2022年昭通市焊工學技術(shù)培訓：低合金高強度鋼的焊材選用
低合金高強度鋼的焊材選用
根據(jù)鋼材不同的強度級別選擇與母材強度相當?shù)暮缚p金屬是這類鋼焊材選用的基本原則，同時還要根據(jù)產(chǎn)品的使用條件、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和板材厚度等因素，綜合考慮焊縫金屬的韌性、塑性和焊接接頭的抗裂性。只要焊縫強度不低于或略高于母材標準抗拉強度的下限值即可。若選擇的焊材焊縫金屬強度過高，將會導致接頭的韌性、塑性及抗裂性降低，接頭的冷彎性能不易合格。
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由于這類鋼都具有程度不同的冷裂紋傾向，所以在等強度原則的前提下，嚴格控制焊接材料中的氫含量是非常重要的。特別對于結(jié)構(gòu)剛性較大的焊接件而言，應(yīng)盡量選擇低氫型藥皮焊條。對于強度較高的低碳低合金調(diào)質(zhì)鋼焊接時，更是如此，甚至要選擇超低氫型藥皮焊條，并嚴格控制焊條的存放和使用。在日本一些規(guī)范中規(guī)定，高強度鋼用焊條在空氣中存放的時間不能超過1h，否則要重新烘干。
低合金高強度鋼的焊材用于承壓設(shè)備時，訂貨技術(shù)條件還需符合NB/T47018—2011。
（一）低合金高強鋼的焊條選用
1）總的原則是根據(jù)產(chǎn)品對焊縫金屬性能要求選用焊條。對高強鋼一般應(yīng)選用與母材強度相當?shù)暮笚l，但必須綜合考慮焊縫金屬的韌性、塑性及強度。只要熔敷金屬強度或焊接接頭的強度不低于產(chǎn)品要求即可。若焊縫金屬強度過高，將導致接頭韌性、塑性及抗裂性的下降，從而降低焊接結(jié)構(gòu)的使用安全性。
2）考慮焊后加工工藝的影響。對焊后需經(jīng)熱處理、熱卷的焊件，應(yīng)考慮焊縫金屬經(jīng)受高溫處理作用對其力學性能的影響，應(yīng)保證焊縫金屬經(jīng)熱處理后仍具有要求的強度、塑性和韌性等。如焊后需經(jīng)正火處理或消除應(yīng)力處理時，應(yīng)選用焊縫金屬合金成分較高的焊條;對焊后需冷彎、冷沖壓的焊件則應(yīng)選用塑性好的焊條。
3）對于厚度、拘束度及冷裂傾向大的焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用低氫型或超低氫型焊條。以提高抗裂性能，降低預熱溫度，簡化焊接工藝。
4）對某些低合金鋼結(jié)構(gòu)的重要產(chǎn)品，為確保這些結(jié)構(gòu)的使用安全性，焊縫金屬應(yīng)具有良好的低溫沖擊韌性和斷裂韌性。如壓力容器等承壓設(shè)備，應(yīng)選用高沖擊韌性的焊條。
低合金鋼條標準有GB/T5117—2012《非合金鋼及細晶粒鋼焊條》，該標準中按熔敷金屬強度等級將焊條分成E43、E50、E55、E57四個強度級別，按合金成分有管線鋼、碳鉬鋼、錳鉬鋼、鎳鋼、鎳鉬鋼、耐候鋼（鎳鉻、鉻銅、鎳鉻銅）等。焊接低合金鋼時可以根據(jù)相應(yīng)的強度等級及合金元素選擇焊條，具體見表4-1。
（二）低合金高強鋼埋弧焊焊劑及焊絲的選用
焊接低合金高強鋼時，焊縫金屬強度不宜過高，一般滿足母材強度的下限即可。因為焊縫金屬強度過高，往往會導致接頭韌性、塑性和抗裂性能降低。由于低合金高強鋼氫致裂紋敏感性較高，因此，選擇焊接材料時應(yīng)優(yōu)先采用堿度適中的埋弧焊焊劑，且要根據(jù)焊縫強度級別和韌性的要求，分別采用不同合金系統(tǒng)的焊絲。強度在490MPa級的焊縫可采用Mn-Mo系焊絲，如H08MnMoA、H08Mn2MoA、H10MnSiMoTi及H10Mn2Mo焊絲等;強度在690~780MPa級的焊縫多采用Mn-Cr-Mo系、Mn-Ni-Mo系或Mn-Ni-Cr-Mo系焊絲。當對焊縫韌性要求較高時，往往采用含鎳的焊絲成分系統(tǒng)，如H08CrNi2MoA 等焊絲。焊接690MPa級以下的鋼種時，既可采用熔煉焊劑，也可采用燒結(jié)焊劑;焊接780MPa級高強鋼時，為了得到高的韌性，最好采用燒結(jié)焊劑。因為熔煉焊劑堿度較低，為提高韌性，就應(yīng)提高焊劑堿度，但這又會導致焊接工藝性能明顯 變壞，故熔煉型焊劑的應(yīng)用受到限制。
低合金鋼焊絲焊劑標準有GB/T12470—2003《埋弧焊用低合金鋼焊絲和焊劑》，可根據(jù)不同的強度級別選用不同的焊絲焊劑組合，具體見表4-1。
（三）低合金高強鋼氣體保護焊焊接材料的選用
選用焊絲時，首先要滿足焊縫金屬與母材等強度及其他力學性能指標（如低溫韌性等）符合規(guī)定的要求，同時還應(yīng)該考慮抗裂性及焊接生產(chǎn)效率。焊接熱軋鋼、正火鋼及焊態(tài)下使用的低碳調(diào)質(zhì)鋼時，首先考慮焊縫金屬的力學性能與母材相接近或相當，焊縫金屬化學成分與母材一致性則放在次要。值得注意的是，當焊縫金屬強度超過母材過多時，可能引起不良后果。因此，焊縫金屬強度等于或稍高于母材即可。按等強度要求選擇焊絲等級時，應(yīng)考慮板厚、接頭形式、坡口形狀及焊接熱輸入等因素的影響，這些因素對焊縫合金元素稀釋和冷卻速度，即對焊縫金屬的化學成分和接頭的組織都有影響，并因此影響到最終的焊縫金屬力學性能。
需要指出的是，對同一鋼種的焊接，當其板厚和坡口形式不同時，為了保證焊縫力學性能要求，選用的配套焊絲也不盡相同。對焊后作正火或消除應(yīng)力處理時，必須選擇含較多合金元素的焊絲，以便補償焊后熱處理帶來的強度損失。
在焊絲合金系統(tǒng)選擇上，主要是在保證等強度的前提下，重點考慮焊縫金屬沖擊韌性的要求。對于強度等級490MPa以下的焊絲，只要保證焊縫含有1.2%～1.6%的錳，而不再需要添加其他的合金元素就可滿足強度要求。當要求低溫下具有優(yōu)良的沖擊及斷裂韌性時，也可添加0.5%左右的鎳或微量鈦、硼;對于強度等級 590～680MPa的焊絲，其焊縫通常有兩個成分系統(tǒng)，即Mn-Mo系和 Mn-Ni-Mo系。對低溫韌性要求較高的，宜采用后者，通常錳含量為1.0%～1.4%，鉬含量約為0.2%～0.4%;根據(jù)對低溫韌性的要求，可加入不同數(shù)量的鎳，多在0.5%~2.0%之間，也可再加入少量的鉻，以得到良好的綜合性能;對于強度等級在780MPa以上的焊絲，其焊縫成分多為Mn-Ni-Cr-Mo系，也有的是Mn-Ni-Mo系。在Mn-Ni-Cr-Mo系焊縫中，錳和鉬的含量可適當減少，加人適量的鎳（1.5%~2.5%）和鉻（0.2%～0.6%）后，既可改善焊縫的低溫韌性，又可起強化作用。
適用于低合金高強鋼的實芯焊絲標準有CB/T8110-2008《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》，合金系統(tǒng)有錳-鉬、錳-鎳、錳-鎳-鉬或錳-鎳-鉻-鉬系等。藥芯焊絲標準有GB/T17493—2008《低合金鋼藥芯焊絲》，焊絲按藥芯類型分為非金屬粉型藥芯焊絲和金屬粉型藥芯焊絲。非金屬粉型藥芯焊絲按化學成分分為鉬鋼、鉻鉬鋼、鎳鋼、錳鉬鋼和其他低合金鋼等五類;金屬粉型藥芯焊絲按化學成分分為鉻鉬鋼、鎳鋼、錳鉬鋼和其他低合金鋼等四類。保護氣體按焊絲標準或焊絲廠家質(zhì)保書提供的匹配氣體選擇，自保護藥芯焊絲不需要保護氣體。
焊工短期技能培訓內(nèi)容：
第一周：焊工基礎(chǔ)（電焊工安全操作規(guī)范及設(shè)備工具的安全使用）手工電弧焊操作技能培訓（例如：手工焊接設(shè)備、焊接材料、工具。各種焊接位置的操作技能，單面焊雙面成型技術(shù)的操作技巧）。
第二周：氧、乙炔焊接與切割，等離子弧切割（氣焊與切割設(shè)備的使用及安全操作規(guī)程），各種厚板、薄板氣焊與切割操作技巧。
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第三周：手工鎢極氬弧焊技術(shù)（例如：氬弧焊設(shè)備及工具的安全使用和安全操作規(guī)程）；氬弧焊焊接厚、薄板各種焊接位置的安全操作技巧；常用有色技術(shù)材料，例如：鋁合金材料的焊接技巧。
第四周：二氧化碳氣體保護電弧焊技術(shù)（例如：二氧化碳焊接設(shè)備、設(shè)備工具的安全操作規(guī)程）；二氧化碳氣體保護焊焊接位置的操作技巧。
