【正文】 ............................……12第3章 Q345鋼在CO2氣體保護(hù)焊時常見問題及對策在化學(xué)成分上，16Mn與Q345也不盡相同。少量的V、Ti、Nb合金元素能細(xì)化晶粒，提高鋼的韌性，鋼的綜合機(jī)械性能得到較大提高。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊是以二氧化碳?xì)鉃楸Ｗo(hù)氣體，進(jìn)行焊接的方法。 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)電弧焊（簡稱CO2焊）的保護(hù)氣體是二氧化碳（有時采用CO2＋Ar的混合氣體）。由于所用保護(hù)氣體價格低廉，采用短路過渡時焊縫成形良好，加上使用含脫氧劑的焊絲即可獲得無內(nèi)部缺陷的高質(zhì)量焊接接頭。也可以用于鈦及鐵合金的焊接。以及CO2氣體保護(hù)焊成本低，效率高，操作靈活的優(yōu)點。并隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減少。Q345A級，是不做沖擊；Q345B級，是20℃常溫沖擊；Q345C級，是0℃沖擊；Q345D級，是－20℃沖擊；Q345E級，是－40℃沖擊。Q345過去的一種叫法為：16Mn。~~~－－－B－－－C－－D－－E－－ Q345鋼的焊接特點1．碳當(dāng)量(Ceq)的計算Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 （11）。（2）冷裂紋敏感性Q345鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。50年代初期，CO2氣保焊技術(shù)一經(jīng)開發(fā)，就應(yīng)用于金屬結(jié)構(gòu)制造，并伴隨著焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造技術(shù)水平的不斷提高，逐漸成為金屬結(jié)構(gòu)焊接的主要方法。起步階段是從80年代中期到90年代初的時間里，借助于我國在“六五”、“七五”重大技術(shù)裝備，引進(jìn)技術(shù)合作生產(chǎn)及大型基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)的契機(jī)，引進(jìn)國外先進(jìn)焊接技術(shù)和裝備，對大型骨干機(jī)械企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造。如：焊接設(shè)備方面的時代集團(tuán)公司、天津電焊機(jī)廠、唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器有限公司等；焊接材料方面的天津電焊條公司、江蘇江南焊絲廠和嘉興東方焊業(yè)有限公司等；焊接氣體方面的普萊克斯氣體有限公司、BOC氣體公司等。（2）焊接成本低。（6）電弧可見性好，短路過渡可用于全位置焊接。（4）設(shè)備比較復(fù)雜，易出現(xiàn)故障，且需要專業(yè)人員負(fù)責(zé)維修。 CO2焊的熔滴過渡形式1．短路過渡：細(xì)絲（），以小電流、低電弧電壓進(jìn)行焊接。 坡口設(shè)計CO2氣體保護(hù)焊采用細(xì)顆粒過渡時，電弧穿透力較大，熔深較大，容易燒穿焊件，所以對裝配質(zhì)量要求較嚴(yán)格。板厚在12mm以下開I形坡口；大于12mm的板材可以開較小的坡口。通常允許較小的鈍邊，甚至可以不留鈍邊。采用細(xì)顆粒過渡焊接角焊縫時，考慮到熔深大的特點，其焊角尺寸K可以比焊條電弧焊時減少10%~20%，見表21。定位焊之前應(yīng)將待焊部位及兩側(cè)10~20mm范圍內(nèi)的油污、銹跡等污物,并在焊件表面涂上一層飛濺防粘劑,在噴嘴上涂一層噴嘴防堵劑。也是隨后進(jìn)行CO2氣體保護(hù)焊時產(chǎn)生氣孔和夾渣的主要原因，所以必須認(rèn)真地焊接定位焊縫。當(dāng)背面難以焊接時，可在正面焊一條短焊縫。為增加定位焊縫的焊接深度，應(yīng)適當(dāng)增大定位焊縫及其長度，一般為15~50mm長。 焊絲直徑的選擇對于鋼板厚度為1~4mm時，~；當(dāng)鋼板厚度大于4mm時。 焊接電流的選擇1．在保證母材焊透又不致燒穿的原則下，應(yīng)根據(jù)母材厚度，接頭形式焊接位置及焊絲直徑正確選用焊接電流。4．焊接電流過大時，會造成熔池過大，焊縫成形惡化。表25 立、仰焊接時電流選擇焊絲直徑(mm)1焊接電流(A)70~12090~150 電弧電壓的選擇為獲得良好的工藝性能，應(yīng)選擇最佳的電弧電壓，該值是一個很窄的電壓區(qū)間，一般僅為1~2V左右。2．電弧電壓過高，會產(chǎn)生焊縫氣孔和增加飛濺。2．半自動焊接時，焊接速度一般不超過30米/時。4．一般認(rèn)為焊絲伸出長度為焊絲的10~15倍。不同極性接法的應(yīng)用范圍及特點見表27。2．氣體流量應(yīng)根據(jù)焊接電流，焊接速度，焊絲伸出長度，噴嘴直徑，焊接位置等因素考慮。如夾渣、裂紋、氣孔等。焊接裂紋不僅發(fā)生于焊接過程中，有的還有一定潛伏期，有的則產(chǎn)生于焊后的再次加熱過程中。 冷裂紋Q345鋼的焊接裂紋主要是冷裂紋。2．產(chǎn)生原因 （1） 焊接接頭存在淬硬組織，性能脆化。3．預(yù)防措施（1）選用堿性焊條，減少焊縫金屬中氫含量、提高焊縫金屬塑性。 （5）焊后立即進(jìn)行消氫處理（即加熱到250℃，保溫2~6h左右，使焊縫金屬中的擴(kuò)散氫逸出金屬表面）。 （1）結(jié)晶裂紋 產(chǎn)生于焊縫金屬結(jié)晶過程末期的“脆性溫度”區(qū)間，此時晶粒間存在著薄的液相層，因而金屬塑性極低，由冷卻的不均勻收縮而產(chǎn)生的拉伸變形超過了允許值時，即沿晶界液層開裂。造成這種裂紋的情況有二：一是材料晶粒邊界有較多的低熔點物質(zhì)；另一種是由于迅速加熱，使某些金屬化合物分解而又來不及擴(kuò)散，致局部晶界出現(xiàn)一些合金元素的富集甚至達(dá)到共晶成分。這種現(xiàn)象可解釋為由于焊接的高溫過熱和不平衡的結(jié)晶條件，使晶體內(nèi)形成大量的空位和位錯，在一定的溫度、應(yīng)力作用下排列成亞晶界（多邊形化晶界），當(dāng)此晶界與有害雜質(zhì)富集區(qū)重合時，往往形成微裂紋。因此，這種裂紋具有晶間開裂的特征，并且都發(fā)生在有嚴(yán)重應(yīng)力集中的熱影響區(qū)的粗晶區(qū)內(nèi)。其產(chǎn)生的主要原因是由于金屬中非金屬夾雜物的層狀分布，使鋼板沿板厚方向塑性低于沿軋制方向，另外由于厚板角焊時在板厚方向造成了很大的焊接應(yīng)力，所以引起層狀撕裂。 氣孔CO2氣體保護(hù)焊時，在焊縫中形成氣孔的主要原因，一般認(rèn)為是在焊接熔池中存在著被溶解的NCO和H2，在焊縫金屬結(jié)晶的瞬間，由于溶解度突然減小，這些氣體將析出，但當(dāng)這些氣體來不及從熔池逸出時，就會在焊縫中形成氣孔。實踐表明，要避免產(chǎn)生氮氣孔，最主要的是應(yīng)增強(qiáng)氣體的保護(hù)效果。例如，隨著CO2氣體中水分的增加，會提高在焊接區(qū)域內(nèi)氫的分壓，同時也提高H2在焊縫金屬中的含量（見表31）。表31 CO2氣體中水分與焊縫金屬含氫量的關(guān)系CO2氣體中水分／（g／cm179。如果焊絲的脫氧能力很低時，CO氣孔還可能成為表面氣孔。4．非軸向熔滴過渡造成的飛濺這種飛濺是在大滴過渡焊接時由于電弧的排斥力所引起的，熔滴形成大顆粒飛濺。（2）選擇合適的焊接電流在合適的焊接電流下施焊，飛濺最小。合適的焊絲干伸長度應(yīng)為焊絲直徑的10~12倍。施焊前，應(yīng)將焊接部位及其周圍的鐵銹、污物等清理干凈，以減少飛濺。（4）焊接電纜的長度必須合適，焊接電纜過長，會使飛濺量增加。新灌的CO2氣瓶內(nèi)含有水分，直接用于焊接時不但易形成氣孔，而且易形成飛濺，所以氣瓶內(nèi)的水分應(yīng)除去。21第4章 Q345鋼的CO2氣體保護(hù)焊工藝的確定以Q345矩形管的拼焊工藝為例進(jìn)行分析。 矩形管組焊方案的確定圖41 焊縫位置的確定為滿足強(qiáng)度需要，此矩形管截面尺寸為300mm 200mm，板厚3mm，設(shè)計要求扭曲及平行度等偏差≤，制作技術(shù)難度較大。 坡口形式對控制焊縫內(nèi)部質(zhì)量和焊接結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量有著很重要的作用。找出 ΔB與 Aω的關(guān)系后，即可根據(jù)兩者關(guān)系列表分析，處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，而后確定矩形管對接焊縫坡口形式 （見圖42）。從焊接變形理論可知，影響焊接變形大小的主要因素是：焊縫尺寸越大，熔敷金屬越多，變形越大；焊縫尺寸相等時，焊縫熱輸入越大，造成的變形也越大；焊接大長焊縫時，分段比直通焊變形要?。缓缚p布置不對稱或雖布置對稱但不對稱焊接，焊縫部位偏離越嚴(yán)重，變形越大；構(gòu)件剛性越小，變形越大。工藝要求是：第一層焊縫必須焊透，保證背面成形良好；焊接電流、電弧電壓、送絲速度和焊接速度等可根據(jù)設(shè)備型號調(diào)節(jié)。根據(jù)上述分析，先由中間向兩端分段跳焊焊縫1第一層 （見圖41），翻面由中間向兩端分段跳焊焊縫2第一層，焊縫2應(yīng)采用比焊縫1較大的焊接規(guī)范，以產(chǎn)生較大的反向力，使原變形得到矯正。3 CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝要求嚴(yán)格，這也是保證其焊接性能好壞的關(guān)鍵。而且要學(xué)會與人合作，這樣做起事情來就可以事倍功半。參考文獻(xiàn)[1] 張 淮、孫柏洲，小議CO2氣體保護(hù)焊焊接工藝及其飛濺的控制,生產(chǎn)一線，（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司）[2] 趙琳，淺談CO2氣體保護(hù)焊，特檢視窗，2009：7172[3] 李春國、王惜寶、孫洪玲，CO2氣體保護(hù)焊實心焊絲的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)(天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,天津300072)，焊接技術(shù)第36卷第2期2007：14[4] 李玉生，青藏線機(jī)車車輛用Q345鋼材的焊接工藝研究(中國南車集團(tuán)戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所,江蘇常州213011)，機(jī)車車輛工藝，第6期 2004：2931 [5] 朱張校，工程材料，[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001：163170.[6] 李亞江、王娟，氣體保護(hù)焊工藝及應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2009[7] 杜國華，新編焊接工藝500問，機(jī)械工業(yè)出版社，2009[8] 韓國明，焊接工藝?yán)碚撆c技術(shù)第二版（焊接工程師系列教程），機(jī)械工業(yè)出版社，2007[9] 殷樹言等，CO2焊接設(shè)備原理與調(diào)試，機(jī)械工業(yè)出版社，2000[10] 李亞江，焊接冶金學(xué)—材料焊接性，機(jī)械工業(yè)出版社，2006[11] 楊春利、林三寶等，電弧焊基礎(chǔ)，哈爾濱工業(yè)出版社，2003[12] 陳裕川，焊接工藝設(shè)計與實例分析，機(jī)械工業(yè)出版社，2010[13] 彭友祿，焊接工藝，人民交通出版社，2002[14] 陳伯蠡，焊接工程缺陷分析與對策第二版，機(jī)械工業(yè)出版社， 2006[15] 崔忠圻，金屬學(xué)與熱處理第二版，機(jī)械工業(yè)出版社，2004[16] 殷樹言，氣體保護(hù)焊技術(shù)問答，機(jī)械工業(yè)出版社，2003[17] 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脆化問題（1）過熱區(qū)脆化：熱軋鋼焊接時近縫區(qū)中被加熱到100℃以上粗晶區(qū)，易產(chǎn)生晶粒長大現(xiàn)象，是焊接接頭中塑性最差的部位，往往會承受不住應(yīng)力的作用而破壞。低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接工藝：（1）焊接坡口形式的設(shè)計應(yīng)避免采用焊不透或局部焊透的坡口，還要盡量減少焊縫的橫截面積，以降低接頭的殘余應(yīng)力，同時也可減少焊接材料的消耗量。（5）裝配定位焊縫必須采用與正式焊縫同一類型的焊條。、后熱及熱處理（1）預(yù)熱：焊接低合金結(jié)構(gòu)鋼時，焊前預(yù)熱時防止接頭冷裂，改善接頭組織性能，減小焊接應(yīng)力的重要工藝措施。其作用在于首先是降低了接頭低溫轉(zhuǎn)變區(qū)的冷卻速度，其效果比預(yù)熱更顯著，其次是延長了接頭在100℃以上溫度區(qū)間的停留時間，使焊縫金屬中的氫有充分時間向外擴(kuò)散。去氫處理是將焊件在焊后立即加熱到300~400℃并保溫一段時間，可加速焊接接頭氫的擴(kuò)散逸出。低合金結(jié)構(gòu)鋼焊后消除應(yīng)力處理的目的有以下幾點：①消除焊縫金屬中的氫，提高焊接接頭的抗裂性和韌性；②降低焊接接頭中的參與應(yīng)力；③改善焊縫及熱影響區(qū)組織，使淬硬組織經(jīng)受回火處理而提高接頭各區(qū)的韌性；④穩(wěn)定了低合金耐熱鋼焊縫及熱影響區(qū)的碳化物，提高了接頭的高溫持久強(qiáng)度；⑤降低了焊縫及熱影響區(qū)的硬度，易于切削加工。生產(chǎn)中消氫處理的溫度為300~400℃，消氫時間為1~2小時。后熱的溫度和時間，取決于被焊鋼的冷裂敏感性，焊接材料的含氫量和接頭的拘束度。預(yù)熱溫度的確定，隨鋼材碳當(dāng)量、板厚、結(jié)構(gòu)的拘束度的增加而增加，環(huán)境溫度的升高而降低。低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接時，線能量參數(shù)除要保證接頭