Q420焊接工藝評定4弧坑 弧坑，是指在焊縫末端所構(gòu)成的橢圓行凹坑。它是由操作者在即將焊完收弧時，電弧忽然撤離所呵斥。4. Q420焊接工藝評定5未焊透 熔焊時，焊接接頭根部未完全焊透的景象，稱為未焊透，如下圖。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)點焊縫中，是不允許有未焊透缺陷存在的。這種缺陷無法用肉眼發(fā)現(xiàn)，普通要經(jīng)過X光、超聲波等探傷才干發(fā)現(xiàn)。構(gòu)成未焊透的主要緣由，是焊接電流太小，焊速過高或坡口角度太小，鈍邊太厚以及焊條直徑過大等。4. Q420焊接工藝評定6未熔合 熔焊時，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焊接工藝評定7夾渣 殘留在焊縫中的熔渣和其它外來物即為夾渣。焊接時，電流過小，焊速過快，致使焊縫金屬冷卻太快，夾渣來不及浮出；運條不正確，熔渣不易浮出，多層焊時前層焊縫的熔渣未去除干凈等都能呵斥夾渣。4. Q420焊接工藝評定 氣孔是焊縫常見的工藝缺陷之一，按其在焊縫的位置可分為外表氣孔和內(nèi)部氣孔。8氣孔4. Q420焊接工藝評定9裂紋 消費中由于各鋼種和焊接構(gòu)造本