焊接材料选用讲座.ppt
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1、焊接材料选用讲座前前 言:工程焊接常用相关标准简介言:工程焊接常用相关标准简介(一)工程焊接常用标准(一)工程焊接常用标准 GB50236-98现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定 JB/T4809-2000钢制压力容器焊接规程JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程 SH3085-1997石油化工管式加热炉碳钢和铬钼钢炉管焊接技术条件SH/T3523-1999石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程SH-T3520-2004石油化工铬钼耐热钢焊接规程SH-T3525-2004石油化工低温钢焊接规程SH-T3526-2004石油化工
2、异种钢焊接规程SHT3527-1999石油化工不锈钢复合钢焊接规程 SY/T4103-1995钢质管道焊接及验收一、焊条型号与牌号一、焊条型号与牌号(一)焊条分类方法(一)焊条分类方法焊条通常用型号和牌号来反映其主要性能特点及类别。焊条型号是以焊条国家标准为依据、反映焊条主要特性的一种表示方法。焊条牌号是根据焊条的主要用途及性能特点,对焊条产品的具体命名。由焊条厂家制定。我国焊条行业采用统一牌号:属于同一药皮类型、符合相同焊条型号、性能相似的产品统一命名为一个牌号。如J422、J507。注意:不管是焊条厂自定的牌号,还是全国焊接材料行业统一牌号,都必须在产品样本或标签、质量证明书上注明该产品是
3、“符合国标”、“相当国标”或不加标注(即与国标不符),以便用户结合产品性能要求,对照标准去选用。焊条分类对照焊条分类对照按牌号按牌号按型号按型号结构钢焊条碳钢低合金钢焊条低温钢焊条钼及铬钼耐热钢焊条不锈钢焊条铬不锈钢焊条铬镍奥氏体不锈钢焊条 提示:每种焊条产品只有一个牌号,但多种牌号的焊条可以同时对应于一个型号。如:牌号J507RH和J507R,型号均为E5015-G。(二)(二)酸性焊条与碱性焊条的比较:酸性焊条与碱性焊条的比较:药皮在焊接时熔化形成熔渣。焊后熔渣为酸性的焊条称为酸性焊条,如钛钙型J422、氧化铁型J424等。反之为碱性焊条,如低氢钾型J426、低氢钠型J427。序号序号酸性
4、焊条酸性焊条碱性焊条碱性焊条1药皮组分氧化性强药皮组分还原性强2对水、锈产生气孔的敏感性不大,焊条在使用前经150-200烘烤1小时,若不吸潮也可不烘干对水、锈产生气孔的敏感性较大,要求焊条使用前经300-350烘烤1-2小时3电弧稳定,可用交流或直流施焊由于药皮中含有氟化物,恶化了电弧稳定性,须用直流施焊。只有当药皮中加稳弧剂后才可交直流两用4焊接电流较大焊接电流较小,较同规格的酸性焊条约小10%左右序号序号酸性焊条酸性焊条碱性焊条碱性焊条5宜长弧操作须短弧操作,否则易引起气孔6合金元素过渡效果差合金元素过渡效果好7焊缝成形效果较好,熔深较浅焊缝成形尚好,容易堆高,熔深稍深8熔渣结构呈玻璃状
5、熔渣结构呈结晶状9脱渣较方便坡口内第一层脱渣较困难,以后各层脱渣较容易10焊缝常温冲击性能一般焊缝常温、低温冲击性能较高11抗裂性能较差抗裂性能较好12焊缝中的含氢量高,易产生“白点”,影响塑性焊缝中含氢量低13焊接时烟尘较少焊接时烟尘稍多(三)焊条牌号的表示方法(三)焊条牌号的表示方法通常用一个汉语拼音字母(或汉字)与三位数字表示。如A302、W607有的焊条牌号在三位数字后面加注后缀字母和/或数字。如J507RH、A022Mo、J422Fe16、J506X、J507R等。X1X2X3X4X5 X1表示焊条种类;X2X3表示熔敷金属强度或合金类型;X4表示药皮类型及电流种类;X5附加合金元素
6、或焊条特性(具有特殊性能和用途)。如:G高韧性焊条;GR高韧性压力容器用焊条;Fe高效铁粉焊条:X向下立焊用焊条;H超低氢焊条;RH高韧性超低氢焊条;DF低尘焊条;R压力容器用焊条;D底层焊条:GM盖面焊条(四)焊条型号的表示方法(四)焊条型号的表示方法1、碳钢焊条:、碳钢焊条:根据GB/T5117-1995碳钢焊条标准规定,碳钢焊条型号按熔敷金属的力学性能、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分。碳钢焊条型号的编制方法:首位字母“E”表示焊条;前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值,单位为kgf/mm2;第三位数字表示焊条的焊接位置:“0”和“1”表示焊条适用于全位置焊接;“2”表示焊条适用于
7、平焊及平角焊;“4”表示焊条适用于向下立焊。第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。在第四位数字后面附加字母或数字:“R”表示耐吸潮焊条,“M”表示对吸潮和力学性能有特殊规定的焊条,“-1”表示冲击性能有特殊规定的焊条。举例:E4303:43kgf/mm2;全位置;钛钙型;交直流两用。E5015:50kgf/mm2;全位置;低氢钠型;直流反接。E50181:50kgf/mm2;全位置;铁粉低氢型;交流或直流反 接;-46低温冲击保证值。2、低合金钢焊条:、低合金钢焊条:根据GB/T5118-1995低合金钢焊条标准规定,低合金钢焊条型号按熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型、焊接
8、位置和焊接电流种类划分。低合金钢焊条型号的编制方法:首位字母“E”表示焊条;前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值(kgf/mm2);第三位数字表示焊条的焊接位置:“0”和“1”表示焊条适用于全位置焊接;“2”表示焊条适用于平焊及平角焊。第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型;后缀字母为熔敷金属的化学成分分类代号,并以短划“-”与前面分开。若还具有附加化学成分时,附加化学成分直接用元素符号表示,并以短划“-”与前面后缀字母分开。如:E5515-B2-V(R317)对于E50XX-X、E55XX-X、E60XX-X型低氢焊条的熔敷金属化学成分分类后缀字母或附加化学成分后面加字母“R”
9、时,表示耐吸潮焊条。举例:(1)E5015-G(J507RH、J507R等):50kgf/mm2(490MPa);低氢钠型;高韧性(低温冲击保证值);直流反接;全位置焊接。(2)E6015-G(J607RH):60kgf/mm2(610MPa);低氢钠型;超低氢高韧性;(-40低温冲击保证值);直流反接;全位置焊接。(3)E5515-C1(W707Ni):低氢钠型;含2.5Ni;55kgf/mm2(540MPa);高韧性(-70冲击保证值);直流反接;全位置焊接。(4)E5515-C2(W907Ni):低氢钠型;含3.5Ni;55kgf/mm2(540MPa);高韧性(-90冲击保证值);直流
10、反接;全位置焊接。(5)E5515-B1(R207):低氢钠型;0.5Cr-0.5Mo;540MPa,常温冲击保证值;直流反接;全位置焊接。(6)E5515-B2(R307):低氢钠型;1Cr-0.5Mo;540MPa,常温冲击保证值;直流反接;全位置焊接。(7)E5515-B2-V(R317):低氢钠型;1Cr-0.5Mo-V;540MPa,常温冲击保证值;直流反接;全位置焊接。(8)E6015-B3(R407):低氢钠型;2.5Cr-1Mo;590MPa,常温冲击保证值;直流反接;全位置焊接。3、不锈钢焊条:、不锈钢焊条:根据GB/T983-1995不锈钢焊条标准规定,不锈钢焊条型号按熔敷
11、金属的化学成分、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分。不锈钢焊条型号的编制方法:首位字母“E”表示焊条;“E”后面的数字表示熔敷金属化学成分分类代号,如有特殊要求的化学成分,该化学成分用元素符号表示,放在数字的后面;短线“-”后面的两数字表示药皮类型、焊接位置及焊接电流种类。“15”表示碱性、钛型或钛钙型药皮,全位置焊接,交流或直流反接;“16”表示碱性药皮、全位置焊接、直流反接;“17”是“16”的变型。我国不锈钢焊条型号与美国、日本等国家的不锈钢焊条型号相同。举例:(1)E308L-16(A002):钛钙型;超低碳(含C0.04%);公称成分00-19Cr-10Ni;交流或直流反接(尽可能
12、采用直流电源);全位置焊接。(2)E308-15(A107):碱性;低碳(含C0.08%);公称成分0-19Cr-10Ni;直流反接;全位置焊接。(3)E316L-16(A022):钛钙型;超低碳(含C0.04%);公称成分00-18Cr-12Ni-2Mo;交流或直流反接(尽可能采用直流电源);全位置焊接。(4)E316-15(A207):碱性;低碳(含C0.08%);熔敷金属公称成分0-18Cr-12Ni-2Mo;直流反接;全位置焊接。(5)E347-15(A137):碱性;低碳(含C0.08%);含Nb稳定剂;公称成分0-19Cr-10Ni-Nb;直流反接;全位置焊接。(6)E309-15
13、(A307):碱性;含C0.15%;公称成分1-23Cr-13Ni;直流反接;全位置焊接。(7)E310-16(A402):钛钙型;含C=0.08-0.20%;纯奥氏体组织,公称成分2-26Cr-21Ni;交流或直流反接(尽量采用直流电源);全位置焊接。(注:L表示碳含量较低(C0.04%);H表示碳含量较高(C0.15%)特殊情况:E5MoV-15(R507):低氢钠型;5Cr-0.5Mo-V;520MPaE9Mo-15(R707):低氢钠型;9Cr-1Mo,590MPa按牌号:属于珠光体耐热钢(低合金钢)焊条。按型号:属于不锈钢焊条。GB/T983-1995提出:将放入下次修订的GB/T5
14、118标准中。(五)国内外牌号、型号对比(举例)(五)国内外牌号、型号对比(举例)焊条类别国内牌号国标型号AWS型号碳钢焊条J422E4303J506E5016E7016低合金结构钢焊条J506RE5016-GE7016-GJ506RHE5016-GE7016-GJ607E6015-D1E9015-D1低温钢焊条W707NiE5515-C1E8015-C1珠光体耐热钢焊条R407E6015-B3E9015-B3铬不锈钢焊条G207E410-15E410-15铬镍奥氏体不锈钢焊条A042E319MoL-16E309MoL-16A022MoE317L-16E317L-16镍基合金焊条Ni307BE
15、NiCrFe-3二、焊接材料的选用二、焊接材料的选用(一)重视对焊接材料的正确选择(一)重视对焊接材料的正确选择1、正确选择焊材是保证焊接质量的最重要、也是最基本的条件。2、工程所采用的焊接材料一般要求在设计文件中作出规定。GB50236-98第2.0.2条规定:设计文件应标明母材、焊接材料、焊缝系数及焊缝坡口的形式,并对焊接方法、焊前预热、焊后热处理及焊接检验提出要求。3、作为施工单位的工程技术人员要求掌握焊材选择的基本知识,目的是:(1)在审图时核对设计对焊材选择的正确性;(2)当设计无规定或现场条件满足不了设计规定时,为自选焊材提供方便。4、确定焊接材料的一般步骤:(1)审查设计文件对焊
16、接材料有无规定;(2)若设计文件无明确规定,查阅设计文件规定的相关焊接标准中对焊接材料的选择是如何规定的。若有明确规定,则按该规定执行。(3)若相关焊接标准中未明确规定具体的焊接材料,则施工单位技术人员根据设计使用条件和工作经验自选焊材。特别注意:施工单位自选的焊材最终仍应报请设计同意。(4)自选的焊接材料经焊接工艺评定验证后方可正式使用。特别提醒:焊条选择是否合理,不完全由焊接工艺评定所决定。理由(1)焊接工艺评定之前进行的母材焊接性(试验)研究包括焊接方法和焊接材料相匹配的合理性。理由(2)焊接工艺评定之前焊条必须确定。焊接工艺评定可验证焊条的基本使用性能(如工艺性能、力学性能、晶间腐蚀性
17、能等)。但工艺评定不能全面地考虑设计工况条件,如设计温度、介质和使用环境下的高温使用性能、疲劳强度、抗应力腐蚀等。所以焊材选用应由设计完成或报设计认可。(二)选择焊条的基本要点(二)选择焊条的基本要点1、考虑焊件材料的物理性能、力学性能和化学成分:、考虑焊件材料的物理性能、力学性能和化学成分:(1)按等强度的原则,选择满足接头力学性能要求的焊条。举例:Q235,按等强度的原则应选用J42焊条,而不应选用J50焊条。特殊情况:根据母材的焊接性,选用不等强度(高强度匹配或低强度匹配)、而韧性好的焊条,但需通过改变焊缝结构形式,以满足设计强度、抗疲劳和刚度的要求。(2)使熔敷金属的合金成分符合或接近
18、母材。举例:15CrMo(1Cr-0.5Mo)必须选用R307焊条(1Cr-0.5Mo),而不能选用R207焊条(0.5Cr-0.5Mo)。(3)当母材化学成分中碳或硫、磷等有害杂质较高时,应选择抗裂性和抗气孔能力较强的焊条。如低氢型焊条等。注意:焊接构件对力学性能和化学成分的要求并不是均衡的:有的焊件可能偏重于强度、韧性等方面的要求,而对化学成分不一定要求与母材一致。如选用结构钢焊条时,首先应侧重考虑焊缝金属与母材间的等强度,或焊缝金属的高韧性;有的焊件可能偏重于化学成分方面的要求,如对于耐热钢、不锈钢焊条的选择,通常侧重于考虑焊缝金属与母材化学成分的一致;有的也可能对两者都有严格的要求。如
19、异种钢焊条的选择。因此在选择焊条时应分清主次,综合考虑。2、考虑焊件的工作条件和使用性能:、考虑焊件的工作条件和使用性能:(1)焊件在承受动载荷和冲击载荷情况下,除了要求保证抗拉强度、屈服强度外,对冲击韧性、塑性均有较高的要求。此时应选用低氢型、钛钙型或氧化铁型焊条。举例:16Mn钢用于非重要结构时可选用J502、J503等酸性焊条;而当用于重要结构时,则应选用J506、J507等碱性焊条。(2)焊件在腐蚀介质中工作时,必须分清介质种类、浓度、工作温度以及腐蚀类型(一般腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等),从而选择合适的不锈钢焊条。举例:焊接1Cr18Ni9不锈钢时,为了满足焊缝与母材金属成分相同的要
20、求,对于在腐蚀要求不高的条件下工作的焊件,可选用A102、A107焊条;而对于工作温度低于300而耐腐蚀要求较高的焊件,则应选用A132、A137或A002焊条。(3)焊件在受磨损条件下工作时,须区分是一般磨损还是冲击磨损,是金属间磨损还是磨料磨损,是在常温下磨损还是在高温下磨损等。还应考虑是否在腐蚀介质中工作,以选择合适的堆焊焊条。(4)处在低温或高温下工作的焊件,应选择能保证低温或高温力学性能的焊条。举例:12CrMo在400下工作,焊接应选R207,而不能选J507。16MnDR在-40下工作,焊接应选J507RH(-40),而不能用J507、J507Mo、J507H等焊条(-30)。3
21、、考虑焊件的复杂程度和结构特点、焊接接头型式等:、考虑焊件的复杂程度和结构特点、焊接接头型式等:(1)形状复杂或大厚度的焊件,由于其焊缝金属在冷却收缩时产生的内应力大,容易产生裂纹。因此,必须采用抗裂性好的焊条,如低氢型焊条、和高韧性焊条焊条。(2)对于某些坡口较小的接头,或对根部焊透控制严格的接头,应选用具有较大熔深或熔透能力的焊条。举例:长输管线用钢X42焊接,为保证根部焊透又不至于有过大的焊瘤,常采用纤维素型焊条E6010进行向下立焊操作。(3)因受条件限制而使某些焊接部位难以清理干净时,就应考虑选用氧化性强,容易脱渣,对铁锈、氧化皮和油污反应不敏感的酸性焊条,以免产生气孔等缺陷。4、考
22、虑焊缝的空间位置:、考虑焊缝的空间位置:有的焊条只适用于某一位置的焊接,其它位置焊接时效果较差,有的焊条则是各种位置均能焊接的全位置焊条,选用时要考虑焊接位置的特点:(1)对于仰焊、立焊缝较多的焊件,应选用钛钙型、钛型、低氢型或钛铁矿型的全位置焊条。(2)焊接部位所处的位置不能翻转时,必须选择能进行全位置焊接的焊条。5、考虑施焊工作条件:、考虑施焊工作条件:(1)没有直流焊机的场合,应选用交直流两用的焊条。(2)某些钢材(如珠光体耐热钢)需进行焊后消除应力热处理,但受设备条件限制或本身结构限制而不能进行时,应选用与母材金属化学成分不同的焊条(如奥氏体不锈钢焊条A302等),可以免进行焊后热处理
23、。(3)应根据施工现场条件,如野外操作、焊接工作环境等来合理选用焊条。6、考虑改善焊接操作环境和保证工人身体健康:、考虑改善焊接操作环境和保证工人身体健康:(1)尽量选用发尘量小、产生有害气体少的焊条。(2)在酸性焊条和碱性焊条都可以满足的地方,鉴于碱性焊条对操作技术及施工准备要求高,故应尽量采用酸性焊条。(3)对于在密闭容器内或通风不良场所焊接时,应尽量采用低尘低毒焊条或酸性焊条。7、考虑焊接的经济性:、考虑焊接的经济性:(1)在保证使用性能的前提下,尽量选用价格低廉的焊条。根据我国的矿藏资源,应大力推广钛铁矿型焊条(3型)。(2)对性能有不同要求的主次焊缝,可采用不同焊条,不要片面追求焊条
24、的全面性能。(3)根据结构的工作条件,合理选用焊条的合金系统。如:对在常温下工作,用于一般腐蚀条件的不锈钢,就不必选用含铌的不锈钢焊条。8、考虑焊接效率:、考虑焊接效率:(1)对焊接工作量大的结构,有条件时应尽量采用高效率焊条,如:铁粉焊条、高效率不锈钢焊条、重力焊条、底层焊条、立向下焊条之类的专用焊条。(2)水平位置焊接时采用铁粉焊条,垂直位置焊接时采用下向焊条等,均可大大提高生产率和降低成本。9、考虑焊条的工艺性能:、考虑焊条的工艺性能:焊条工艺性能的好坏是焊条使用的前提。工艺性能不好的焊条会产生各种焊接缺陷。(1)对于同一牌号(型号)的焊条,不同的生产厂家,其工艺性能差别很大,需要我们在
25、采购时认真分析。(2)采购不同厂家同一牌号的焊条时,还应考虑焊工的习惯问题和对该焊条工艺性能的适用性。(三)碳素钢的焊条选用(三)碳素钢的焊条选用1、对碳素钢的认识:、对碳素钢的认识:碳钢的主要分类方法:碳钢的主要分类方法:(1)按含碳量分类:低碳钢:C0.30%(有的国家称为软钢);中碳钢:C=0.30-0.60%;高碳钢:C0.60%。(2)按冶炼方法分:平炉钢;转炉钢;电炉钢。(3)按钢的脱氧程度的不同分:沸腾钢;半镇静钢;镇静钢。(4)按用途分:结构钢;工具钢。(5)根据钢中有害杂质S、P的含量分:普通碳素钢:S0.050%,P0.045%;优质碳素钢:S0.035%,P0.035%;
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