1.选择合适的焊接工艺方法
同一接头同一材料采用不同的焊接方法、焊接工艺时,焊接接头的性能会有很大的差异。所以,应该根据对焊接接头性能的影响及其他要求,综合考虑对焊接工艺、焊接方法的合理选择。
从减少焊缝合金元素的烧损、焊缝中的杂质元素、焊缝中的气体含量,以及热影响区的宽度、焊缝的组织特点等方面而言,钨极氩弧焊焊接时,合金元素基本上不烧损,焊接接头的力学性能最好;焊条电弧焊和埋弧焊的焊接接头力学性能较好;氧-乙炔气焊焊接接头力学性能最差。所以,重要的焊接结构应以钨极氩弧焊打底,用焊条电弧焊盖面为好。易淬火钢焊接时,为避免在过热区产生淬硬组织,常采用在焊前预热、焊接过程中严格控制层间温度和焊后缓慢冷却等工艺措施,用以改善焊接接头的力学性能。
2.选择合适的焊接参数
焊接过程中,焊缝熔池中晶粒成长方向,会随着焊接速度的变化而改变,随着焊接速度的增大,熔池中的温度梯度下降很多,使熔池中心的成分过冷加大,焊缝熔池结晶时,晶粒主轴的成长方向垂直于焊缝中心线,此时容易形成脆弱的结合面,所以,高速焊接时,常在焊缝中心处出现纵向裂纹。
此外,焊接参数对焊缝成型系数也有较大的影响,采用大焊接电流、中等焊接速度焊接时,可以得到较宽的焊缝;当采用小焊接电流、快速焊接时,焊缝的宽度将变窄,此时的柱状结晶从两侧向熔池中心生长,导致在熔池中心集聚杂质偏析,容易在此处形成裂纹。
3.选择合适的焊接热输入
焊接热输入的大小,不仅影响焊接接头的热循环特性,而且还对焊接接头的组织和脆化倾向及冷裂倾向有影响。由于各类钢的脆化倾向和冷裂倾向是不相同的,因此,对焊接热输入的敏感性也不相同。
(1)焊接含碳量低的热轧钢
当含碳量偏低的Q295(09MnV、09Mn2)钢和09Mn2Si钢等焊接时,由于它们的淬硬倾向较小,小的焊接热输入也不会加大冷裂倾向,所以从提高过热区的塑性、韧性出发,选择偏小的焊接热输入是合适的。
(2)焊接含碳量偏高的Q345(16Mn)钢及其他低合金钢
由于Q345钢及其他低合金钢的淬硬倾向增大,马氏体组织含量增高,采用小的焊接热输入会增大冷裂倾向及过热区的脆化倾向,所以,焊接热输入应选择大一些。焊接Q420(15MnVN)钢和Q390(15MnV)等钢时,由于增大焊接热输入会因晶粒长大而引起脆化,因此,焊接热输入的选择应偏小些。(www.xing528.com)
(3)焊接含碳量和合金元素均偏高的正火钢(490 MPa)
如焊接正火钢Q490(18MnMoNb)钢时,为避免淬硬倾向增大,虽然采用较小的焊接热输入,但是,焊接接头过热区的冲击韧度反而下降,并且还容易出现延迟裂纹。所以,焊接热输入应该选择偏大一些,而且还要采取焊前预热、焊后进行热处理的工艺。
4.选择合理的焊接操作方法
焊接过程中,采用多层焊或多层多道焊,既可以减小每层焊道层的厚度,改善焊接接头的热输入,又可以利用每层焊缝的附加热处理作用,改善焊缝金属的二次结晶组织,改善焊接接头的力学性能。
5.正确选择焊接材料
通常,焊缝金属的化学成分和力学性能应与被焊金属材料相近,但是,在大多数的情况下,是利用调节焊缝化学成分来改善焊缝和熔合区的力学性能的,这就使焊缝与被焊金属化学成分有所不同。同钢种的结构钢焊接时,按与钢材抗拉强度等强的原则选用焊接材料;异种结构钢焊接时,按强度较低的钢种选用焊接材料。为提高焊缝的抗裂性能,应降低焊缝中的C及S、P等元素的含量,此外,还要通过焊接材料向焊缝加入细化晶粒的金属元素,如T、Nb、V、Al等,以保证焊接接头的强度和塑性要求。对于承受动载荷的焊接接头,要选用熔敷金属具有较高冲击韧度的焊接材料。
6.正确选择焊后热处理方法
正确选择焊后热处理方法,可以消除或减少焊接残余应力;消除焊缝中的氢,防止产生延迟裂纹;提高焊缝金属抗应力腐蚀的能力;提高焊接金属抗拉强度、冲击韧度和蠕变强度;提高焊接结构尺寸的稳定性,所以焊后热处理是改善焊接接头力学性能的工艺措施之一。
7.控制熔合比
熔化焊时,被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比称为熔合比,如果母材含有合金元素较少、焊接材料含合金元素较多时,焊接材料中的合金元素对改善焊缝性能可起到关键的作用。熔合比应该适当控制小一些,如果母材C、S、P元素含量较多时,要减少C、S、P等进入焊缝中,提高焊缝的塑性和韧性,防止产生裂纹,所以要减小熔合比。
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