钢的碳当量公式及其在焊接中的应用
金属材料的焊接性能汇总
金属材料的焊接性能（2014.2.27）摘要：对各种常用金属材料的焊接性能进行研究，通过参考各类焊接丛书及焊接前辈多年的经验总结，对常用金属材料的焊接工艺可行性起指导作用。
关键词：碳当量；焊接性；焊接工艺参数；焊接接头1 前言随着中国特种设备制造业的不断发展，我们在制造产品时所用到的金属材料种类也在不断增加，相应地所必须掌握的各种金属材料的焊接性能也在不断研究和更新中，为了实际产品制造的焊接质量，熟悉金属材料的焊接性能，以制定正确的焊接工艺参数，从而获得优良的焊接接头起到至关重要的指导作用。
2 金属材料的焊接性能2.1 金属材料焊接性的定义及其影响因素2.1.1 金属材料焊接性的定义金属材料的焊接性是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的能力。
一种金属，如果能用较多普通又简便的焊接工艺获得优良的焊接接头，则认为这种金属具有良好的焊接性能金属材料焊接性一般分为工艺焊接性和使用焊接性两个方面。
工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优良，无缺陷焊接接头的能力。
它不是金属固有的性质，而是根据某种焊接方法和所采用的具体工艺措施来进行的评定。
所以金属材料的工艺焊接性与焊接过程密切相关。
使用焊接性是指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。
使用性能取决于焊接结构的工作条件和设计上提出的技术要求。
通常包括力学性能、抗低温韧性、抗脆断性能、高温蠕变、疲劳性能、持久强度、耐蚀性能和耐磨性能等。
例如我们常用的S30403，S31603不锈钢就具有优良的耐蚀性能，16MnDR，09MnNiDR低温钢也有具备良好的抗低温韧性性能。
从理论上，凡是在熔化状态下相互能形成固熔体或共晶的两种金属或合金，原则上都可以实现焊接，即具有所谓原则焊接性，又叫物理焊接性，然而，这种原则焊接性仅仅为材料实现焊接提供依据，并不等于该材料用任何焊接方法，都能获得满足使用性能要求的优质焊接接头。
碳钢的碳当量如何计算及利用碳当量值评价钢材焊接性有何局限性
碳钢的碳当量如何计算及利用碳当量值评价钢材焊接性有何局限性？
碳当量值只能在一定范围内，对钢材概括地、相对地评价其焊接性，这是因为：
1）如果两种钢材的碳当量值相等，但是含碳量不等，含碳量较高的钢材在施焊过程中容易产生淬硬组织，其裂纹倾向显然比含碳量较低的钢材来得大，焊接性较差。
因此，当钢材的碳当量值相等时，不能看成焊接性就完全相同。
2）碳当量计算值只表达了化学成分对焊接性的影响，没有考虑到冷却速度不同，可以得到不同的组织，冷却速度快时，容易产生淬硬组织，焊接性就会变差。
3）影响焊缝金属组织从而影响焊接性的因素，除了化学成分和冷却速度外，还有焊接循环中的最高加热温度和在高温停留时间等参数，在碳当量值计算公式中均没有表示出来。
因此，碳当量值的计算公式只能在一定的钢种范围内，概括地、相对地评价钢材的焊接性，不能作为准确的评定指标。
什么是碳当量？碳钢的碳当量如何计算？
把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换自成碳的相当含量，称为该种钢材的碳当量，可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。
碳钢中的元素除C外，主要是Mn和Si，它们的含量增加，焊接性变差，但其作用不及碳强烈。
国际焊接学会推荐的碳当量公式为
Mn Cu+Ni Cr+Mo+V
CE（IIW）= C + ──+────+──────（质量分数）（%）
6 15 5。
各元素对焊接的影响
1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。
在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。
铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。
钢化学当量
钢化学当量
钢的化学当量是指钢中各种元素与其在钢中的最大允许含量的比值。
它是钢铁冶炼和铸造过程中质量控制的重要参数之一，也是计算钢的化学成分和合金元素含量的基础。
在钢铁生产过程中，为了确保产品质量和性能的稳定，需要严格控制各种元素的含量。
而钢的化学当量就是通过比较钢中实际元素含量与其最大允许含量的比值，来评估和控制钢的质量和性能。
钢的化学当量计算公式如下：
Ceq = (C + Mn + Ni + Cu + Cr + Mo + V + Co + W) / max(C + Mn + Ni + Cu + Cr + Mo + V + Co + W)
其中，Ceq表示钢的化学当量，C、Mn、Ni、Cu、Cr、Mo、V、Co、W分别表示钢中各元素的含量（质量百分比），max表示各元素在钢中的最大允许含量（质量百分比）。
通过计算钢的化学当量，可以判断钢中各元素的含量是否符合标准要求，从而控制和优化钢铁产品的质量和性能。
如果Ceq值超过1，则说明钢中某些元素的含量超标，需要采取措施进行调整和控制。
另外，钢的化学当量还可以用于计算钢的机械性能，如抗拉强度、屈服强度、延伸率等。
通过分析钢的化学当量和机械性能之间的关系，可以更好地了解钢的性能和用途，并为钢铁产品的生产和应用提供指导。
总之，钢的化学当量是钢铁生产和质量控制中非常重要的参数之一，它能够评估和控制钢的质量和性能，并帮助我们更好地了解和应用钢铁材料。
最新钢结构焊接规范讲解
最新《钢结构焊接规范》讲解一、前言钢结构焊接规范出台的背景1、中国经济发展的要求（钢结构建设的历史回顾、钢产量的发展势头、城市化进程的要求）2、与之建设配套的技术要求（从业队伍较年轻、技术力量缺乏、人员流动性较大、建筑发展的时效性强——板、管、铸、锻）3、长远的战略考量（节能、环保、抗灾害、资源）4、从钢结构使用范围的扩展考虑（将原标准JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规范》改编和提升为国家标准GB50661《钢结构焊接规范》）随着名称的改变也带来了内容、要求的相应变化二、新老标准在结构上的差异1、目录JGJ81标准 GB50661标准总则总则基本规定术语和符号材料基本规定焊接节点构造材料焊接工艺评定焊接连接构造设计焊接工艺焊接工艺评定焊接质量检查焊接工艺焊接补强与加固焊接检验焊工考试焊接补强与加固附录A（钢板厚度方向性能级别附录A（钢结构焊接接头及其硫含量、断面收缩率值）坡口形式、尺寸和标记方法）附录B（建筑钢结构焊接工艺评定附录B（钢结构焊接工艺评定报告格式）报告格式）附录C（箱形柱（梁）内隔板电渣附录C（箱形柱（梁）内隔板电焊焊缝焊透宽度的测量）焊焊缝焊透宽度的测量）附录D（圆管T、K、Y节点焊缝的本规程用词说明超声波探伤）引用标准名录附录E（工程建设焊工考试结果登记附：条文说明表、合格证格式）本规程用词说明三、新标准的具体章节说明与其他标准的相关性1、总则1.01、强调新标准在相应科研、实践基础上形成的（1985年发展中心开始至今）1.02、载荷条件参照AWS等相关标准分为静载和动载，对其他结构也能参考执行1.03、强调安全（以人为本、吸收上海胶州路大楼、北京央视大楼失火教训）1.04、强调标准的互补与强制性标准的执行2、术语和符号该章节的术语和符号相比老标准都是新增加的，术语共8个、符号29个，这里强调都是与焊接技术相关的。
2.1.7检测——强调采用一定的试验和测试处理所进行的技术操作2.1.8检查——强调对材料、人员、工艺、过程或结果的核查，并确定其符合性(CNAS也有对应的机构)2.2符号强调在使用该标准中的一些相关符号时，为了避免力学性能符号的引用混乱，建议在检测报告中，力学性能名称后，用括弧标出符号。
模具材料42CrMo钢的性质及焊接
42CrMo钢的性质及焊接工艺芜湖职业技术学院贺闪闪90102102摘要：42CrMo钢是一种有多种金属元素组成的合金钢。
属于超高强钢，具有高强度和韧性，淬火时变形小，高温时又高的蠕变强度和持久强度，可焊性较差。
用于制造要求较35CrMo 钢强度更高和调制截面更大的锻件。
关键词：合金化热处理机械性能焊接引言：随着时代的发展，我国的科技越来越发达，模具工业也是有一个突飞猛进的发展。
42CrMo主要用于机车牵引用的大齿轮、增压器传动齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹，也用于2000m以下石油深井钻杆接头与打捞工具，并且可以用于折弯机的模具等。
但由于其焊接性较差，焊接时容易出下问题，因此探讨一套合理的焊接工艺十分必要。
一﹑42CrMo的性质1 合金化原理42CrMo的化学成分见表1与42CrMo相对应的日本牌号：SCM440 对应德国牌号：42CrMo4 近似对应美国牌号：4140表1 42CrMo钢的化学成分%42CrMo中各个金属元素分别起到固溶强化﹑改善回火稳定性﹑韧性，具体分析如下：①碳是钢中固溶强化作用最明显的元素，随含碳量的增加，钢的短时强度上升，塑性、韧性下降，对42CrMo钢而言，含碳量的上升会加快碳化物球化和聚集速度，加速合金元素的再分配，降低钢的焊接性、耐蚀性和抗氧化性，故耐热钢一般都希望降低含碳量，但含碳太低，钢的强度将降低。
，这是综合考虑上述因素的影响而决定的。
②加入Cr、Mo元素主要是提高钢的淬透性。
淬火加热时，Cr、Mo元素完全固溶于奥氏体中提高钢的淬透性。
淬火后，Cr、Mo元素固溶强化基体组织，并改善基体组织的回火稳定性。
高温回火时，部分Cr、Mo元素从基体组织中扩散到析出的渗碳体Fe3C中形成合金渗碳体（Cr、Mo、Fe）3C。
另外Mo元素的加入可消除回火脆性。
加入少量的Ni元素可改善钢的韧性。
③铌是强碳化物形成元素，加入后能与碳形成细小而稳定的合金碳化物，有很强的弥散强化效果。
钢的碳当量公式及其在焊接中的应用
钢的碳当量公式及其在焊接中的应用曹良裕 魏战江摘 要 介绍了目前世界各国常用的碳当量公式及其适用的钢种、强度级别、化学成分范围及应用判据。
关键词关键词 碳当量 焊接裂纹 低合金高强度钢钢的碳当量就是把钢中包括碳在内的对淬硬、冷裂纹及脆化等有影响的合金元素含量换算成碳的相当含量。
通过对钢的碳当量和冷裂敏感指数的估算，可以初步衡量低合金高强度钢冷裂敏感性的高低，这对焊接工艺条件如预热、焊后热处理、线能量等的确定具有重要的指导作用。
50年代初，当时钢的强化主要采用碳锰，在预测钢的焊接性时，应用较广泛的碳当量公式主要有国际焊接学会(IIW)所推荐的公式和日本JIS 标准规定的公式。
60年代以后，人们为改进钢的性能和焊接性，大力发展了低碳微量多合金之类的低合金高强度钢，同时又提出了许多新的碳当量计算公式。
由于各国所采用的试验方法和钢材的合金体系不尽相同，所以应搞清楚各国所使用的碳当量公式的来源、用途及应用范围等，以免应用不当。
1 国际焊接学会推荐的碳当量公式CE(IIW)CE(IIW)：：［［11］］CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%) (1)(式中的元素符号均表示该元素的质量分数，下同。
)该式主要适用于中、高强度的非调质低合金高强度钢(σb =500～900 MPa。
当板厚小于20 mm，CE(IIW)＜0.40%时，钢材淬硬倾向不大，焊接性良好，不需预热；CE(IIW)=0.40%～0.60%，特别当大于0.5%时，钢材易于淬硬，焊接前需预热。
2 日本推荐的碳当量公式2.12.1 日本JIS 和WES 标准规定的碳当量公式标准规定的碳当量公式：：［［22］］Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 (%) (2)该式主要适用于低碳调质的低合金高强度钢(σb =500～1000 MPa)。
当板厚小于25 mm，手工焊线能量为17 kJ/cm 时，确定的预热温度大致如下：钢材σb =500 MPa, Ceq(JIS)≈0.46%, 不预热 σb =600 MPa, Ceq(JIS)≈0.52%, 预热75 ℃σb =700 MPa, Ceq(JIS)≈0.52%, 预热100 ℃ σb =800 MPa, Ceq(JIS)≈0.62%, 预热150 ℃(1)、(2)式均适用于含碳量偏高的钢种(C≥0.18%)，即C≤0.20%;Si≤0.55%;Mn≤1.5%;Cu≤0.50%;Ni≤2.5%;Cr≤1.25%;Mo≤0.70%;V≤0.1%;B≤0.006%。
a516 70n 碳当量
a516 70n 碳当量
A516是一种常见的碳素钢材料，通常用于制造压力容器和锅炉。
它的70N表示它的最小屈服强度为70 ksi（千磅每平方英寸）。
而
碳当量是用来衡量钢中碳含量对其焊接性能的影响的一个参数。
碳
当量通常用以下公式计算，碳当量=碳含量+（硅含量/3）+（磷含量
/3）+（铬含量/5）+（镍含量/15）+（铜含量/15）。
对于A516
70N钢材，具体的碳含量、硅含量、磷含量、铬含量、镍含量和铜
含量将影响其碳当量的数值。
碳当量的大小将影响钢材的焊接性能，一般来说，碳当量越低，焊接性能越好。
因此，在实际应用中，需
要根据具体的化学成分来计算A516 70N钢材的碳当量，并结合焊接
工艺要求来进行评估和选择。
管线碳当量计算
管线碳当量计算管线钢焊接常用的几种碳当量公式王晓香(华北石油钢管厂)摘要碳当量法是研究钢材焊接性能最简便、最常用的方法,用以评估钢材焊接的冷裂纹倾向。
介绍了几种管线钢焊接常用的碳当量公式以及API 5L 第42版对碳当量计算公式的新规定,并指出科学地选择低碳含量管线钢的碳当量计算公式的重要性。
关键词管线钢焊接碳当量计算公式选择评估1 几种常用的碳当量公式在研究钢的焊接性能时,碳当量法是最简便、最常用的方法。
在钢的各种组成元素中,碳是对钢材冷裂纹敏感性影响最显著的元素。
将钢中其它元素对冷裂纹敏感性的影响与碳比较,按一定系数折合,与碳含量一起叠加后,可以得出该钢材的碳当量CE 或Ceq 值,用以评估该钢材焊接的冷裂纹倾向。
几种常用的碳当量公式见表1。
表1 几种常用的碳当量公式序号名称公式备注1国际焊接学会(IIW )公式CE =C +Mn/6+(Ni +Cu )/15+(Cr + M o +V )/5适用于中、高强度非调质低合金高强度钢2美国焊接学会(AWS )公式Ceq =C +Mn/6+S i/24+Ni/15+Cr/5+M o/4+Cu/13+P/2适用于C ≤0.6%Mn ≤1.6%…,详见注1。
3日本工业标准(J IS )公式Ceq (J IS )=C +Mn/6+S i/24+Ni/40+ Cr/5+M o/4+V/14适用于低合金调质钢,C ≤0.2%Mn ≤1.5%…,详见注2。
4日本依藤(IT O )公式Pcm =C +S i/30+(Mn +Cu +Cr )/20+ Ni/60+M o/15+V/10+5B适用于C =0.07%～0.22%…,详见注3。
5日本(Y URI OK A )公式CE N =C +A (C )×[Mn/6+S i/24+Cu/15+Ni/20+(Cr +M o +Nb +V )/5+5B加拿大Allince 管线和苏丹管线标准采用,详见注4。
注(1)美国焊接学会(AWS )Ceq 公式的适用范围:%w (C )w (Mn )w (Ni )w (Cr )w (M o )w (Cu )w (P )备注≤0.6≤1.6≤3.3≤1.0≤0.60.5～1.00.05～0.15w (Cu )≤0.5或w (P )≤0.05时可不计(2)日本工业标准(J IS )Ceq 公式的适用范围:%w (C )w (S i )w (Mn )w (Cu )w (Ni )w (Cr )w (M o )w (V )w (B )≤0.2≤0.55≤1.5≤0.5≤2.5≤1.25≤0.7≤0.1≤0.006(3)日本依藤(IT O )Pcm 公式的适用范围:%w (C )w (S i )w (Mn )w (Cu )w (Ni )w (M o )w (V )w (Nb )w (T i )w (B )0.07～0.220～0.60.4～1.40～0.50～1.20～0.70～0.120～0.040～0.50～0.005(4)日本Y URI OK A CE N 公式中碳的适应系数A (C )与碳含量的关系公式为:A (C )=0.75+0.25tan h [20(C -0.12)],tan h 为双曲正切函数。
钢的碳当量公式
材料开发与应用DEVELOPMENT ANDAPPLICATION OF MATERIALS1999年 第14卷 第1期 Vol.14 No.1 1999钢的碳当量公式及其在焊接中的应用曹良裕 魏战江摘 要 介绍了目前世界各国常用的碳当量公式及其适用的钢种、强度级别、化学成分范围及应用判据。
关键词 碳当量 焊接裂纹 低合金高强度钢 钢的碳当量就是把钢中包括碳在内的对淬硬、冷裂纹及脆化等有影响的合金元素含量换算成碳的相当含量。
通过对钢的碳当量和冷裂敏感指数的估算，可以初步衡量低合金高强度钢冷裂敏感性的高低，这对焊接工艺条件如预热、焊后热处理、线能量等的确定具有重要的指导作用。
50年代初，当时钢的强化主要采用碳锰，在预测钢的焊接性时，应用较广泛的碳当量公式主要有国际焊接学会(IIW)所推荐的公式和日本JIS标准规定的公式。
60年代以后，人们为改进钢的性能和焊接性，大力发展了低碳微量多合金之类的低合金高强度钢，同时又提出了许多新的碳当量计算公式。
由于各国所采用的试验方法和钢材的合金体系不尽相同，所以应搞清楚各国所使用的碳当量公式的来源、用途及应用范围等，以免应用不当。
1 国际焊接学会推荐的碳当量公式CE(IIW)：［1］ CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+ (Ni+Cu)/15 (%) (1) (式中的元素符号均表示该元素的质量分数，下同。
) 该式主要适用于中、高强度的非调质低合金高强度钢(σb=500～900 MPa。
当板厚小于20 mm，CE(IIW)＜0.40%时，钢材淬硬倾向不大，焊接性良好，不需预热；CE (IIW)=0.40%～0.60%，特别当大于0.5%时，钢材易于淬硬，焊接前需预热。
2 日本推荐的碳当量公式2.1 日本JIS和WES标准规定的碳当量公式：［2］Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+ Mo/4+V/14 (%) (2) 该式主要适用于低碳调质的低合金高强度钢(σb=500～1000 MPa)。
最新钢结构焊接规范讲解
最新《钢结构焊接规范》讲解一、前言钢结构焊接规范出台的背景1、中国经济发展的要求（钢结构建设的历史回顾、钢产量的发展势头、城市化进程的要2、3、4、二、1、基本规定术语和符号材料基本规定焊接节点构造材料焊接工艺评定焊接连接构造设计焊接工艺焊接工艺评定焊接质量检查焊接工艺焊接补强与加固焊接检验焊工考试焊接补强与加固附录A（钢板厚度方向性能级别附录A（钢结构焊接接头及其硫含量、断面收缩率值）三、11.01、强调新标准在相应科研、实践基础上形成的（1985年发展中心开始至今）1.02、载荷条件参照AWS等相关标准分为静载和动载，对其他结构也能参考执行1.03、强调安全（以人为本、吸收上海胶州路大楼、北京央视大楼失火教训）1.04、强调标准的互补与强制性标准的执行2、术语和符号该章节的术语和符号相比老标准都是新增加的，术语共8个、符号29个，这里强调都是与焊接技术相关的。
2.1.7检测——强调采用一定的试验和测试处理所进行的技术操作2.1.8检查——强调对材料、人员、工艺、过程或结果的核查，并确定其符合性(CNAS也有对应的机构)2.2符号33.01含碳量≥CEV=C+++(%)含碳量Pcm=C+++++3.02强调钢结构焊接工程、设计、施工单位应具备相应的资质，强调规则游戏。
3.031、相应焊接质量管理体系和技术标准；2、焊接技术人员、检验人员、无损检测人员、焊工、热处理人员均要有资格；3、焊接设备、检验和试验设备；4、检验仪器、仪表的计量、检定合格且在有效期内；5、对承接难度大的（C、D级）工程的施工单位，应具备焊接工艺试验室（有些先施工再补试验均为违规）3.04对钢结构焊接工程相关人员资格有6条规定：1、焊接技术人员要受过专门训练，具有实践经验1年以上（不是仅指职称）；2、焊接技术负责人应是中级职称以上的、承担C、D级焊接施工的还必须是高级职称；3、焊接检验人员（主要指外观、尺寸、拼接、电流、电压、气体、焊材等）要有实践经验并持证上岗；4、无损检测人员持证上岗（一般为2级）、承担难度大的焊接件检测应具备3级标3.051、焊接开始到最终成形（不能只看质保书），甚至其工作在无损检测后还有——表面防腐及标记等（实践证明焊接的最终质量是过程控制的结晶）；3、无损检测人员按设计文件或相应规定的探伤方法及标准，对受检部位探伤，出具检测报告。
20MnMoD调质钢的焊接研究与应用
20MnMoD调质钢的焊接研究与应用摘要：通过对高压氮气储罐主材20MnMoD的焊接性分析，按选择的焊接材料、工艺参数及相应的工艺措施进行了焊接工艺评定试验，焊接接头的各项性能均满足图纸及技术条件的要求。
根据合格的焊接工艺评定制定的焊接工艺、热处理工艺，成功完成了设备的制造。
关键词：20MnMoD高压氮气储罐焊接研究应用前言高压氮气储罐为某石化公司氮气储罐项目的主体设备，为锻焊容器。
设备的主体材料为20MnMoDⅣ锻件，其材料即属于低合金高强钢，又属于低温钢。
本文主要论述通过对母材焊接性分析，制定出相应的工艺措施、选择匹配的焊接材料与合理的工艺参数、加之适宜的热处理工艺，进行焊接工艺评定，以满足图纸及技术条件对焊接接头强度、低温韧性等性能的要求。
同时针对本设备的结构特点，编制出合理的焊接工艺与热处理工艺，并在产品制造过程中得以实施，并经无损检测，其各项指标均达到图纸及技术条件的要求，高质量的完成了设备制造。
1 20MnMoD锻件焊接性分析1.1 母材焊接性能1.1.1 焊接接头的冷裂纹倾向根据国际通用Ceq（碳当量）计算公式可计算出20MnMoD的碳当量指数：Ceq=C+Si/24+ Mn/6+Cr/5+Mo/4+Ni/40=0.49%＞0.45%；说明20MnMoD具有较大的冷裂倾向。
锻件中含有的C、Mn、Cr、Mo等强化元素提高了钢材的强度，同时在焊接过程中也易形成淬硬组织，易产生冷裂纹。
1.1.2焊接接头的再热裂纹倾向20MnMoD钢中含有Cr、Mo等元素，由于焊接高温使热影响区附近的这些元素的碳化物固溶于奥氏体中，焊后冷却时来不及析出，而在消除应力热处理过程中弥散析出，从而晶内强化，使应力松弛所产生的蠕变变形集中于晶界，当晶界的塑性不足时，就会产生再热裂纹。
1.1.3 焊接接头的脆化倾向焊接过程本身是不均匀加热和冷却的过程，从而形成不均匀组织。
低合金高强钢焊缝与热影响区的脆性转变温度比母材高，是焊接接头中的薄弱环节。
焊接部分思考题解答
焊接部分思考题解答1．熔焊、压焊和钎焊的实质有何不同？解：熔焊的实质是金属的熔化和结晶，类似于小型铸造过程。
压焊的实质是通过金属欲焊部位的塑性变形，挤碎或挤掉结合面的氧化物及其他杂质，使其纯净的金属紧密接触，界面间原子间距达到正常引力范围而牢固结合。
钎焊的实质使利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接焊件。
2．焊条药皮由什么组成？各有什么作用？解： 1）稳弧剂主要使用易于电离的钾、钠、钙的化合物，如碳酸钾、碳酸钠、大理石、长石和钾（或钠）水玻璃等，以改善引弧性能，提高电弧燃烧的稳定性。
2）造渣剂其组成是金红石、大理石、钛百粉、长石、菱苦土、钛铁矿、锰矿等，其主要作用是在焊接过程中形成具有一定物化性能的熔渣覆盖于熔池的表面，不让大气侵入熔池，且有冶金作用。
3）造气剂用糊精、淀粉、纤维素等有机物，或碳酸钙等无机物做造气剂。
这些物质在电弧热的作用下分解出CO和H2等气体包围在电弧与熔池周围，起到隔绝大气、保护熔滴和熔池的作用，并影响熔滴过渡。
4）脱氧剂主要应用锰铁、硅铁、钛铁、铝铁和石墨等，脱去熔池中的氧。
锰铁还兼起脱硫作用。
5）合金剂主要应用锰铁、硅铁、铬铁、钼铁、钒铁和钨铁等铁合金，向熔池中渗入合金元素，使焊缝得到必要的化学成分。
6）粘结剂常使用钾、钠水玻璃。
将上述各种药皮成分按配比制成粉末，有粘结剂调和后牢固地涂在焊芯上，从而制成焊条。
3．酸性焊条和碱性焊条在特点和应用上有何差别？解：4．与手弧焊相比，埋弧自动焊有什么特点？解：埋弧自动焊与手弧焊相比，有以下特点：（1）生产率高埋弧自动焊使用的光焊丝可通过较大的电流（100A以上），能得到计较高的熔敷速度和较大的熔深；焊丝很长，卷成盘状，焊接过程中连续施焊，节省了更换焊条的时间。
所以，它比手弧焊的生产率提高5～10倍。
（2）焊接质量高而且稳定埋弧自动焊焊剂供给充足，电弧区保护严密，熔池保持液态时间较长，冶金过程进行得较为完善，气体和杂质易于浮出，同时，焊接规范自动控制调节，所以，焊接质量高而稳定，焊缝成形美观。
焊工职业资格培训-低合金结构钢焊接
知识点12：我国窄间隙埋弧焊 的优点
重点内容：窄间隙埋弧焊经过发展，一般 采用直径为3mm粗焊丝，间隙宽度为15～ 35· mm，克服了窄问隙气电焊的缺点。我国 自行研制的双丝窄间隙埋弧焊，可用双丝或 单丝，适应性较广，焊接钢板最大厚度可达 250mm。板厚100mm时，双丝窄问隙埋弧 焊的效率比一般埋弧焊提高一倍。
知识点13、Q345(16Mn)钢的 成分和性能
重点内容：Q345(16Mn)钢碳的质量分数为 0．12％～0．200A，，锰的质量分数1．20 ％～1．60％；屈服点为345MPa，抗拉强度 为470～630MPa。它比Q235多加入质量分 数约l％的锰，屈服点提高40％左右，而且 冶炼、加工性能和焊接性能都比较好，是我 国目前产量最大、应用最广的低合金钢。
1)热轧、正火钢屈服点为295～490MPa的低 合金高强度钢，都在热轧或正火状态下使用， 属于非热处理强化钢。 2)低碳调质钢。此类钢的屈服点为490～ 980MPa，在调质状态下供货使用，属于热 处理强化钢。 3)中碳调质钢。此类钢的屈服点一般在 880—1176MPa，钢中碳的质量分数较高， 在0．25％～0．5％之间。
知识点14：Q345(16Mn)钢的焊 条电弧焊和埋弧焊焊接材料的选用
1)焊条电弧焊时，采用强度等级为E50系 列的结构钢焊条。应用最多的是碱性焊条 E5015(J507)和E5016(J506)；对于要求不高 的构件，也可采用酸性焊条：E5003(J502)。 2)埋弧焊不开坡口时，可以采用}t08MnA 焊丝配合It．143l；开坡口时应采用H10Mn2 焊丝配合Itj431。
3)co2气体保护焊时，采用焊丝牌号为 H08Mn2SiA。用c0：气体保护焊焊接 Q345(16Mn)钢时，焊缝含氢量低，抗裂性能好。 4)电渣焊时，焊丝采用H08MnMoA，焊剂采 用HJ431。 5)氩弧焊时，焊丝采用H10MnSi。 由于Q345(16Mn)钢在冶炼过程中是采用铝、 钛等元素脱氧的细晶粒钢， 在不预热时，可选用较大的热输入进行焊接，避 免出现淬硬组织。
q235碳当量的计算公式_解释说明以及概述
q235碳当量的计算公式解释说明以及概述1. 引言1.1 概述本文旨在介绍和解释Q235碳当量的计算公式，以及对其进行概述。
Q235碳当量是指钢材中所含碳元素的相对含量，它对钢材的质量和性能具有重要影响。
通过准确计算Q235碳当量，可以评估钢材的质量并指导相关工艺和生产过程。
1.2 文章结构本文分为引言、Q235碳当量的计算公式、解释和说明、结论以及参考文献和来源五个部分。
下面将逐一介绍各部分内容。
1.3 目的本文的目的是提供一个清晰而详尽的理解关于Q235碳当量的计算公式，并对其进行适当解释和说明，让读者能够更好地了解该公式的定义、用途以及具体使用方法。
同时，通过对该公式进行推演过程和示例分析，读者可以更好地掌握如何应用该公式进行实际操作。
请根据以上内容编写"1. 引言" 部分内容.2. Q235碳当量的计算公式：2.1 公式及参数说明：Q235碳当量的计算公式是通过对Q235钢中的主要合金元素进行比例计算得出的。
其公式如下：碳当量= C + Mn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/52 + Mo/60 + V/80其中，各参数表示的含义如下：- C：表示钢材中的碳含量；- Mn：表示钢材中的锰含量；- Si：表示钢材中的硅含量；- Ni：表示钢材中的镍含量；- Cr：表示钢材中的铬含量；- Mo：表示钢材中的钼含量；- V：表示钢材中的钒含量。
该公式综合考虑了多种合金元素在Q235钢中对碳当量的贡献，以及不同元素在化学上的基本性质和相对重要程度。
2.2 公式推演过程：为了推导出Q235碳当量的计算公式，需要分析各合金元素在碳当量方面所起到的作用，并结合实际测定数据进行归纳总结。
具体推演过程可参考相关研究文献和专业资料。
2.3 碳当量计算示例：以下是一个Q235钢材的碳当量计算示例：已知Q235钢材的元素含量如下：- C：0.15%- Mn：1.2%- Si：0.35%- Ni：0.25%- Cr：0.3%- Mo：0.1%- V：0.05%带入公式进行计算：碳当量= 0.15 + 1.2/6 + 0.35/24 + 0.25/40 + 0.3/52 + 0.1/60 + 0.05/80 ≈0.294因此，该Q235钢材的碳当量约为0.294。
碳当量计算公式及讲解
碳当量计算公式及讲解
摘要：
一、碳当量概念
二、碳当量计算公式
三、碳当量计算公式的讲解
正文：
碳当量是一个用于衡量钢材强度和性能的指标，它表示在钢材中，以碳含量为100%，其他合金元素所占的百分比。
碳当量的计算公式为：碳当量=碳含量+(锰含量/6)+(铬含量/5)+(钼含量/4)+(镍含量/40)+(钴含量/40)+(钒含量/14)。
碳当量的计算公式中，各项元素的含义如下：
- 碳含量：指钢材中碳的质量分数，以百分比表示。
- 锰含量：指钢材中锰的质量分数，以百分比表示。
- 铬含量：指钢材中铬的质量分数，以百分比表示。
- 钼含量：指钢材中钼的质量分数，以百分比表示。
- 镍含量：指钢材中镍的质量分数，以百分比表示。
- 钴含量：指钢材中钴的质量分数，以百分比表示。
- 钒含量：指钢材中钒的质量分数，以百分比表示。
碳当量的计算公式是一个比较基础的公式，它只能计算出碳当量的大致值，不能精确计算出每个元素对碳当量的贡献。
如果需要更精确的计算结果，可以使用修正的碳当量计算公式，该公式考虑了每个元素对碳当量的影响程
度。
在实际应用中，碳当量的计算公式非常重要，它可以用于预测钢材的强度和性能，指导钢材的生产和加工。
碳当量计算公式及讲解
碳当量计算公式及讲解
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目录
1.碳当量的概念
2.碳当量计算公式
3.碳当量在碳钢和铸铁中的应用
4.碳当量的意义和影响因素
5.碳当量的实际应用案例
正文
碳当量是指将钢铁中各种合金元素对共晶点实际碳量的影响折算成碳的增减。
碳当量的概念来源于铁碳相图，它与钢铁的组织结构和性能密切相关。
碳当量的计算公式为 C 当量=[CMn/6(CrMoV)/5(NiCu)/15]100%，其中 C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu 为钢中该元素含量。
碳当量在碳钢和铸铁中的应用有所不同。
在碳钢中，碳当量的计算公式为CE[CMn/6(CrMoV)/5(NiCu)/15]x100%，其中 C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu、Si、P 为该元素百分含量。
在铸铁中，碳当量的计算公式为 CE[C1/3(SiP)]x100%。
通过碳当量的计算，可以判断钢铁成分是否偏离共晶点，从而预测其组织结构和性能。
碳当量的意义主要体现在它可以衡量钢铁中合金元素对碳当量的影响，从而帮助工程师调整钢铁成分，以达到理想的组织结构和性能。
碳当量的影响因素包括钢铁中的各种合金元素，以及这些元素的含量。
碳当量在实际应用中有很多案例，例如在汽车制造中，工程师需要通过调整钢铁的成分和热处理工艺，以达到提高汽车车身强度、降低重量等性能要求。
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钢的碳当量公式及其在焊接中的应用曹良裕 魏战江摘 要 介绍了目前世界各国常用的碳当量公式及其适用的钢种、强度级别、化学成分范围及应用判据。
关键词关键词 碳当量 焊接裂纹 低合金高强度钢钢的碳当量就是把钢中包括碳在内的对淬硬、冷裂纹及脆化等有影响的合金元素含量换算成碳的相当含量。
通过对钢的碳当量和冷裂敏感指数的估算，可以初步衡量低合金高强度钢冷裂敏感性的高低，这对焊接工艺条件如预热、焊后热处理、线能量等的确定具有重要的指导作用。
50年代初，当时钢的强化主要采用碳锰，在预测钢的焊接性时，应用较广泛的碳当量公式主要有国际焊接学会(IIW)所推荐的公式和日本JIS 标准规定的公式。
60年代以后，人们为改进钢的性能和焊接性，大力发展了低碳微量多合金之类的低合金高强度钢，同时又提出了许多新的碳当量计算公式。
由于各国所采用的试验方法和钢材的合金体系不尽相同，所以应搞清楚各国所使用的碳当量公式的来源、用途及应用范围等，以免应用不当。
1 国际焊接学会推荐的碳当量公式CE(IIW)CE(IIW)：：［［11］］CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%) (1)(式中的元素符号均表示该元素的质量分数，下同。
)该式主要适用于中、高强度的非调质低合金高强度钢(σb =500～900 MPa。
当板厚小于20 mm，CE(IIW)＜0.40%时，钢材淬硬倾向不大，焊接性良好，不需预热；CE(IIW)=0.40%～0.60%，特别当大于0.5%时，钢材易于淬硬，焊接前需预热。
2 日本推荐的碳当量公式2.12.1 日本JIS 和WES 标准规定的碳当量公式标准规定的碳当量公式：：［［22］］Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 (%) (2)该式主要适用于低碳调质的低合金高强度钢(σb =500～1000 MPa)。
当板厚小于25 mm，手工焊线能量为17 kJ/cm 时，确定的预热温度大致如下：钢材σb =500 MPa, Ceq(JIS)≈0.46%, 不预热 σb =600 MPa, Ceq(JIS)≈0.52%, 预热75 ℃σb =700 MPa, Ceq(JIS)≈0.52%, 预热100 ℃ σb =800 MPa, Ceq(JIS)≈0.62%, 预热150 ℃(1)、(2)式均适用于含碳量偏高的钢种(C≥0.18%)，即C≤0.20%;Si≤0.55%;Mn≤1.5%;Cu≤0.50%;Ni≤2.5%;Cr≤1.25%;Mo≤0.70%;V≤0.1%;B≤0.006%。
2.22.2 P cm 公式日本伊藤等人进行了大量试验后，提出了冷裂敏感指数(P cm )的计算公式： P cm =C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B (%) (3)该式适用于C=0.07%～0.22%,σb =400～1000 MPa 的低合金高强度钢。
适用化学成分范围：C 0.07%～0.22%;Si 0～0.60%;Mn 0.40%～1.40%;Cu 0～0.50%;Ni 0～1.20%;Cr 0～1.20%;Mo 0～0.70%;V 0～0.12%;Nb 0～0.04%;Ti 0～0.05%;B 0～0.005%。
伊藤等又根据P cm 、板厚h 或拘束度(R)，建立了冷裂敏感性(P w )、冷裂敏感指数(P cm )及防止冷裂所需要的预热温度的计算公式：P w =Pcm+［H］/60+h/600 (3-1) 或P w =Pcm+［H］/60+R/40000 (3-2)式中， ［H］熔敷金属中扩散氢含量(m l /100g ，甘油法)R 接缝拉伸拘束度(k g /mm ．mm) h 板厚(mm)P cm 冷裂敏感指数当P w ＞0时，即有产生裂纹的可能性。
利用(3-1)、(3-2)两公式可以计算出无裂纹焊缝所需预热温度：T 0=1440P w -392 (℃)(3-1)、(3-2)两式适用条件：扩散氢含量［H］为1.0～5.0 m l /100g ；板厚为19～50 mm；线能量为17～30 kJ/cm；化学成分范围同(3)式。
(3-1)、(3-2)两式不仅考虑了钢中化学成分的影响，还考虑到钢板厚度或拘束 度，以及熔敷金属中含氢量，利用这两式可以计算出防止冷裂纹所需的预热温度。
3.33.3 新日铁的碳当量公式日本新日铁公司近年来为适应工程需要提出的新的碳当量公式：［5～6］CE=C+A (C)｛Si/24+Mn/16+Cu/15+Ni/20+(Cr+Mo+V+Nb)/5+5B ｝ (%) (4)该CE公式是新日铁公司近年提出的，适用于w(C)为0.034%～0.254%的钢种，是目前应用较广、精度较高的碳当量公式。
式中， A(C)碳的适用系数A(C)=0.75+0.25tg h［20(C-0.12)］A(C)与钢中含碳量的关系见表1。
A(C)与钢中含碳量的关系与钢中含碳量的关系表1A(C)与钢中含碳量的关系w(C)/%0 0.08 0.12 0.16 0.200.26A(C)0.500.5840.7540.9160.980.99日本新日铁碳当量(CE)公式、碳的适用系数A(C)、国际焊接学会碳当量CE(IIW)公式与碳含量的关系见图1、图2。
图1 日本新日铁CE、A(C)与碳含量的关系图2 CE(IIW)和新日铁CE的对应关系3 美国推荐的碳当量公式3.13.1 计算预热温度的碳当量公式计算预热温度的碳当量公式美国金属学会提出的用于计算预热温度的碳当量CE 经验公式：［3］CE=C+Mn/6+Ni/15+Mo/4+Cr/4+Cu/13 (%) (5)当CE＜0.45%时，可不预热；当CE 在0.45%～0.60%之间时，预热100～200 ℃；当CE ＞0.60%时，预热200～370℃。
该式适用于碳钢和低合金高强度钢。
3.23.2 评定焊接性的碳当量公式美国金属学会提出的用于评定淬火碳钢和低合金钢的焊接性的碳当量公式： CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Si+Ni+Cu)/15 (%) (6)该式考虑了钢中Si 的影响，当CE＜0.35%时，通常不需预热和后热；当CE 在0.35%～0.55%之间时，一般需预热；当CE ＞0.55%时，可能既要预热，又要后热。
3.33.3 美国焊接学会美国焊接学会(AWS)(AWS)(AWS)提出的碳当量公式提出的碳当量公式提出的碳当量公式：：［［44］］CE=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+Cu/13+P/2 (%) (7)该式适用于碳钢和低合金钢，适用的化学成分范围如下：C＜0.60%;Mn＜1.6%;Ni＜3.3%;Cr＜1.0%;Mo＜0.6%;Cu 0.50%～1.0%;P 0.05%～0.15%(当Cu＜0.50%和P＜0.05%时可不计)。
碳当量及所对应的板厚的焊接性和施焊条件分别见图3和表2。
表2 钢的焊接性与施焊条件焊接性分类 普通酸性焊条 低氢焊条 消除应力 敲击处理 Ⅰ优良 不需预热 不需预热 不需 不需 Ⅱ较好 预热40～100 ℃ -10 ℃以上不需预热任意 任意 Ⅲ尚好 预热150 ℃ 预热40～100 ℃ 希望 希望 Ⅳ难焊预热150～200 ℃预热100 ℃必要希望图3 焊接性与板厚、碳当量的关系由图3可查得Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类钢的最佳施焊条件。
3.43.4 美国海军的碳当量公式美国海军船体结构钢用低合金高强度钢碳当量公式：［6］ CE=C+(Mn+Si)/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%) (8)碳当量、碳含量与钢的冷裂敏感性的关系见图4。
图4 碳当量、含碳量与冷裂敏感性的关系如图4所示，按含碳量和碳当量的不同，可把钢的焊接性划分为易焊区(Ⅰ区)、可焊区(Ⅱ区)和难焊区(Ⅲ区)3个区域，含碳量为0.10%～0.12%以下的区域，为易焊区，含碳大于0.10%～0.12%，且碳当量CE＜0.49%的区域，为可焊区，含碳量大于0.10%～0.12%，碳当量CE ＞0.49%的区域，为难焊区。
4 其它国家推荐的碳当量公式4.14.1 前苏联提出的碳当量公式前苏联提出的碳当量公式：：［［44］］CE=C+Mn/6+Cr/3+V/5+Mo/4+Ni/15+Cu/13+P/2 (%) (9)前苏联用(9)式计算碳当量，认为一般低合金高强度钢，当CE≤0.45%时，焊接厚度为25 mm 以下的钢板可不预热。
此外，他们还从钢的合金元素总含量和碳当量对钢的焊接性作了评定，结果见表3。
表3 合金元素含量与焊接性的关系合金元素含量与焊接性的关系 w (Mn+Si+Cr+Mo)/%w (C)/%焊接性 ＜1%＜0.25 0.25～0.35 0.35～0.45 ＞0.45 优良较好 尚可 不良 1%～3%＜0.20 0.20～0.30 0.30～0.40 ＞0.40 优良 较好 尚可 不良 ＞0.30%＜0.18 0.18～0.28 0.28～0.38 ＞0.38优良 较好 尚可 不良4.24.2 捷克采用的碳当量公式捷克采用的碳当量公式：：CE=C+Mn/6+Cr/5+Ni/15+Mo/4+Cu/13+P/2 (%) (10)当碳当量≤0.35%且C≤0.22%时，碳钢和低合金高强度钢的焊接性良好。
4.34.3 英国的碳当量公式英国的碳当量公式英国迪尔登(D ear d en)和奥尼尔(O nei ll )为评定热影响区的裂纹而提出的碳当量公式：［4］CE=C+Mn/6+Ni/15+Cr/5+Mo/4+V/5+Cu/13+Co/150 (%) (11)该式适用于下列化学成分范围的钢材：C 0.1%～0.30%；Mn 0.26%～1.56%；Ni 0～5.38%;Cr 0～1.73%;Mo 0～0.64%;Cu 0～0.65%;V≤0.14%;Co 2.3%.为了获得良好的焊接热影响区，应将碳当量限制在0.45%内。
一般可用碳当量预测某种钢种的焊接性，表4给出了碳当量公式中合金元素及系数的关系，通过碳当量的计算可以看出，当碳当量增加时，钢材的淬硬倾向增大，硬度增加，这时钢材焊接热影响区就容易产生冷裂纹。
表4碳当量公式中合金元素对应的系数合金元素碳当量公式C Mn Si Cr Ni Mo V Cu B P Co NbCE(IIW)11/6-1/51/151/51/51/15----Ceq(JIS、WES)11/61/241/51/401/41/14----CE(A WS)11/6-1/41/151/4-1/13-1/2--CE(美，预热)11/6-1/41/151/4-1/13----CE(美，焊接性)11/61/151/51/151/51/51/15----CE(英)11/6-1/51/151/41/51/13--1/150-CE(俄)11/6-1/31/151/41/51/13-1/2--CE(捷)11/6-1/51/151/4-1/13-1/2--CE(美，海军)11/61/61/51/151/51/51/15----CE(新日铁)11/16*1/24*1/5*1/20*1/5*1/5*1/15*5*--1/5*注：*表示乘以A(C)。