低合金高强钢的焊接主要问题
11-4低合金高强度结构钢的焊接
钢材牌号
电渣焊 焊丝牌号 焊剂牌号
焊条电弧焊焊 条型号 E4303、E4301 E4316、E4315
埋弧焊 焊丝型号 H08A H08MnA 不开坡口 H08A 中板开坡口 H08MnA H10Mn2 H10MnSi 厚板开坡口 H10Mn2 焊剂牌号 HJ431 HJ431 HJ431 HJ431 HJ431 HJ431 HJ350
不开坡口 H08MnA 中板开坡口 H10MnSi H10Mn2 H08MnMoA 厚板开坡口 H08MnMoA H08MnMoA
HJ431 HJ431 HJ431 HJ431 HJ431 HJ350 HJ250 HJ431 HJ350
Q420
H10MnMoVA
HJ431 HJ360
E5516-G E5515-G E5516-D1 E5515-D1 E7015-G E7015- D2 E6016-D1 E6015-D2
Q460
H10Mn2MoA H10Mn2MoVA
HJ431 HJ360 HJ350 HJ250
H08Mn2MoA H08Mn2MoVA
HJ350 HJ250
预热 低合金高强度钢焊接时常用的工艺措施是焊前预热 焊前预热。 焊前预热 屈服点在390MPa以下 以下的低合金高强度钢焊接时，可不 预热 屈服点在 以下 可不 预热。 厚板、刚性大的结构钢且环境温度低的条件下，需预热 厚板、刚性大的结构钢且环境温度低的条件下 100～150℃。 屈服点在390MPa以上 以上的低合金高强度钢焊接时，一般需要 屈服点在 以上 一般需要 预热。 预热 后热及焊后热处理 低合金高强度钢后热主要是消氢处理。它是防止冷 裂纹的有效措施之一。 低合金高强度结构钢一般不进行焊后热处理。 只有厚板、强度级别较大及有延迟裂纹倾向的钢需焊后进行 热处理。
低合金高强度钢焊接性能
低合金高强度钢焊接性能引言钢是最重要的结构材料。
这是由于钢具有很高的强度-价格比，同时还可以用焊接这种最经济的工艺来连接。
尤其是在采用高输入热和不预热的情况下，焊接工艺的经济性更好。
因而对于开发新型的性能更好的低合金高强度钢来说，焊接性能的研究是很重要的。
焊接性能的概念包括对焊缝裂纹的低敏感性和良好的使用性能，即适合的强度和对脆性以及塑性裂纹扩展的抗力。
无裂纹焊接接头导致焊接接头失效的原因主要是不适当的焊接条件或焊接内部的高应力。
一些焊接缺陷，如气孔、凝固裂纹不是本文讨论的内容。
然而因合金成分的影响而引起的焊缝也常发生，这时只有认真研究其物理冶金原理才能解决问题。
当热影响区局部的塑性不足以抵消工作内部的拘束应力和焊接过程中产生的热应力和相变应力时，就会在热影响区（HAZ）内出现冷裂纹。
显微组织中的硬脆相导致塑性下降。
钢中游离氢加剧冷裂纹倾向。
游离氢来源于烘干不充分的焊接材料。
热影响区的低塑性和游离氢的同时存在带来最严重的问题。
为了表述母材化学成分对冷裂纹敏感性的影响，提出了一些回归公式。
表1（1，2）列出了最重要的两个公式。
其中CE适用于>0.18%C的钢种，P CM适用于<0.16%C的现代钢种。
碳当量越低，冷裂纹敏感性越小。
比较两个公式可以明显看出，碳是导致显微组织中形成有害硬脆相的主要元素。
在现代低碳钢中，由于其它合金元素的强化机制和碳的作用不一样，其对焊接性能的不利作用相对较小。
文献（3）对热影响区裂纹敏感性的影响因素进行了定量分析。
这些影响因素有：钢的化学成分、冷却速度（输入热、壁厚、预热温度）和焊条氢含量。
纤维素药皮焊条的氢含量很高，冷裂纹经常在此发生。
图1（4）表明在近海平台用钢板的生产发展中，采用热机械扎制的碳含量低的钢种，其焊接性能得到改善。
不预热就可以实现无裂纹焊接，给用户带来了巨大的经济效益。
除了显微组织对裂纹倾向的影响外，钢的纯净度是另一个同样重要的因素。
尤其是在组焊壁厚T型接头时，厚度方向（Z向）的应力会导致平行于板面的裂纹的产生，这种现象即为大家所知的层状撕裂，其裂纹沿延伸的夹杂物扩展。
低合金高强度钢的焊接性
低合金高强度钢的焊接性分析低合金高强钢的焊接性主要包括两个方面，其一是裂纹敏感性，其二是焊接热影响区的力学性能。
众所周知，扩散氢、脆性组织和残余应力是冷裂纹产生的三要素，碳当量公式（如IIW的CEN公式）、热影响区最大硬度等都被用来评价钢材的冷裂敏感性。
（1）冷裂纹问题对于现代低合金高强度钢，由于热机械控制工艺技术和微合金化技术的广泛应用，碳含量和碳当量都大幅度降低，因此，其冷裂敏感性不明显，除非在极端情况下（很大的拘束度或扩散氢含量很高），一般不会遭遇冷裂纹。
值得注意的是焊缝金属冷裂纹问题。
冷裂纹倾向低合金高强钢随着强度等级的增高，焊接接头冷裂纹倾向增大。
冷裂纹又叫氢致裂纹或延迟裂纹，是指焊接接头冷却到较低温度（Ms温度以下）时产生的焊接裂纹冷裂纹一般产生在热影响区，有时也产生在焊缝金属内。
产生冷裂纹的三个主要因素是：裂缝金属内残留的扩散氢、热影响区或焊缝金属硬组织、焊接残余应力。
焊接低合金高强度钢时，氢的主要来源是焊条药皮中的水分和破口表面的水分、油污等杂质。
这些物质在电弧高温作用下分解出氢，溶解在熔池金属内，熔池冷却凝时氢来不及逸出，残留在焊缝内。
另外，焊接低合金高强度钢的一个重要特点是热影响区有较大的淬硬倾向，随强度等级的提高、含碳元素或合金元素含量增多，其淬硬性也增大。
当焊接浮大焊件或冷却速度过快时，热影响区或焊缝金属更容易产生淬硬组织。
焊接时由于不均匀的加热和冷却以及构件本身的拘束作用，在焊缝内仍然会产生很大的残余应力。
所以，低合金高强度钢焊接时有较大的冷裂倾向。
为防止冷裂纹的产生，焊前应严标按照说明书的规定烘干焊条，将坡口清理干净，并采取焊前预热、焊后保温缓冷及热处理等措施。
母材强度的提高和焊接性的改善，促使冷裂纹发生的位置从热影响区转移到焊缝。
基于焊后随时间变化氢对局部临界开裂应力的影响，国际焊接联合会提出了判别高强钢冷裂纹位置的基本方法，焊后焊缝中的氢含量随时间单调减少，而热影响区的氢含量先从母材基础值升高到峰值然后下降，整个过程只有几分钟，恰好与残余应力发生的过程同步，通过计算残余应力值-时间的变化、以及热影响区和焊缝受实时扩散氢含量影响的临界开裂应力，即可预测冷裂纹发生的位置。
低合金高强度钢及其焊接技术概述-工程
低合金高强度钢及其焊接技术概述-工程低合金高强度钢概述低合金高强度钢的分类低合金高强度结构钢包括一般低合金结构钢和其它一些优质低碳低合金高强度钢，其强度高于含碳量相当的碳素钢，但塑性、韧性和焊接性良好，。
适用于较重要的钢结构，如压力容器、发电站设备、管道、工程机械、海洋结构、桥梁、船舶、建筑结构等。
低合金高强度结构钢是在低碳结构钢的基础上添加一定量的合金元素（如Mn、Si、Cr、Mo、Ni、Cu、Nb、Ti、V、Zr、B、P和N 等，但总量不超过5%，一般在3％以下），以强化铁素体基体，控制晶粒长大，提高强度和塑性、韧性。
一般在热轧后条件下供货以满足用户对冲击韧度的特殊要求。
如要求更高强度（σs=490-980MPa），也可以在调质状态下供货。
低合金高强度结构钢按屈服点（σs）分级。
国外对低合金高强度结构钢已制定标准，规定了C、S和P的上限而且对碳当量的上限，最高硬度及V型夏比值的下限均有严格规定，如日本焊接协会（WES）焊接结构用钢板标准。
低合金高强度结构钢根据屈服点和热处理状态可分为两种：1．非热处理强化钢（热轧与正火钢）（1）σs=249－392MPa级的低合金高强度钢。
除15MnTi 为正火状态供货外，均为热轧状态使用。
这类钢是在含C≤0.20%的基础上加入少量的固溶强化元素来保证钢的强度。
组织为细晶粒的铁素体和珠光体。
Mn是一种固溶强化效果最显著又比较便宜的元素，除增加强度外，还改善塑性、韧性，加入量不超过1.8%。
Si的固溶强化效果也好、但含量高于0.6%，对冲击韧度不利。
我国广泛使用的焊接性良好的16Mn、德国的St52以及日本的SM50均属此类钢。
用它代替普通低碳钢，可节约20%－30%钢材。
还可在16Mn钢中加入少量V （0.03%-0.2%）,Nb（0.01%-0.05%）,利用V、Nb的碳化物和氮化物的沉淀析出进一步提高钢的强度、细化晶粒，改善塑韧性，如12MnV、14MnNb、15MnV和16MnNb等钢种。
低合金高强钢焊接时的主要工艺措施
低合金高强钢焊接时的主要工艺措施。
⑴预热预热是防止裂纹的有效措施，并且还有助于改善接头性能。
但预热会恶化劳动条件，使生产工艺复杂化，过高的预热温度还会降低接头韧性。
因此，焊前是否需要预热以及预热温度的确定应根据钢材的成分（碳当量）、板厚、结构形状、刚度大小以及环境温度等决定。
⑵焊接线能量的选择含碳低的热轧钢（09Mn2、09MnNb钢等）以及含碳量偏下限的16Mn钢焊接时，因为这些钢的冷裂淬硬、脆化等倾向小，所以对焊接线能量没有严格的限制。
焊接含碳量偏高的16Mn钢时，为降低淬硬倾向，焊接线能量应偏大一点。
对于含V、Nb、Ti的钢种，为降低热影响区粗晶脆化所造成的不利影响，应选择较小的焊接线能量。
如15MnVN钢的焊接线能量应控制在40～45kJ/cm以下。
对于碳及合金元素含量较高而屈服点为490MPa的正火钢（如18MnMoNb钢等），因淬硬倾向大，应选择较大的焊接线能量，但当采用焊前预热时，为了避免过热倾向，可以适当地减少线能量。
⑶后热及焊后热处理后热是指焊接结束或焊完一条焊缝后，将焊件立即加热至150～250℃范围内，并保温一段时间，使接头中的氢扩散逸出，防止延迟裂纹产生。
对于厚壁容器、高刚性的焊接结构以及一些在低温、耐蚀条件下工作的构件，焊后应及时进行消除应力的高温回火，其目的是消除焊接残余应力，改善组织。
焊后立即进行高温回火的焊件，无需再进行后热处理。
低合金高强钢冬季焊接易产生冷裂纹的研究及分析
低合金高强钢冬季焊接易产生冷裂纹的研究及分析摘要：焊接冷裂纹是焊接中最为普遍的一种裂纹，是焊后冷至较低温度下产生的，特别是在冬季焊接低合金高强钢，冷裂纹的倾向大、过程控制难，焊缝只要产生裂纹，返工返修给生产带来许多困难，返修不彻底将会带来灾难性的事故。
本文通过对低合金高强钢焊接研究和性能分析，制定冬季焊接中厚板Q890D材料的专机焊接工艺规范。
关键词：冷裂纹低合金焊接热输入 Q890D前言焊接低合金高强钢，当马氏体转变温度MS附近，由于拘束应力、淬硬组织和氢元素共同作用而产生焊接冷裂纹。
氢是引起高强钢焊接时形成冷裂纹的重要因素之一，冬季焊接高强钢,采用小热输入（≤10.1kJ/cm），由于温度低、冷却快，造成层间温度控制不当和氢元素扩散聚集，焊缝上容易出现冷裂纹。
一、问题描述泵车支腿采用中厚板Q890D材料，属于低合金高强钢。
主焊缝采用多层多道专机焊接，相同的焊接规范，冬季焊接熔合区的冷速快，焊接区高温停留时间短，不利于氢向外逸出，易产生冷裂纹。
特别是多层多道焊缝中氢的逸出聚集在盖面焊中间熔合线。
横向应力大，垂直于焊缝出现横向裂纹。
泵车支腿焊缝只要存在裂纹，会带来灾难性的事故，危害性极大。
二、问题分析1.焊接工艺规范泵车支腿主焊缝焊接工艺规范（表格1）冬季焊接容易产生冷裂纹。
序号名称焊接电流（A）焊接电压（V）焊接速度（cm/min）热输入（kJ/cm）预热温度（℃）层间温度（℃）1第1道190254009.5120～150120～1502第2～3道2602850011.6表格1：焊接工艺规范经分析：焊接热输入最大11.6 kJ/cm属于小热输入焊接低合金高强钢，冬季气温低，焊后无后热和焊缝保温措施冷却快，形成脆硬的马氏体组织，造成热影响进一步脆化，易形成焊道下裂纹。
冬季焊接适当的增加热输入熔合区的冷却速度减少，焊接区高温停留时间长，有利于氢向外逸出，可以有效控制“氢致裂纹”。
2.材料可焊性分析（IIW推荐的碳当量公式如下：）结合（表2:化学成分）可以计算出碳当量：Q890D代入公式可得Ceq = 0.66% (约等于)经查询：碳当量介于0.4%～0.6% ,属于可焊性很好的钢， Q890D Ceq（约等于）0.66%，Ceq＞0.6%,Q890D可焊性较差,淬硬倾向大，易产生冷裂纹，焊接时需预热才能防止裂纹。
高强钢焊接的难点与措施 关键词：高强钢 韧性 裂纹
高强钢焊接理论研究
根据船研所的研究结果，高强钢焊接难点主要是如何提高焊缝韧性等力学性能和降低裂纹的产生。
而其关键点是如何得到合适的晶体结构、降低氢致裂纹的产生和降低焊接拘束。
1、高强钢因其较高的碳当量、高强度、低韧性，如WQ690 40mm钢板碳当量≤0.5，屈服σ0.2=690MPa，焊接时不合适的最高温度、高温保持t8/5和冷却速度，极易导致焊缝和热影响区产生粗大的晶体结构，降低焊接接头的性能。
为此，需要合适的预热温度、道间温度、线能量输入来满足高温保持时间t8/5≤30s和冷却速度控制在30℃/s以内，以得到细小的马式体组织结构。
2、合适的预热温度、线能量输入、后热和焊材氢含量的控制，也影响焊接裂纹的产生。
3、拘束的控制则需要通设计合理的结构、焊接顺序来控制。
综合考虑以上理论，通过反复试验，成功掌握高强钢焊接工艺技术。
如WQ690 40mm钢板焊接，选择预热温度150℃以
上、道间温度150～200℃、线能量1.5～
2.0KJ/mm、后热250～315℃（1.5h）、采
用GEL-11M低氢焊条、正反面交替焊接
顺序，焊接接头可得到力学性能，且无
焊接试验焊前预热
重大返修现象。
11-3低合金高强度结构钢的焊接
〖课堂总结〗
掌握低合金高强度结构钢的焊接性及焊接工艺要点
了解低合金高强度结构钢的类型及应用
〖布置作业〗
点评、记分
新旧牌号对照表11-1.
仔细分析焊接性
参见表11-2
预热条件参见表11-3。
其预热条件参见表11-5。
正确分析工艺
2、简述轴(35钢)与法兰焊接的工艺措施。
〖讲授新课〗
第三节低合金高强度结构钢的焊接
一、低合金高强度结构钢概述
主要特点是强度高、塑性和韧性也较好。按钢的屈服强度级别及热处理状态，低合金高强度结构钢可分为二类。
1、热轧、正火钢屈服强度在294Mpa~490MPa之间，其使用状态为热轧、正火或控轧状态，属于非热处理强化钢，这类钢应用最为广泛。其通用牌号有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460等，若按质量等级又可分为A、B、C、D、E五级。
课题
§11-3低合金高强度结构钢的焊接
课型
讲授新课
分（）课时完成
课堂
记事
月日节
教具
班级
教学
目标
掌握低合金高强度结构钢的焊接性及焊接工艺要点
了解低合金高强度结构钢的类型及应用
教学重点
教学难点
低合金高强度结构钢的焊接性及焊接工艺要点
时间安排
教学内容及步骤
教学
提示
〖组织教学〗
〖复习导入〗
提问：1、中碳钢的焊接工艺要点是什么？
低合金高强度结构钢对焊接方法无特殊要求，如焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等一些常用的焊接方法都能采用。应根据所焊的金属材料厚度、装配结构和具体施工条件来确定焊接材料和工艺参数。
1．Q345钢的焊接性
（1）Q345钢淬硬倾向比Q235钢稍大些，在大厚度、低温条件下焊接时应进行适当的预热。
低合金高强钢的焊接性
低合金高强钢的焊接性。
强度级别较低的低合金高强钢，如300～400MPa级，由于钢中合金元素含量较少，其焊接性良好，接近于低碳钢。
随着钢中合金元素的增加，强度级别提高，钢的焊接性也逐渐变差，出现的主要问题是：
⑴热影响区的淬硬倾向含碳时较少、强度级别较低的钢种，如09Mn2、09Mn2Si、09MnV钢等，淬硬倾向很小。
随着强度级别的提高，淬硬倾向也开始加大，如16Mn、15MnV钢焊接时，快速度冷却会导致在热影响区出现马氏体组织。
⑵冷裂纹低合金高强钢焊接时，热影响区的冷裂纹倾向加大，并且这种冷裂纹往往具有延迟的性质，危害性很大。
例如，材料为18MnMoNb钢壁厚115mm的一大型容器，由于预热温度不够，焊后在热影响区形成大量冷裂纹。
低合金高强钢的定位焊缝很容易开裂，其原因是由于焊缝尺寸小、长度短、冷却速度快，这种开裂属于冷裂纹性质。
⑶热裂纹一般情况下，强度等级为294～392MPa的热轧、正火钢，热裂倾向较小，但在厚壁压力容器的高稀释率焊道（如根部焊道或靠近坡口边缘的多层埋弧焊焊道）中也会出现热裂纹。
电渣焊时，若母材的含碳量偏高并含镍时，电渣焊缝中可能会出现呈八字形分布的热裂纹。
强度等级为800～1176MPa的中碳调质钢（如30CrMnSiA钢），焊接时热裂的敏感性较大。
⑷粗晶区脆化热影响区中被加热至1100℃以上的粗晶区，当焊接线能量过大时，粗晶区的晶粒将迅速长大或出现魏氏组织而使韧性下降，出现脆化段。
碳钢、低合金高强钢压力容器的焊接
碳钢、低合金高强钢压力容器的焊接一、压力容器用碳钢的焊接碳钢以铁为基础，以碳为合金元素，含量一般不超过1.0％。
此外，含锰量不超过1.2％，含硅量不超过0.5％，Si、Mn皆不作为合金元素。
而其他元素，如Ni、Cr、Cu等，控制在残余量限度内，更不是合金元素。
S、P、O、N等作为杂质元素，根据钢材品种和等级，也都有严格限制。
碳钢根据含碳量的不同，分为低碳钢(C≤0.30％)、中碳钢(C= 0.30％~ 0.60％)、高碳钢(C≥0.60％)。
压力容器主要受压元件用碳钢，主要限于低碳钢。
在《容规》中规定：“用于焊接结构压力容器主要受压元件的碳素钢和低合金钢，其含碳量不应大于0.25％。
在特殊条件下，如选用含碳量超过0.25％的钢材，应限定碳当量不大于0.45％，由制造单位征得用户同意，并经制造单位压力容器技术总负责人批准，并按相关规定办理批准手续”。
常用的压力容器用碳钢牌号有Q235-B、Q235-C、10、20、20R等。
（一）低碳钢焊接特点低碳钢含碳量低，锰、硅含量少，在通常情况下不会因焊接而引起严重组织硬化或出现淬火组织。
这种钢的塑性和冲击韧性优良，其焊接接头的塑性、韧性也极其良好。
焊接时一般不需预热和后热，不需采取特殊的工艺措施，即可获得质量满意的焊接接头，故低碳钢钢具有优良的焊接性能，是所有钢材中焊接性能最好的钢种。
（二）低碳钢焊接要点（1）埋弧焊时若焊接线能量过大，会使热影响区粗晶区的晶粒过于粗大，甚至会产生魏氏组织，从而使该区的冲击韧性和弯曲性能降低，导致冲击韧性和弯曲性能不合格。
故在使用埋弧焊焊接，尤其是焊接厚板时，应严格按经焊接工艺评定合格的焊接线能量施焊。
（2）在现场低温条件下焊接、焊接厚度或刚性较大的焊缝时，由于焊接接头冷却速度较快，冷裂纹的倾向增大。
为避免焊接裂纹，应采取焊前预热等措施。
二、压力容器用低合金高强钢及其焊接特点在钢中除碳外少量加入一种或多种合金元素(合金元素总量在5％以下)，以提高钢的力学性能，使其屈服强度在275 MPa以上，并具有良好的综合性能，这类钢称之为低合金高强钢，其主要特点是强度高、塑性和韧性也较好。
低合金高强度钢焊接特点概述
低合金高强度钢焊接概述低合金高强度结构钢的焊接特点：1．热影响区的淬硬倾向焊后冷却过程中，易在热影响区中出现低塑性的脆硬组织，这种组织在焊缝扩散氢量较高和接头拘束较大时易产生氢致裂纹。
钢材的碳当量是决定热影响区淬硬倾向的主要因素。
碳当量越高，钢材淬硬倾向越大。
焊接时热影响区过热区的800－500℃的冷却时间（一般用t8/5表示）是另一个重要参数。
该冷却速度越大，则热影响区的淬硬程度越高。
焊接方法、板厚、接头形式、焊接规范、预热温度决定了t8/5的大小。
焊接接头中,热影响区的硬度值最高。
一般用热影响区的最高硬度来衡量淬硬程度的高低。
不同级别的主强度钢热影响区有不同的最高硬度允许值，目前我国还没有明确规定。
2．冷裂纹敏感性低合金高强度钢焊接时出现的裂纹主要是冷裂纹。
因此，焊接时对于防止冷裂纹问题必须予以足够的重视。
钢的强度级别越高，淬硬倾向越大，冷裂纹敏感性也越大。
关于冷裂纹形成机理，是一种比较复杂的现象，一直有人在深入研究。
目前多数人认为产生冷裂纹的三大因素是：（1）焊缝凝固以后冷却时，由于焊缝一般含碳量比母材低，所以焊缝的奥氏体向铁素体转变较母材早，此时氢的溶解度急剧降低，大量的氢向仍处于奥氏体的母材热影响区中扩散，由于氢在奥氏体中扩散速度小，在熔合区附近形成了富氢带，含氢量越高，冷裂纹敏感性越大。
（2）滞后相变的热影响区发生奥氏体向马氏体转变的淬硬组织，氢以过饱和状态残存于马氏体中并逐步晶格缺陷等应力集中处扩散聚集，使该处的金属结合强度降低或脆化。
钢的淬硬性倾向越大，冷裂纹倾向也越大。
（3）结构的刚性越大，由于焊接时加热引起的拘束应力也越大。
同时热影响区相变组织应力共同构成了产生冷裂纹的应力条件。
焊接应力越大，冷裂纹敏感性越大。
冷裂纹一般在焊后冷却过程中发生，也可能在焊后数分钟或数天后发生，具有延迟的性质，这可以理解为是氢从焊缝金属扩散到热影响区淬硬区集聚达到某一临界值的时间。
在点固焊时，由于冷却速度快，极易出现冷裂纹，必须特别注意。
低合金高强度结构钢的焊接特点
低合金高强度结构钢的焊接特点1．热影响区的淬硬倾向焊后冷却过程中，易在热影响区中出现低塑性的脆硬组织，这种组织在焊缝扩散氢量较高和接头拘束较大时易产生氢致裂纹。
钢材的碳当量是决定热影响区淬硬倾向的主要因素。
碳当量越高，钢材淬硬倾向越大。
焊接时热影响区过热区的800－500℃的冷却时间（一般用t8/5表示）是另一个重要参数。
该冷却速度越大，则热影响区的淬硬程度越高。
焊接的大小。
方法、板厚、接头形式、焊接规范、预热温度决定了t8/5焊接接头中,热影响区的硬度值最高。
一般用热影响区的最高硬度来衡量淬硬程度的高低。
不同级别的主强度钢热影响区有不同的最高硬度允许值，目前我国还没有明确规定。
2．冷裂纹敏感性低合金高强度钢焊接时出现的裂纹主要是冷裂纹。
因此，焊接时对于防止冷裂纹问题必须予以足够的重视。
钢的强度级别越高，淬硬倾向越大，冷裂纹敏感性也越大。
关于冷裂纹形成机理，是一种比较复杂的现象，一直有人在深入研究。
目前多数人认为产生冷裂纹的三大因素是：（1）焊缝凝固以后冷却时，由于焊缝一般含碳量比母材低，所以焊缝的奥氏体向铁素体转变较母材早，此时氢的溶解度急剧降低，大量的氢向仍处于奥氏体的母材热影响区中扩散，由于氢在奥氏体中扩散速度小，在熔合区附近形成了富氢带，含氢量越高，冷裂纹敏感性越大。
（2）滞后相变的热影响区发生奥氏体向马氏体转变的淬硬组织，氢以过饱和状态残存于马氏体中并逐步晶格缺陷等应力集中处扩散聚集，使该处的金属结合强度降低或脆化。
钢的淬硬性倾向越大，冷裂纹倾向也越大。
（3）结构的刚性越大，由于焊接时加热引起的拘束应力也越大。
同时热影响区相变组织应力共同构成了产生冷裂纹的应力条件。
焊接应力越大，冷裂纹敏感性越大。
冷裂纹一般在焊后冷却过程中发生，也可能在焊后数分钟或数天后发生，具有延迟的性质，这可以理解为是氢从焊缝金属扩散到热影响区淬硬区集聚达到某一临界值的时间。
在点固焊时，由于冷却速度快，极易出现冷裂纹，必须特别注意。
低合金高强钢的焊接
缺点
焊接过程中会产生较大的 热输入，可能导致母材热
影响区的性能下降。
激光焊
定义
激光焊是一种利用高能激光束熔化金属进行 焊接的方法。
优点
焊接速度快、热影响区小、焊缝质量高、变 形小。
应用范围
适用于薄板、精密零件等高质量要求的低合 金高强钢焊接。
缺点
设备成本高、对焊接环境要求高、需要专业 的操作人员。
摩擦焊
定义
摩擦焊是一种利用摩擦热熔化金属进 行焊接的方法。
应用范围
适用于同种或异种金属的焊接，尤其 适用于轴类、管类等零件的连接。
优点
焊接强度高、密封性好、变形小、适 用于大量生产。
缺点
需要较大的顶锻力和较高的转速，对 焊接材料和工艺要求较高。
其他焊接方法
01
02
03
电阻焊
利用电流通过电阻产生热 量进行焊接，适用于薄板 和管材的焊接。
为确保焊接质量，需要采用合 适的焊接材料和工艺参数。
焊后处理
焊接完成后需要进行适当的热 处理和焊后检验，以确保焊接
接头的性能。
02
低合金高强钢焊接方法
电弧焊
定义
电弧焊是一种利用电弧 热量熔化金属进行焊接
的方法。
应用范围
适用于各种低合金高强 钢的焊接，尤其适用于
大型结构件的焊接。
优点
设备简单、操作方便、 成本低廉、适用性强。
焊接性优良
与其他高强度钢材相比，焊接 性能较好。
应用领域
建筑
用于桥梁、高层建筑等结构件。
汽车
用于制造汽车车架、底盘等部件。
石油化工
用于制造压力容器、管道等。
焊接特点
良好的焊接性
低合金高强钢的焊接性能较好 ，不易出现裂纹等问题。
浅论低合金高强钢焊接工艺
浅论低合金高强钢焊接工艺浅论低合金高强钢焊接工艺摘要：钢结构具有强度高、塑性好的特点，但钢结构截面小、板厚薄，变形问题突出。
本文从低合金高强钢的特征出发，浅论其焊接工艺，掌握焊接方法，防止焊接变形。
关键词：钢焊接工艺焊接变形方法一、低合金高强度钢低合金高强度钢是钢铁产品中最富有特色和最具有竞争力的钢种。
具有良好的可焊性、耐蚀性、耐磨性、成形性，通常以板、带、型、管等钢材形式直接供用户使用的结构钢称为低合金高强钢。
它是在普通碳素结构钢根底上，通过合金化提高强度，并改善使用性能而开展起来的工程结构用钢。
它的主要特点是含碳量低，晶粒细小，屈服强度高，塑性好，并具有优良的低温韧性、耐蚀性、耐磨性、冷加工性和焊接性。
因此低合金高强度钢广泛应用于建筑、桥梁、车辆、船舶、压力容器、海上采油平台、石油管线等各种工程结构中，取得了显著的经济效益和社会效益。
二、低合金高强钢焊接工艺低合金高强钢焊接所面临的问题一是防止裂纹。
二是在保证高强度要求的同时，提高焊缝金属及焊接热影响区的冲击韧性。
焊接热影响区有产生冷裂纹和韧性下降的倾向，对焊后不进行热处理的焊件，必须严格控制焊接区的扩散氢含量以及选择适宜的焊接方法和焊接工艺参数。
特别是随着焊接线能量的提高，传统低合金高强钢的焊接热影响区性能恶化，易产生焊接冷裂纹问题，给大型钢结构的制造带来困难。
低合金高强钢常用的焊接方法主要有手工电弧焊、埋弧自动焊、混合气体保护焊等。
在确定焊接方法时，必须考虑母材的强度等级、使用性能、施工难易及经济性。
从生产实际出发，所选择的焊接方法必须保证焊接产品的质量优良可靠，生产率高，生产费用低。
能获得较好的经济效益。
比拟容易实现焊接过程的半自动或自动化。
通常，对于对强度等级较低的焊接件各种方法都可采用，对于批量大、焊缝尺寸长的焊接件，采用埋弧自动焊优于其他焊接方法。
低合金高强钢焊接时，选择和制定合理的焊接工艺及标准是十分重要的。
应严格限制焊接线能量，控制焊接热影响区冷却时间不能过长，防止在过低的冷却速度下粗晶区出现上贝氏体。
Q390低合金高强钢焊接性讨论
摘要：低合金高强钢广泛应用于石油化工、采油平台、球罐等大型工业设施建设，具有良好的加工性与抗腐蚀性。
q390低合金高强钢是一种新型钢，与传统低合金高强钢相比，q390低合金高强钢的焊接性更好、冷热加工性能更强，适合多种高负荷钢结构的要求，加强q390低合金高强钢焊接性是提高实用性能的重点。
关键词：q390低合金高强钢焊接工业本文通过实验的办法对q390低合金高强钢的焊接技术进行讨论，通过建立q390低合金高强钢焊接热影响区热模型，对其焊接性能进行讨论与分析。
一、实验材料与方法绘制q390低合金高强钢焊接影响区连续冷去转变图（sh-cct图）。
在本文模型测试中，热模拟峰值温度是1320℃，因此结合sh-cct图中的数据与实验焊接过程的实际冷却速度（t8/5），能判断不同焊接方式的粗晶区的组织成分与具体性能。
1、实验准备阶段本文实验材料主要是q390c-z15钢，具体仪器是gleeble-3500热模拟试验机，在实验过程之前，要建立热模拟式样。
整个实验依据yb/t5128-93和yb/t5127-93为标准（《钢的连续冷却转变曲线图的测定方法》和《钢的临界点测定方法》），进行各项研究试验活动。
2、实验内容本文实验主要包括两个方面，一是测定平衡临界温度，二是绘制sh-cct图。
（1）测量平衡临界温度（acl、ac3）在测量平衡临界温度过程中，要注意以下几方面问题：加热过程应该以1℃/s的速度逐渐上升到1000℃保温过程要注意峰值温度的持续时间，在本次实验过程中，峰值温度（tp=1000℃）至少要持续2分钟。
要严格控制冷却过程的速度变化，以2℃/s的平均速度逐渐冷却到室温温度绘制t-△l曲线拐点图绘制acl、ac3，以确定平衡临界温度（2）绘制sh-cct图绘制sh-cct图要注意以下问题：在绘制加温过程中，要以200℃/s 的速度快速升温到1320℃保温过程中，峰值温度（tp=1320℃）的保温时间是1s冷却过程主要分为两个阶段。
低合金高强度结构钢低温(-10℃～-25℃)焊接工法
低合金高强度结构钢低温（-10℃～-25℃）焊接工法低合金高强度结构钢是一类优质材料，广泛应用于汽车、铁路、船舶、桥梁等领域。
然而，针对低温环境下（-10℃～-25℃）的焊接工艺仍然存在一些挑战，如焊缝冷脆、焊接接头低温韧性差等问题。
本文将从焊接工法的角度，探讨低合金高强度结构钢在低温环境下焊接的问题及解决方法。
低温环境下焊接时，焊接接头的强度、韧性、冷脆性等性能需满足工程要求。
低合金高强度结构钢材料中的合金元素间元素间存在显著的互作用，对焊接接头性能产生重要影响。
为了提高焊接接头的低温韧性，应遵循以下几个原则：一、选择合适的焊接材料焊接材料的选择对焊接接头的性能至关重要。
应选用含有足够量的强化相的焊接材料，以提高焊接接头的韧性。
同时，焊接材料的化学成分应与基材匹配，防止碳、氮等元素的沉淀导致接头冷脆。
二、控制焊接热输入热输入对焊接接头的韧性、冷脆性有重要影响。
低温环境下，应控制焊接热输入，降低焊接温度。
采用适当的焊接工艺参数，如焊接电流、电压、焊接速度等，可有效控制热输入。
三、预热与焊后热处理预热可改善焊接接头的低温韧性。
在焊接前，通过适当的加热处理，使基材达到一定温度。
焊后热处理则能进一步消除残余应力，提高接头的韧性。
预热温度和热处理温度应根据具体情况进行确定。
四、采用适当的焊接工法对于低温环境下的焊接，选择适当的焊接工法也是提高接头性能的关键。
常用的焊接工法包括手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等。
其中，气体保护焊具有焊接速度快、热输入小的优点，可有效控制焊接接头的低温韧性。
五、严格控制焊接缺陷焊接缺陷是影响焊接接头性能的主要因素之一。
应加强焊接工艺控制，确保焊接缺陷的控制在允许范围内。
同时，焊接接头的无损检测也非常重要，可通过探伤、X射线检测等手段，及时发现并修复焊接缺陷。
总之，低合金高强度结构钢在低温环境下焊接需要综合考虑材料选择、焊接工艺参数、预热和热处理等因素，以提高焊接接头的低温韧性。
低合金高强钢S550_Q焊接裂纹分析及控制措施
焊接技术第38卷第12期2009年12月·焊接质量控制与管理·收稿日期：2009-08-18文章编号：1002－025X (2009)12-0062-03低合金高强钢S550-Q 焊接裂纹分析及控制措施谢文龙（山特维克矿山工程机械（中国）有限公司，上海201807）摘要：根据低合金高强钢S500-Q 焊接裂纹的产生时间、形态和分布特点，通过对母材化学成分和力学性能及其焊接性、焊接材料的储存和使用、焊接和热处理工艺等方面进行全面深入地分析，判定裂纹是因焊接材料储存、使用不当，焊接和热处理工艺执行不严格产生的氢致延迟裂纹。
同时进行焊接工艺评定和刚性约束裂纹试验来验证焊接材料选择的可靠性，并制定防止S550－Q 焊接裂纹的控制措施。
关键词：S550－Q ；CHE 707Ni ；焊接性；氢致延迟冷裂纹；控制措施中图分类号：TG 457.11文献标志码：B位于黄河上游的拉西瓦水电站，是黄河上最大的水力发电站，其装机容量为6×70万k W 水轮发电机组。
该水轮机组金属蜗壳共34节，单节最大直径6．8m ，自身总质量约170t ，蜗壳最大外径14m 。
各节蜗壳在工厂预制、焊接，由安装承包商在现场与座环整体安装、焊接。
蜗壳与座环连接的2条焊缝在焊接工作完成后，经安装承包商和第三方磁粉和超声波探伤合格。
但半个月后，业主在灌浆前最终验收过程中，在蜗壳与座环连接焊缝的表面发现多处裂纹。
随即使用着色和超声波探伤，发现焊缝表面、内部及焊缝两侧附近的母材表面存在大量横向、纵向裂纹。
1母材S550－Q 的焊接性蜗壳与座环连接的焊接接头，所使用的材料是进口低合金高强结构钢钢板S550－Q （STAM SA543CCl3，P－No．11A ），厚度分别为30，80mm ，其化学成分及力学性能分别见表1，2。
S550－Q 钢是通过合金强化提高淬透性和调质热处理强化制造工艺，提高强度，满足力学性能，其室温显微组织为回火马氏体+下贝氏体。
低合金高强钢焊缝横向裂纹主要原因
低合金高强钢焊缝横向裂纹主要原因近年来，低合金高强钢在各个领域的应用越来越广泛，其焊接性能及力学性能的要求也越来越严格。
然而，低合金高强钢焊缝在使用过程中往往会出现横向裂纹的问题，严重影响了焊接质量和结构强度。
本文将探讨低合金高强钢焊缝横向裂纹的主要原因，并提出相应的解决方法。
一、焊接过程中应力集中焊接过程中，由于热输入和相变引起的温度梯度，使得焊接区域产生了局部的应力集中效应。
而低合金高强钢的焊接区域通常是高应变区域，容易形成焊接应力集中。
此时，焊缝横向裂纹的形成主要受到应力集中的影响。
为了解决焊接应力集中的问题，可以采取以下措施：1. 优化焊接工艺参数，控制热输入和冷却速度，降低温度梯度和应力集中的程度；2. 采用预热和后热处理工艺，消除焊接区域的应力集中效应；3. 适当增加焊缝的尺寸和横截面面积，分散应力集中。
二、合金元素的偏析引起的结构不均匀低合金高强钢中通常含有不同种类和比例的合金元素，这些合金元素的偏析现象会导致焊缝中出现结构不均匀的情况。
结构不均匀会导致焊缝内部的应力分布不均匀，从而增加焊缝横向裂纹的风险。
为了解决合金元素偏析引起的结构不均匀问题，可以采取以下措施：1. 严格控制合金元素的配比，尽量避免合金元素的偏析现象；2. 优化焊接工艺参数，减少焊接区域的温度梯度，降低结构不均匀性的程度；3. 采用合适的焊接填充材料，使其与母材具有相似的合金元素成分，减少结构不均匀性。
三、焊接残余应力的影响焊接过程中，由于材料的热膨胀系数不同，母材和焊缝之间会产生残余应力。
残余应力会对焊缝产生额外的应力作用，增大横向裂纹产生的概率。
为了减少焊接残余应力的影响，可以采取以下措施：1. 选用与母材相近的焊接填充材料，减小焊缝与母材之间的热膨胀系数差异；2. 采用预热和后热处理工艺，缓解焊接残余应力的作用；3. 优化焊接工艺参数，控制焊接速度和冷却速度，减少残余应力的产生。
四、焊接作业人员技术水平不高焊接作业人员的技术水平直接影响着焊接质量。
低合金高强度钢压力容器焊接的质量控制
低合金高强度钢压力容器焊接的质量控制现阶段我国在低合金高强度钢压力容器方面的技术还不是十分的成熟，受技术的限制，从而导致在焊接方面出现一些问题，所以在进行焊接工作时必须根据相关的操作规范，尽量减少焊接过程出现的问题。
文章作者就自己的工作经验和相关的规范，对焊接方面进行了一点研究，希望能对相关人员有所帮助。
标签：低合金高强度钢；压力容器焊接；质量控制措施引言压力容器是指用来进行承装液体或者气体，同时还承载一定压力的密闭容器。
所以要想压力容器能过正常的使用，就必须确保压力容器的焊接质量，一旦压力容器的焊接质量不合格，就会容易发生事故，对工作人员的人身安全造成威胁。
在进行焊接质量方面的研究之前，需要对低合金高强度钢在焊接方面的物理性质进行一定的研究，本文就此方面进行了一定的研究和分析，制定出了一些实际有效的方案，有效地进行了控制，同时也进一步提高了焊接的质量，保证了压力容器安全的使用。
1 控制焊接原材料的质量在进行焊接工作时，应该科学合理的进行焊接材料的选择。
当进行材料的选择时，必须要结合压力容器的使用环境和使用的状态等外界因素。
例如，当进行球形压力容器的生产时，需要选择冲击性能好、韧性高、硫含量较低的合金材料，这样才能保证压力容器的质量。
在采购的材料中需要进行随机的抽查，将材料进行科学化的试验，确保材料的質量。
同时还要对供货方进行不定期的检查，确保其能提供合格的材料。
另外在使用合金材料时，还要对材料的相关文件进行检查，核对材料的相关数据。
当发现问题时，就不能对该材料进行使用，避免出现质量问题。
焊接材料在验收时，必须要确保材料的包装完整、三证齐全，同时入场手续必须合格。
在接受焊接之后就需要按照材料的型号、牌号等进行一定的分类，按照相关的规范进行摆放。
焊接材料在保存期间必须要保持其干燥，不能放在潮湿的地方。
进行过烘干处理的焊接材料，当与空气接触时，就会不断地吸收水分，从而降低焊条的存放时间，所以在取用焊条是应该做好相关的防护措施，加强焊条的保护。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
由于低合金高强钢中的含碳量低，且冶炼过程中严格控制了硫、磷等杂质元素，而锰含量又较高，因此低合金高强钢的热裂纹倾向较小。
低合金高强钢焊接裂纹主要是冷裂纹，而引起高强钢焊接冷裂纹的主要因素是氢，焊接接头中的氢量含量越高，产生裂纹的倾向就越大。
低合金调质高强钢熔合区附近组织性能及其突变对焊接裂纹的产生极为敏感，焊接裂纹和脆性断裂多发生在这一区域，并且随着钢强度级别的提升，裂纹敏感性越高。
大量研究表明低合金高强钢焊缝中组织通常由先共析铁素体、侧板条铁素体、针状铁素体、细晶铁素体、贝氏体等组织组成, 而先共析铁素体和侧板条铁素体，一般沿晶界生长，铁素体板条粗大，裂纹扩展阻力小，会使接头韧性降低。
低合金高强钢热影响区中的显微组织主要是低碳马氏体、贝氏体、M-A组元和珠光体类组织。
焊丝中合金元素和焊接参数对焊缝显微组织、力学性能具有重要影响已被研究。
研究表明，焊丝中合金元素的含量应随着焊接热输入的增大而增加，从而来抑制铁素体在晶界处的生成，合金元素形成的夹杂物可作为针状铁素体的形核质点。
因此，应增加焊丝中的合金元素的含量，或限制焊接热输入，减少焊接过程中合金元素的挥发。
随着钢种强度级别的提高，焊接热影响区的脆化、软化和裂纹倾向也越来越严重，尤其是800MPa级以上的钢种，焊接热影响区的粗晶区有产生冷裂纹和韧性下降的倾向。
低合金高强钢热影响区可能存在强化效果的损失现象（软化或失强），焊前母材强化程度越大，焊后热影响区的软化程度越明显。
并且在低合金高强钢焊接中为防止焊接裂纹，多采用焊前预热工艺。
如何选择焊接参数，优化焊接工艺，控制热影响区微观组织，避免热影响区脆化的问题，实现高强钢的不预热焊接成为国内外关注的重点。