Q420培训教案(Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定)分解PPT课件
钢结构的焊接培训课件PPT课件
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(2)T形角焊缝连接
f
N cos θ l w he
f
N sin
l w he
lw
(3 28)
lw 2
(3 9)
Nx θ Ny N
代入式3-13验算焊缝强度，即:
N
f f
2
2 f
f
w f
(3 5)
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(3)角钢角焊缝连接 A、仅采用侧面角焊缝连接 由力及力矩平衡得:
lw 60h f
注：
1、当实际长度大于以上值时，计算时不与考虑；
2、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。
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对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严 重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊 缝不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力，规范 规定：
lw 8h f 且不得小于40mm
t A
(3 29)
στ
M Ww
ftw
max
VSw Iwt
3 V 2 lwt
fVw
(3 30)
VS w I wt
f
w v
式中：Ww—焊缝截面模量； Sw--焊缝截面面积矩； Iw--焊缝截面惯性矩。
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M V
1 焊缝截面
σ1
σmax
τmax
τ τ1
A、对于焊缝的σmax和τmax应满足式3-2和3-3要求； B、对于翼缘与腹板交12 接3点12 焊1.1缝f tw（1点），(3 其31折) 算应
(3)t>20mm时，宜采用U形、K形、X形坡口。
t--焊件厚度
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C=0.5~2mm
高强钢的焊接技术ppt课件
篮 球 比 赛 是 根据运 动队在 规定的 比赛时 间里得 分多少 来决定 胜负的 ，因此 ，篮球 比赛的 计时计 分系统 是一种 得分类 型的系 统
高强钢的焊接技术
超临界技术 的发展
超临界、超超临界火电机组具有显著的节能 和改善环境的效果，超超临界机组与超临界 机组相比，热效率提高1.2%，一年可节约 6000吨优质煤。未来火电建设将主要是发展 高效率高参数的超临界（SC）和超超临界（ USC）火电机组，它们在发达国家已得到广 泛的研究和应用。
高强钢的焊接技术
5、焊接质量控制
1、人员 资格
1、焊工（Ⅲ类钢 小口径氩弧焊打 底电焊盖面项目） 2、热处理工 3、无损检测人员
2、坡口 组对
1、坡口清理10~15 Mm范围、防风 雨措施、环境温 度≥5℃、湿度 ≤90％； 2、组对间隙2~3 mm、管口端面
与管中心线垂直、 错边量≤壁厚10 且不大于1mm。
篮 球 比 赛 是 根据运 动队在 规定的 比赛时 间里得 分多少 来决定 胜负的 ，因此 ，篮球 比赛的 计时计 分系统 是一种 得分类 型的系 统
高强钢的焊接技术
1）什么是低合金高强钢
含碳量小于0.25﹪，合金元素2.5 ﹪以下
屈服强度 σ0.2(30～80kgf/mm2) 屈强比σs/σb(0.65～0.95) 良好的焊接性,较低的冷脆倾向 分为高强度用钢、低温用钢和耐蚀用钢三
控制轧制钢
1、控制轧制： 普通低合金钢 加入（Ti、Nb 、V等），加 热到1250-1350 ℃进行轧制。 2、目的：获得 良好的强韧化 效果，降低钢 的冷脆倾向。
针状铁素体 型低合金钢
1、屈服强度 达到490MPa以 上、脆性转变 温度在-100℃ 以下。 2、焊接性能 好，用于北方 严寒条件下工 作的大直径石 油和天然气管 道用钢。
建筑钢结构Q420_N高强度钢的焊接性能分析_黄镇
级
Ｓ
Ｎｂ
Ｖ
Ｔｉ
Ｎｉ
Ｎ
Ｍｏ
不大于
Ａ
０．０３５ ０．０３５
Ｂ
０．０３５ ０．０３５
ＧＢ／Ｔ１５９１
Ｃ
０．２０
０．５０
１．７０
０．０３０ ０．０３０
０．０７
０．２０
０．２０
０．８０
０．０１５
０．２０
－２００８
Ｄ
０．０２５ ０．０２５
Ｅ
０．０２０ ０．０２０
Ｃ
０．２０
０．０２５
ＧＢ／Ｔ１９８７９ Ｄ
０．５５
⑤严格执行定位焊工艺要求。由于点焊热输入量很小，造 成在点焊处一次结晶尚未完成，温度已降到 ５００℃以下，因此 极易形成裂纹。定位焊焊缝厚度应不小于 ３ｍｍ，长度应不小于 ４０ｍｍ，间距宜为 ３００ｍｍ￣６００ｍｍ，需预热的材质，定位焊的预热 温度宜高于正式施焊预热温度 ２０℃￣５０℃。
⑥高强度钢厚板的焊接需准确控制预热温度，层间温度和 后热温度，以控制扩散氢含量，淬硬倾向和拘束应力。最好采用 远红外电加热的方式，有利于温度准确和受热均匀。
１．６０
０．０１５ ０．０１５ ０．０２０ ０．０１０
０．７
－
－
－２００５
０．１８
０．０２０
Ｅ
Ｃ
０．０３０ ０．０２５
ＧＢ７１４
Ｄ
０．１８
０．５５ １．０￣－１．７０ ０．０２５ ０．０２０ ０．０６０
０．０８
０．０３０
０．７０
０．０１２
０．３５
－２００８
Ｅ
０．０２０ ０．０１０
Ｓ４２０Ｎ ＥＮ１００２７－２
安徽建筑
２０１３ 年第 ６ 期（总 １９４ 期）
Q420输电铁塔用Q420 高强钢及焊接材料的性能评价
１ 试验材料
试验用角钢（Ｑ ４２０Ｂ ）是由 Ｔ 钢铁公司生产的， 其板厚为 １４ ｍ ｍ ，供货状态为热轧；试验用钢板 （Ｑ ４２０Ｃ ）是由 Ｗ 钢铁公司生产的，其板厚为 １９ ｍ ｍ ，供货状态为热轧。其化学成分、各项力学性能 的复验结果均符合 Ｇ Ｂ ／Ｔ １５９１－９４ 标准的要求。
２ 焊接性试验
收稿日期：２００６－１１－１０ 作者简介：韩钰（１９７８－）：女，工程师，工学硕士，主要从事焊接技术
及焊接材料的研究；电话：０１０－５８３８６１８２ ； Ｅ －ｍ ａｉｌ：ｈａｎｈａｎｙｕｙｕ＠ ｔｏｍ ．ｃｏｍ
以往我国铁塔用钢的强度等级主要是 Ｑ ２３５ （!ｓ＝２３５ Ｍ Ｐａ）和 Ｑ ３４５（!ｓ＝３４５Ｍ Ｐａ），也曾极少量 的使用过 Ｑ ３９０。随着铁塔向大荷载和大型化的发 展，采用 Ｑ ４２０ 等更高级别的高强钢具有明显的
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预热 １５０℃
２４５，２６４，２７１，２６２，２５１，２６７，２５２，２５１， ２ ５７，２３５，２３８，２４５，２５５，２５６，２５４
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表 ２ Ｑ４２０Ｃ 钢板热影响区最高硬度测试结果
试件
测定值 （Ｈ Ｖ ０．２）
平均值 （Ｈ Ｖ ０．２）
不预热
２２７，２２１，２２５，２２０，２３３，２１６，２３９，２３２， ２４０，２１２，２３６，２３５，２２６，２３５，２２７
国产低合金高强度钢与普通低合金钢的主要不 同，就是加入 Ｎ ｂ、Ｖ 、Ｔ ｉ等强烈碳化物形成元素，可 对焊缝性能造成不良影响；另外，国产高强度钢的冶 炼普遍采用热轧，没有加入精炼工序，这就使其性能 不够稳定，也对其焊接提出了更高的要求。因此高强 钢的焊接性能也是杆塔设计和制造部门比较关心的 一个问题，这主要包括两个方面，一是裂纹敏感性， 二是焊接热影响区的力学性能。为了保证特高压输 电线路铁塔结构的焊接施工质量，有必要开展 Ｑ ４２０ 高强钢及其焊材的性能研究，为铁塔制造焊接工艺 的制定提供科学依据和具体的指导。
电力铁塔用Q420高强钢加工工艺探讨
电力铁塔用Q420高强钢加工工艺探讨【摘要】Q420钢具有承载能力强、强度高的特点，已经广泛应用于输电线路铁塔设计中。
针对Q420钢加了如V、Nb、Ti等强烈碳化物形成元素，会对加工工艺造成影响。
本文从钢材的机械加工、焊接工艺、弯曲变形等方面，分析探讨Q420高强钢在电力铁塔中的加工工艺。
【关键词】电力铁塔；Q420高强钢；加工工艺；分析探讨随着电网建设的不断加强，塔重从单基重量1吨～2吨，发展到现在最大单基塔重约5999吨；塔高从几米发展到浙江舟山与内陆联网跨海工程跨越塔塔高约370米[1]。
高强钢具有强度高、承载能力强的特点。
采用Q420作铁塔的主材，不仅可以降低塔重，从经济上讲，使用Q420高强钢可以降低整体造价的7%～10%[2]。
因此，高强钢在超高压或特高压的电网建设中具有广阔的应用前景。
但由于Q420钢冶炼加了如V、Nb、Ti等强烈碳化物形成元素[3]，会对机械加工、焊缝性能、弯曲变形造成影响。
为了保证的Q420高强钢的加工质量，作为铁塔制造企业必须对Q420高强钢的加工工艺进行探讨。
1.Q420高强钢机械加工工艺1.1 Q420高强钢的理化性能表1 低合金高强度结构钢Q420的化学性能表2 低合金高强度结构钢Q420的力学性能1.2 Q420高强钢机械加工要求从Q420高强钢的理化性能表可知，Q420钢综合力学性能不佳，强度虽高，但韧性、塑性较低。
焊接时，脆化倾向大。
冷热加工性尚好，但缺口敏感性较大。
因此业主对Q420钢的机械加工提出了要求，构件几何尺寸、外观及允许偏差除满足《输电线路铁塔制造技术条件》（GB/T2694-2010）外，Q420钢的加工必须采用钻孔工艺，角钢的下料通过带锯床来完成，目的是要通过钻孔来减弱缺口敏感性，来提高材料的使用机械性能。
1.3 Q420高强钢机械加工工艺试验通过Q420高强钢在角钢数控钻孔生产线加工、角钢数控生产线加工、剪板机剪切等加工工艺试验，得出了下表。
关于高强度钢Q420GJC焊接工艺及节点优化的研究 李军
关于高强度钢Q420GJC焊接工艺及节点优化的研究李军摘要：高强钢目前在建筑钢结构中使用的逐渐增多，“奥运鸟巢”、“世博”是高强钢建筑成功的案例，越来越多的高层建筑也使用高强钢进行制作。
在制作过程中，高强钢的焊接一直是一个制作难题，本文将对高强钢Q420GJC材料的焊接性进行分析，进而确定正确的焊接工艺措施作出研究。
关键词：高强钢、Q420GJC、焊接工艺、层状撕裂[Abstract] High-strength steel is used more and more in building steel structure nowadays. The "Olympic Main Venue" and "World Expo" are successful cases of high-strength steel building. Meanwhile, more and more high-rise buildings are made ofhigh-strength steel. Welding of high strength steel has always been a difficult problemin the manufacturing process. This paper will analyze the weldability of high strength steel Q420GJC, and then determine the correct welding process measures.[Key words] High-Strength Steel, Q420GJC, Welding Process, Lamellar Tear0 引言对于高强度钢的焊接工艺中，如何防止焊接冷裂纹的产生，焊接出合格的焊缝，一直是工厂生产制作中一个难题。
Q420高强度钢板焊接工艺性能研究
Q420高强度钢板焊接工艺性能研究摘要：在对凤凰山矿井下所使用的电机护罩用高强度钢板q420的电阻点焊工艺性能进行深入研究中，对不同工艺条件下点焊接头宏观金相、焊接接头力学性能进行了分析，研究结果表明：该实验条件下，最佳点焊工艺参数为：焊接电流7.5～8.0ka，焊接时间20cyc，电极压力450kgf。
为了防止发生焊接缺陷，避免焊接电流过小或者焊接时间过长，导致锻压力不足等现象，在焊接过程中需要保持电极和工件表面的清洁。
关键词：q420钢电阻点焊焊接工艺缺陷防止0 引言q420钢具有较高的碳当量，焊后硬化可能性更高。
因此，许多先进煤机制造企业密切关注着其焊接性能。
鉴于此，为了探讨不同点焊工艺参数下q420的焊接性能，本文通过点焊工艺和力学性能试验等对凤凰山矿井下电机护罩所用的q420钢进行研究分析，进而对q420钢合理的点焊规范参数范围进行确定。
1 实验方法1.1 设定焊接参数本文通过采用单脉冲规范对q420进行点焊工艺试验。
电极压力为350kgf、400kgf、450kgf，焊接时间为7cyc、10cyc、15cyc、20cyc和24cyc。
在进行每组试验的过程中，固定电极压力和焊接时间，通过改变型控din100制器的焊接热量（功率输m百分比）进而改变焊接电流的大小，对q420进行焊接。
最小焊接热量通过拉伸试验进行确定，在焊接过程中以5%数量级进行取样焊接，发生飞溅时停止对q420焊接。
同一焊接热量，通常情况下要进行2-3次的取样。
由于焊件和电极表面状态存在差异，在一定程度上造成电流值大小的不同，由于这些微小的变化对试验不构成影响，所以在较小范围内可以忽略不计。
1.2 力学性能实验通常情况下，借助接头强度来反映点焊接头质量的好坏，然而一般采用拉伸剪切强度对接头强度进行评定。
因此，本文通过利用拉剪试验对点焊工艺试验后的试样进行试验。
在试验过程中，根据gb2651-81《焊接接头拉伸试验法》中的相关规定，确定拉剪试样的形状与尺寸。
Q420高强钢焊接作业指导书
Q420高强钢焊接作业指导书1．范围本指导书适用于车间的Q420高强钢及Q420高强钢与其他低级别钢材的焊接。
本指导书适用于焊条电弧焊（SMAW）、熔化极气体保护焊（GMAW）各典型焊接工艺卡的具体适用范围如表1所示。
22接头和焊缝形式：(B)－对接接头；(T)—T形接头；B－坡口焊缝；B＋F－对接＋角接组合焊缝；F－角焊缝。
2．制定依据根据国家电网公司在输电线路铁塔中推广应用Q420高强钢的工作安排，依据JGJ 81－2002《建筑钢结构焊接技术规程》的规定，并结合本单位作业环境及本单位技术能力等因素对焊接质量的影响，，编制本作业指导书，确保铁塔的制造质量。
引用的技术规范包括：JGJ 81－2002 建筑钢结构焊接技术规程JB/T3223－94 焊接材料质量管理规程GB3323－2005 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级GB/T5293－99 埋弧焊用碳钢用焊丝和焊剂GB11345－89 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB/T12470－2003 埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂GB50205－2001 钢结构工程施工质量验收规范HG/T2537 焊接用二氧化碳Q420高强钢焊接工艺评定报告输电线路铁塔用Q420角钢采购技术条件3．一般规定3.1焊接人员焊接Q420高强钢的焊工，必须由取得Q420焊接资格的合格焊工按工艺要求进行操作。
3.2 焊接设备焊接设备及辅助设备的容量应满足焊接规范参数的要求，并处于正常工作状态，用于参数记录的仪表、气体流量计等应校准。
SMAW焊接电源的容量及特性应根据焊接工艺方法、焊接电流大小来选择；GMAW焊接设备主要由焊枪、送丝机构和电源等组成。
采用平特性直流电源，焊接时要求送丝均匀，保证焊接过程的稳定；3.3材料3.3.1钢材入厂Q420钢材必须复验，复验结果应符合标准GB/T1591及《输电线路铁塔用Q420角钢采购技术条件》的规定。
在焊接加工前应对Q420钢材质保书和原材料的复核和检验进行确认。
Q420钢材性能表（学习资料）
The Mechanics and Technology Property of Low Alloy and High Strength Structural Steel (China)1.Chemical compositionQ420AChemical Composition (Quality score %)|C≤: 0.20Chemical Composition (Quality score %)|Mn: 1.00～1.70Chemical Composition (Quality score %)|Si≤: 0.55Chemical Composition (Quality score %)|P≤: 0.045Chemical Composition (Quality score %)|S≤: 0.045Chemical Composition (Quality score %)|V: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Nb: 0.015～0.060Chemical Composition (Quality score %)|Ti: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Al≥: －Chemical Composition (Quality score %)|Cr≤: 0.40Chemical Composition (Quality score %)|Ni≤: 0.70Q420BGrade: BChemical Composition (Quality score %)|C≤: 0.20Chemical Composition (Quality score %)|Mn: 1.00～1.70Chemical Composition (Quality score %)|Si≤: 0.55Chemical Composition (Quality score %)|P≤: 0.040Chemical Composition (Quality score %)|S≤: 0.040Chemical Composition (Quality score %)|V: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Nb: 0.015～0.060Chemical Composition (Quality score %)|Ti: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Al≥: －Chemical Composition (Quality score %)|Cr≤: 0.40Chemical Composition (Quality score %)|Ni≤: 0.70Q420CGrade: CChemical Composition (Quality score %)|C≤: 0.20Chemical Composition (Quality score %)|Mn: 1.00～1.70Chemical Composition (Quality score %)|Si≤: 0.55Chemical Composition (Quality score %)|P≤: 0.035Chemical Composition (Quality score %)|S≤: 0.035Chemical Composition (Quality score %)|V: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Nb: 0.015～0.060Chemical Composition (Quality score %)|Ti: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Al≥: 0.015Chemical Composition (Quality score %)|Cr≤: 0.40Chemical Composition (Quality score %)|Ni≤: 0.70Q420DGrade: DChemical Composition (Quality score %)|C≤: 0.20Chemical Composition (Quality score %)|Mn: 1.00～1.70Chemical Composition (Quality score %)|Si≤: 0.55Chemical Composition (Quality score %)|P≤: 0.030Chemical Composition (Quality score %)|S≤: 0.030Chemical Composition (Quality score %)|V: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Nb: 0.015～0.060Chemical Composition (Quality score %)|Ti: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Al≥: 0.015Chemical Composition (Quality score %)|Cr≤: 0.40Chemical Composition (Quality score %)|Ni≤: 0.70Q420EGrade: EChemical Composition (Quality score %)|C≤: 0.20Chemical Composition (Quality score %)|Mn: 1.00～1.70Chemical Composition (Quality score %)|Si≤: 0.55Chemical Composition (Quality score %)|P≤: 0.025Chemical Composition (Quality score %)|S≤: 0.025Chemical Composition (Quality score %)|V: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Nb: 0.015～0.060Chemical Composition (Quality score %)|Ti: 0.02～0.20Chemical Composition (Quality score %)|Al≥: 0.015Chemical Composition (Quality score %)|Cr≤: 0.40Chemical Composition (Quality score %)|Ni≤: 0.702.Mechanical propertyQ420AGrade: AYield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |≤16: 420 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞16～35: 400 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞35～50: 380 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞50～100: 360 Yield Pointσb/MPa: 520～680Elongationδ5(%)≥: 18impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|+20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|0℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-40℃:180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |≤16: d=2a180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |＞16～100: d=3aQ420BGrade: BYield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |≤16: 420 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞16～35: 400 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞35～50: 380 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞50～100: 360 Yield Pointσb/MPa: 520～680Elongationδ5(%)≥: 18impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|+20℃: 34impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|0℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-40℃:180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |≤16: d=2a180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |＞16～100: d=3aQ420CGrade: CYield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |≤16: 420 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞16～35: 400 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞35～50: 380 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞50～100: 360 Yield Pointσb/MPa: 520～680Elongationδ5(%)≥: 19impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|+20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|0℃: 34impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-40℃:180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |≤16: d=2a180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |＞16～100: d=3aQ420DGrade: DYield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |≤16: 420 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞16～35: 400 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞35～50: 380 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞50～100: 360 Yield Pointσb/MPa: 520～680Elongationδ5(%)≥: 19impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|+20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|0℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-20℃: 34impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-40℃:180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |≤16: d=2a180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |＞16～100: d=3aQ420EGrade: EYield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |≤16: 420 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞16～35: 400 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞35～50: 380 Yield Pointσs/MPa，≥| Thickness (Diameter，Side Length)/mm |＞50～100: 360 Yield Pointσb/MPa: 520～680Elongationδ5(%)≥: 19impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|+20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|0℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-20℃:impact absorbing energy AKV(longitudinal)/J，≥|-40℃: 27180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |≤16: d=2a180°Bend Testing，d= Bent Diameter，a= Sample Thickness (Diameter)| Steel Plate Thickness (Diameter)/mm |＞16～100: d=3a。
Q420高强度钢板焊接工艺性能研究
裴广 州 （ 晋煤 金鼎 金沁 公司）
摘要 ： 在对凤凰山矿井下所使用的电机护罩用高强度钢板 Ｑ ４ ２ ０的 热 量通 过 拉伸 试 验进 行确 定 ， 在 焊 接 过程 中以 ５ ％ 数量 级
电 阻点 焊 工 艺 性 能进 行深 入 研 究 中 ，对 不 同 工 艺 条件 下 点 焊 接 头 宏 进行 取样 焊 接 ， 发生 飞溅 时停 止对 Ｑ４ ２ ０焊 接 。 同 一焊 接 观金相 焊接接头力学性能进行 了分析 ， 研 究结果表明 ： 该实验条件
本 文 通 过 采 用 单 脉 冲 规 范 对 焊接 时间 为 ７ ｃ ｙ ｃ 、 １ ０ ｃ ｙ ｃ 、 １ ５ ｃ ｙ ｃ 、 ２ ０ ｃ ｙ ｃ 、 ２ ４ ｃ ｙ ｃ 。 通过 点焊 工 艺和 接头 拉剪 试 验 对 不 同焊 接 电流 下 的点 焊 接 头 的拉 Ｑ４ ２ ０进 行 点 焊 工 艺试 验 。 电极 压 力 为 ３ ５ ０ ｋ ｇ ｆ 、 ４ ０ ０ ｋ ｇ ｆ 、 ４ ５ ０ ｋ ｇ ｆ ， 焊接 时 间为 ７ ｃ ｙ ｃ 、 １ ０ ｃ ｙ ｃ 、 １ ５ ｃ ｙ ｃ 、 ２ ０ ｃ ｙ ｃ和 ２ ４ ｃ ｙ ｃ 。 剪 断裂载 荷 进行 测试 。通 过 对 实验结 果 进行 分析 可知 ： 接 在进 行 每组 试验 的过 程 中 ，固定 电极 压力 和 焊接 时 间 ， 通 头 的拉 剪 断 裂强 度 随着 焊接 电流 的增 加 呈 上 升 趋 势 。但 断裂 强度 随着 电流 的 不断增 大而 达 到最 大值 ， 此 时 随 过 改 变 型控 ＤＩ Ｎ １ ０ ０制器 的焊接 热 量 （ 功率 输 ｍ 百 分 比） 是 ， 进 而 改变 焊接 电流 的 大小 ， 对Ｑ ４ ２ ０进行 焊 接 。最 小 焊接 着 电流 的增 加 ， 断 裂强 度 出现 下 降 ， 而 这 时 的拉 剪 断 裂 强
Q420焊接工艺评定方案
焊接工艺评定试验项目焊接工艺评定项目的选择，是根据本项目构件的材质、板厚、规格、焊接方法的特点，选择本次新做焊接工艺评定的项目，使用焊接工艺评定试件必须与工程所用钢材的材质相同。
根据本项目的构件节点各要素确定，本次需要做的焊接工艺评定项目如下表：本项目焊接工艺评定项目注：目前仅根据设计蓝图确定的评定项目，具体项目需根据实际节点类型确定评定项目是否增项或调整。
组织体系由项目、技术、质量、安全和专业焊接技术管理及探伤检测人员，组成焊接工艺评定小组，负责焊接工艺评定各项目的组织实施。
工艺评定各项目的焊接人员，由参与项目的的持证焊工进行焊接，并邀请业主和监理单位现场监督指导。
焊接工艺评定试验的组织机构由下列单位、人员组成：焊接工艺评定焊接人员必须是持有相应合格的熟练焊工，严格参照焊接作业指导书，做好焊接过程记录，采用多层多道时下道焊缝与上道焊缝重迭应在1/3以上，每条焊缝应连续施焊一次完成，按规范要求预热，并控制好层间温度，预热应在坡口两侧板厚的2倍以上，且大于100mm，２试板焊接完成后，保温缓冷后立即进行焊缝清理、外观检查，24h 后进行UT 探伤检测，并出具探伤报告。
母材Q420B 化学成分、机械性能 焊接材料CO 2气体保护焊焊丝按GB/T8110《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》的规定，埋弧焊用焊丝按GB/T5293《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》、GB/T12470《低合金钢埋弧焊焊剂》中的相关规定。
试板点焊时，采用E5503焊条，气保焊焊接，焊材采用ER55-1，￠1.2焊丝。
Q420B 埋弧焊采用H10Mn2A ，￠5.0焊丝配合SJ101焊剂。
电渣焊采用ER55-1，￠1.6焊丝配合YF-15AL 焊剂（20～40目，细颗粒）。
焊接工艺评定试件本次焊接工艺评定各项目试板材料、匹配焊材如下 试板组对 试板下料、开坡口采用半自动切割机加工，切割面质量符合GB50205-2001的规定。
检查试板的规格、尺寸及加工质量，将坡口内的割渣等清理干净，并用角向砂轮机打磨坡口面及坡口边各20mm范围内露出金属光泽。
高强钢(Q420B)复杂结构焊接
高强钢（Q420B）复杂结构焊接【摘要】转换桁架专属高强钢系列，结构复杂、材质特殊、自重大、质量要求高，施工过程中要结合本公司具备的硬件设施及技术条件，制定出切合实际的施工方案，才能保证其焊接质量。
本篇文章以国泰艺术中心工程转换桁架为例，针对高强钢（Q420B）复杂结构的特点，对焊接施工过程中所需要重点关注的一些问题进行了详细的分析，并且针对这些问题提出了一定的参考性建议，以期为其他轻钢结构厂房在建设过程中提供一定的参考。
【关键词】高强钢；转换架；焊接工艺；质量；安全1 基本概况国泰艺术中心工程转换桁架（共四榀），在整个结构体系里面支撑上部荷载，属于重要性结构构件，桁加上下弦杆材料主要采用Q420B，腹杆材料主要为Q420B和Q345B。
板件厚度为16mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、50mm。
现场焊缝以对接焊缝为主，日字形截面对接7处（单个接头焊缝量8.8m）；箱形截面对接20处（单个接头焊缝量4.1m），腹杆对接90处（单个接头焊缝量1.6m）；H形截面对接12处（单个接头焊缝量0.9m），现场焊缝总长度约300m。
设计图纸要求现场对接焊缝质量等级为一级。
由于Q420B材料比较特殊，板件厚度较厚，焊接难度和焊接变形较大，焊接过程中要重点考虑减小焊接应力和焊接变形。
2 转换桁架的结构形式转换桁架1结构形式见如下ZHGHJ1示意图如下：3 转换桁架组装工艺桁架组装按吊装方案采用立拼，顺序为：桁架上、下弦杆组对→下弦杆安装→直腹杆（含两端临时支撑）安装→斜腹杆安装→桁架上弦杆安装。
斜腹杆1在地面不组对，待桁架起吊与空中牛脚组对完毕后，去掉接口处临时支撑再组对。
4 施焊工艺流程及控制4.1 焊接方法、焊材选用及温度控制在施工前，根据结构材料和坡口形式进行了焊接工艺评定，编制焊接工艺卡，采用二氧化碳气体保护焊（GMAW）进行焊接。
焊材匹配：Q420B选用GB/T ER55-G（CHW-60C）/φ1.2；Q345B选用GB/TER50-3 （CHW-50C3）/ φ1.2。
高强高韧Q420qE桥梁钢SHCCT曲线测试与焊接工艺制定
高强高韧Q420qE桥梁钢SHCCT曲线测试与焊接工艺制定谯明亮;王同良;康双双【摘要】为指导高强高韧Q420qE桥梁钢实际焊接工艺,采用Gleeble-3500热模拟试验机建立了试验钢的SHCCT曲线;针对各模拟样品,采用光学显微镜和透射显微镜观察了显微组织,测定了维氏硬度HV10,并利用Rykalin 2D模型根据冷速反推大致对应的焊接热输入并进行不同线能量焊接工艺模拟.结果表明:试验钢SHCCT 冷速为1～10℃/s时,组织类型主要以粒状贝氏体为主,当冷速超过10℃/s时,开始出现板条贝氏体,并且随冷速的增加,相变开始和终了温度降低,贝氏体铁素体基体晶粒尺寸细化,由块状逐渐变为条状,维氏硬度增加.根据组织和硬度变化规律,初步推断高强高韧Q420qE钢适合焊接的热输入范围在45 kJ/cm以下.【期刊名称】《天津冶金》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】4页(P52-55)【关键词】高强高韧Q420qE桥梁钢;SHCCT曲线;显微组织;热输入【作者】谯明亮;王同良;康双双【作者单位】南京钢铁股份有限公司板材事业部,江苏南京210035;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004【正文语种】中文前言中国铁路桥梁正在向高速、重载、大跨和整体焊接节点方向发展，这对桥梁钢提出了更高的要求[1]。
不仅要求钢板本身的强韧性匹配，同时为满足焊接制造要求，焊接接头同样要求具有优良的性能，桥梁设计构造复杂，厚度规格繁多，焊接施工难度大。
能否满足高质量的不同形式的焊接要求，是需要研究和解决的关键技术问题。
目前桥梁设计广泛使用的是Q345~Q370qE，而高性能Q420qE目前用量较少，缺乏系统的研究。
SHCCT（Simulated Heat Affect Zone Continuous Cooling Transformation）曲线可以反应钢材经历热循环后，不同冷却速度条件下各相的转变开始和终了温度，可以比较准确的判断焊接热影响区的组织、性能。
现代高强钢焊接性分析及工程案例研讨(ppt 52页)
（2）脆化（过热脆化、淬硬脆化、混合组织脆化、析 出脆化、应变时效脆化）
（3） 软化（调质钢） 焊接这类钢时往往需要预热比较高的温度，严格控制工 艺参数，并采取必要的工艺措施才能保证焊接接头的焊接 性。 （4）问题部位：往往是出现在HAZ，而不是焊缝。
– 但是焊接材料既不能向炼钢那样实现洁净化，又不能通 过控轧控冷实现细晶化，因而其强韧性的匹配难以实现。 因此，研制与微合金高强钢匹配的焊接材料是焊接技术 人员亟待解决的重要课题。
– 由上可知，微合金钢焊接时HAZ的焊接性问题已不像传 统钢那样突出，而焊缝中的焊接性问题将突出出来。
• 焊缝的合金化可通过下面几条途径开展研究： ① 焊缝金属的洁净化
应用高强钢能够减轻焊接结构的质量，节约材料和缩短 焊接工期；使焊接产品和结构不但经济，而且可以提高生产效 率和使用性能。
高强钢的焊接性和结构的可靠性及安全性是高强钢应用 的重要课题。
高强钢的设计思想(高强与高韧性匹配)
过去传统高强钢只注重钢材本身的性能，对焊接性考虑很少， 而高强钢则是从提高钢的强韧性及改善焊接性两个方面入手解决 新钢种的冶金问题。
通过冶炼技术使焊丝、钢带中的杂质含量达到或超过微合金钢的水 平； 控制焊缝中夹杂物的数量、种类、形态、尺寸及分布； 原辅材料的洁净化，严格控制原辅材料中各种铁合金、矿物质、 保护气体中的杂质含量； 通过冶金反应清除杂质实现洁净化。
② 焊缝金属的微合金化
焊缝金属不能象钢那样通过控轧控冷实现细晶化，只能通过微合金 化，使焊缝出现足够量的针状铁素体来提高强韧性。这种组织只适用于 600MPa级以下的钢种（如X80管线钢以下的钢级），对于更高钢级 （如X100、X120等），可通过焊缝实现超低碳贝氏体来提高强韧性。
培训教案高强钢性能分析与焊接工艺评定
05
高强钢焊接工艺实例分析
典型高强钢焊接工艺流程
预热处理
根据高强钢的材质和厚度，进 行适当的预热处理，以降低焊 接裂纹的风险。
焊后热处理
根据需要，进行适当的焊后热 处理，以改善焊接接头的性能 。
焊接前准备
检查高强钢材料质量，清理焊 缝区域，选择合适的焊接材料 和设备。
焊接实施
采用合适的焊接方法（如埋弧 焊、气体保护焊等）进行焊接 ，控制焊接参数。
采用适当的无损检测方法（如X 射线检测、超声波检测等）， 对焊接接头进行内部缺陷检测 。
力学性能试验
对焊接接头进行拉伸试验、弯 曲试验和冲击试验等力学性能 试验，确保其满足设计要求。
焊接工艺评定
根据相关标准和规范，对所采 用的焊接工艺进行评定，确保
其可行性和可靠性。
06
焊接工艺评定中的问题与对策
焊接工艺评定中的常见问题
目的
确保焊接工艺的可靠性和一致性，保证焊接接头的质量符合要求。
内容
包括焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数、焊接操作技能等。
焊接工艺评定标准与规范
标准
如AWS、ISO、GB等国际和国内焊接 标准。
规范
如焊接工艺评定指导书、焊接工艺评 定细则等。
焊接工艺评定流程
确定评定项目和母材种类、规格。
01
进行焊接试板准备、焊接操作、焊后检验 等。
通过合理的预热处理、选择合适的焊接材料和参数，以及采取适当的 后热处理措施，防止焊接裂纹的产生。
提高焊接接头性能
通过合理的焊接工艺和后热处理措施，提高焊接接头的抗拉强度、屈 服点和延伸率等力学性能。
焊接质量检验与控制
外观检查
对焊接接头进行外观检查，确 保焊缝表面平滑、无气孔、无
q420钢材性能
11.高强度结构钢热处理和控轧钢板、钢带（GB／T16270--1996）2006-09-06 13:42:00(1)尺寸规格钢板和钢带的厚度不大于100mm，其尺寸规格和允许偏差应符合GB／T709《热轧钢板和钢带》的规定。
(2)牌号和化学成分见表5-31。
表5-31高强度结构钢热处理和控轧钢板、钢带的牌号和化学成分注：1.在保证力学性能条件下，锰含量下限不作为交货条件。
2.各牌号钢中钒、铌、钛细化晶粒元素含量应分别不大于0.10％、0.06％和0.20％，或加入不低于0.015％的铝。
3.铬、镍、钼、硼等合金元素，生产厂可根据厚度等条件有选择地加人一种或几种，并可加入0.02％～0.20％的稀土元素。
4.对不进行调质处理的Q460、Q550的镍含量上限可分别达1.00％、1.20％；Q500、Q550的钼含量上限可达0.60％。
5.经协商，可加入不大于0.020％的氮。
钢中铜残余含量不得大于0.30％。
如果铜作为合金元素，则不得大于1.50％。
6.上述含量皆指质量分数。
(3)交货状态见表5-32。
表5-32 钢板、钢带的交货状态(4)力学和工艺性能见表5—33。
表5-33高强度结构钢热处理和控轧钢板、钢带的力学和工艺性能注：1.进行拉伸和冷弯试验时，应取横向试样；进行冲击试验时，应取纵向试样。
2.夏比(v型缺口)冲击试验结果，冲击吸收功按一组三个试样算术平均值计算，允许其中一个试样单值低于表中规定值，但不得低于规定值的70％。
3.当采用5mm×10mm×55mm小尺寸试样做冲击试验时，其试验结果应不小于规定值的50％。
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Q142.0焊高强接钢性性能试分验析与的焊接相工关艺评内定容
使用焊接性
明确焊接接头所在部件的使用性能的要求 明确一个概念：一个没有缺陷（即无损检测合
格）的焊接接头不一定能够满足使用性能的 要求。
焊接性试验方法及选择
最常用的方法（直接法）－焊接裂纹试验（冷裂 纹试验、热裂纹试验、再热裂纹试验、脆性断裂）
计算法（间接法）－碳当量法、焊接裂纹敏感 指数法
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
2. Q420焊接性试验
2.1 焊接冷裂纹敏感性分析
钢材的焊接冷裂纹敏感性一般与母材和焊缝金属 的化学成分有关，为了说明冷裂纹敏感性与钢材化 学成分的关系，通常用碳当量来表示。计算碳当量 的公式很多，对于Q420钢，采用了国际焊接学会 （IIW）推荐的非调质钢碳当量Ceq（IIW）计算公 式（公式1）和日本工业标准（JIS）推荐的碳当量 Ceq(JIS)计算公式（公式2）进行计算。
实例：
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
图 Q420韧脆转变温度
结果表明：0℃时Q420角钢的冲击值大于27J, -5℃时冲击值约在27J， 因此Q420的韧脆转变温度约在-5℃。 加工单位应注意：在寒冷地带施工时不要造成构件的损伤，如缺口等。
Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定
• 2.3 斜Y坡口焊接裂纹试验
• 斜Y坡口焊接裂纹试验（小铁研）主要是评 定焊接热影响区产生冷裂纹的倾向性。试 验参照GB4975.1-84《斜Y坡口焊接裂纹试 验方法》的规定进行。试验焊缝结束后， 经48小时后进行裂纹检查。
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
实例：
表 Q420角钢斜Y坡口焊接裂纹试验
3.焊接工艺评定的相关内容
试件编号 1（不预热）
2（预热150 ℃）
表面裂纹率 0
0
断面裂纹率 15.68%
0
当环境温度低于5℃时， 应进行焊前预热150℃，以避免产生冷裂纹。
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
2 .4 钢材的韧脆转变温度
• 以得到27J的V型夏比冲击值所对应的试验 温度作为韧脆转变温度，测定Q420的韧脆 转变温度。测定方法如下：直接将角钢加 工成冲击试样,并分别在20℃、0℃、-20℃ 和-40℃下进行冲击实验,根据实验结果推断 出冲击值为27J时所对应的温度即为韧脆转 变温度。冲击功值见下图。
焊接难度影响
焊接难度
因素
一般
较难
难
节点复杂程度 和拘束度
简单对接、角 接，焊缝能自
由收缩
复杂节点或已 施加限制
收缩变形的措 施
复杂节点或局 部返修条件 而使焊缝不能 自由收缩
板厚 （mm）
t＜30
30≤t≤80
t＞80
受力状态
一般静载拉、压
静载且板厚方向受 拉或间接动载
直接动载、抗震设 防烈度大于8度
• ——低合金高强度钢不再是“简易”生产的普通低合 金钢，而是采用一系列现代冶金新技术生产的精细钢 类，包括铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、钢包冶金、 连铸、控扎控冷（热机械处理）等技术得到普遍应用， 已成为低合金高强度钢的基本生产流程。
0．前言 Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定
高强钢的焊接性能也是杆塔设计和制造 部门比较关心的一个问题，这主要包括两 个方面，一是裂纹敏感性，二是焊接热影 响区的力学性能。如果焊接工艺不当，高 强钢焊接时有焊接热影响区脆化倾向，易 形成热裂纹，冷却速度较快时，有明显的 冷裂倾向。
钢材碳当量1 Ceq(%) ＜0.38
0.38~0.45
＞0.45
注：1—按国际焊接学会（IIW）公式， （%）（适用于非调质钢）
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
• 2.2 热影响区最高硬度试验 • 热影响区最高硬度试验是以测定焊接热影
响区的淬硬倾向来评定钢材的冷裂纹敏感 性。试验按照GB4675.5-84《焊接热影响区 最高硬度试验方法》的规定进行。
Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定
Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定
二OO七年七月
0．前言 Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定
• 自20世纪60年代以来，低合金高强钢领域取得了惊人的进展， 由此而形成了“现代低合金高强钢”，在合金设计及生产工艺 诸方面导入了许多新的概念，主要的是：
• ——Nb、V、Ti等强烈碳化物形成元素的应用，及以 晶粒细化和析出强化为主要内容的钢的强韧化机理的 建立，出现了新一代的低合金高强钢，即以低碳、高 纯净度为特征的微合金化钢；
Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定
1.焊接性试验的相关内容 2.Q420焊接性试验
3.焊接工艺评定的相关内容 4.Q420焊接工艺评定
5.Q420焊接技术管理人员及焊工培训
Q420高强钢性能分析与焊接工艺评定
1. 焊接性试验的相关内容
目的
评价母材焊接性能的好坏，确定合理的焊接 工艺参数。
焊接性内涵
硬度HV0.2
254，268，255，261，244，254，264，276 276，288，280，264，291，291，267 245，264，271，262，251，267，252，251 257，235，238，245，255，256，254
平均硬度 HV 269
254
Q2高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定 试样检测面经打磨抛光后，用2%硝酸酒精溶液 浅腐蚀后，参照GB4675.5如图所示。
图 硬度的检测位置
实例：
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
•
表 Q420角钢热影响区最高硬度试验
试件 编号
1（不预热）
2（预热150 ℃）
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
• Ceq（IIW）=C+
（1）
• Ceq（JIS）=C+
（2）
根据JGJ81-2002规定：钢材碳当量小于 0.38，焊接难度一般；在0.38～0.45范围 内，焊接程度较难。
Q242.0高Q强4钢2性0能焊分接析与性焊接试工验艺评定
JGJ81-2002中对 建筑钢结构工程的焊接难度区分原则