低碳钢的焊接工艺

低碳钢钢焊接工艺

1.材料简介

普通碳素结构钢，其屈服强度约为235MPa，随着材质厚度的增加屈服值减小。由于钢含碳量适中，因此其综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能有较好的配合，用途最为广泛，大量应用于建筑及工程结构，以及一些对性能要求不太高的机械零件。

2.焊接特点

的碳和其他合金元素含量较低，其塑性、韧性好，一般无淬硬倾向，不易产生焊接裂纹等倾向，焊接性能优良。

焊接时，一般不需要预热和焊后热处理等特殊的工艺措施，也不需选用复杂和特殊的设备。对焊接电源没有特殊要求，一般的交、直流弧焊机都可以焊接。

在实际生产中，根据工件的不同加工要求，可选择手工电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧焊等焊接方法。

3. 焊条电弧焊

焊条电弧焊是一种基本的焊接方法，其设备简单，操作方便、灵活，应用较为广泛。

3.1 焊材选择

普通碳素结构钢，当作为一般结构焊接时，可搭配E43系列焊条使用，一般多使用E4303焊条。当其作为动载荷或是复杂的厚板结构时，一般选用E4315、E4316、E5015、E5016焊条。其化学成分及力学性能见表3.1.1。焊条在使用前需进行烘干处理。

表3.1.1 焊条化学成分及力学性能

焊条型号熔敷金属含量% 抗拉强

度MPa 屈服强

度MPa

伸长

率%

Mn Si S P Ni Cr Mo V

E4303

—

——

—

0.035 0.040

—

—

—

—

—

—

—

—

420 330

22

E4315

1.25 0.90

0.30 0.20 0.30 0.08

E4316

E5015

1.60 0.75 490 400 E5016

3.2 焊前准备

焊接前，焊件按工艺要求选择坡口形式，开坡口并清除坡口、焊件对接面及周围的锈蚀、油污等有害物质，避免产生焊接缺陷。同时也要保证焊条的表面清洁、无污物。

当环境温度低于0℃，或者焊件较厚时，一般在100-150℃下预热。 3.3 焊接工艺参数

焊条电弧焊一般分为平焊、横焊、立焊、仰焊四种形式。焊接电流的选择主要取决于焊条直径和焊缝位置，其次是焊件厚度、接头类型、焊道层次等。而电弧电压主要由电弧长度来决定。因此，电弧长度要适中，以保证电弧燃烧稳定 ，防止出现咬边、未焊透、外观成型不良等缺陷。

在焊接过程中，焊接速度要适当，既要保证焊透、融合良好，又要保证不烧穿。对于厚度较大的焊件需采用多层焊。在多层焊接时第一层焊通常选用较小的焊接电流，一般用直径3.2mm 的焊条，焊层厚度最大不超过5mm 。盖面层要保证焊缝宽度和高度符合要求。

各种位置焊缝的焊接工艺参数见下表。

表3.3.1平对接焊缝焊接工艺参数

坡口形式 板厚/mm 焊条直径/mm 焊接电流/A

不开坡口

3.0

3.2 90-120

4.0-

5.0

3.2

100-130

4.0 160-200

5.0 200-260 V 型坡口

5.0-

6.0

3.2

100-130 4.0 160-210 5.0 200-260 ≥6.0

4.0

160-210

5.0 220-280 X 型坡口

≥12

4.0

160-210

5.0

220-280

表3.3.2 立对接焊缝焊接工艺参数

坡口形式板厚/mm 焊条直径/mm 焊接电流/A 不开坡口

2.0-

3.0 2.0 40-50

3.0-

4.0 3.2 80-110

V型坡口

5.0-

6.0 3.2 90-120

≥7.0

3.2 90-120

4.0 120-160 X型坡口≥12

3.2 90-120

4.0 120-160

表3.3.3 横对接焊缝焊接工艺参数

坡口形式板厚/mm 焊条直径/mm 焊接电流/A 不开坡口

2.0 2.0 50-55

3.0-

4.0

3.2 90-120

4.0 120-160 V型坡口≥

5.0

3.2 90-120

4.0 140-160 X型坡口≥14

3.2 90-120

4.0 140-160

表3.3.4 仰对接焊缝焊接工艺参数

坡口形式板厚/mm 焊条直径/mm 焊接电流/A 不开坡口

2.0 2.0 50-55

3.0-5.0

3.2 80-110

4.0 120-160

V型坡口≥5.0 3.2 90-120

4.0 140-160

5.0 220-260

X型坡口≥12 3.2 90-120

4.0 140-160

5.0 220-260

表3.3.5 角接缝焊接工艺参数

焊缝类别焊脚高度/mm 焊丝直径/mm 焊接电流/A

平角焊

2.0 2.0 55-65

3.0 3.2 100-130

4.0

3.2 100-130

4.0 160-200 ≥

5.0

4.0 160-200

5.0 220-280

立脚焊

2.0 2.0 50-60

3.0-

4.0 3.2 90-120 ≥

5.0

3.2 90-120

4.0 120-160

仰角焊

2.0 2.0 55-60

3.0-

4.0 3.2 90-120 ≥

5.0 4.0 120-160

4.CO2气体保护焊接工艺

CO2气体保护焊是一种高效节能的焊接方法，其焊接变形小，焊接质量好，易于实现过程控制自动化。

4.1焊丝选择

Q235在CO2气体保护焊时通常选用ER49-1（H08Mn2SiA）和ER50-6焊丝。其化学成分及力学性能见下表。

表4.1.1 ER49-1及ER50-6焊丝化学成分及力学性能

焊丝型号

熔敷金属化学成分% 抗拉强

度MPa

屈服强

度MPa

伸长

率% C Si Mn S P

ER49-1 ≤0.11 0.65-0.95 1.80-2.10 ≤0.03 ≤0.03 ≥490 ≥372 ≥20 ER50-6 0.06-0.15 0.80-1.15 1.40-1.85 ≤0.035 ≤0.025 ≥500 ≥420 ≥22

4.2焊前准备

焊接用CO2气体的纯度应该较高，一般不低于99.5%，有些优质接头的焊接则要求CO2气体的纯度不低于99.8%，露点低于-40℃。

坡口加工的精度是保证融合良好和焊缝美观的重要因素之一，可采用机械加工、气