低碳钢的焊接工艺

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
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
表3.3.2 立对接焊缝焊接工艺参数
表3.3.3 横对接焊缝焊接工艺参数
表3.3.4 仰对接焊缝焊接工艺参数
表3.3.5 角接缝焊接工艺参数
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
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、气体火焰切割和等离子切割等方法进行。

焊接前，应清理坡口及坡口两侧20mm以内的油污、锈迹和氧化皮等污物。

定位焊时根据板厚确定焊缝长度和间距。

一般薄板的定位焊缝应该细而短，长度为3-50mm，间距为30-150mm；中厚板的定位焊缝长度为15-50mm，焊缝间距为100-150mm。

4.3 焊接工艺参数
CO2气体保护焊在焊接时，采用细丝、短路过渡的方法，可以焊接薄板；采用粗丝、
射滴过渡的方法，可以焊接中、厚板。

从焊接位置上看，可以进行全位置焊接，也可以进行平焊、横角焊及其他空间位置的焊接。

在焊接时，要选择正确的工艺参数，以保证焊件的焊接质量。

不同接头形式对应的焊接工艺参数见下表
表4.3.1 对接接头焊接工艺参数
有-1.
0 0-1
.0
35-
100
-1
9
8-1
5
2.0
I型平
无
0.8
-1.
2
0-2
.0
100
-23
20
-2
6
10-
15
有
0.8
-1.
6
0-2
.5
120
-26
21
-2
7
10-
15 立
无
0.8
-1.
0-1
.5
70-
120
17
-2
10-
15
有
0.8
-1.
0-2
.0
70-
120
17
-2
10-
15
12
0 0 3
25
5-6V
型平
无
1.2
-1.
6
45
-6
0-2
.0
0-5
.0
200
-45
23
-4
3
15-
25
有
1.2
-1.
6
30
-5
4.0
-7.
0-3
.0
250
-45
26
-4
3
20-
25 立
无
0.8
-1.
2
45
-6
0-2
.0
0-3
.0
100
-15
17
-2
1
10-
15
有
0.8
-1.
2
35
-5
4.0
-7.
0-2
.0
100
-15
17
-2
1
10-
15
5-6V
型平
有
1.2
-1.
6
35
-6
2.0
-6.
0-3
.0
250
-45
26
-4
3
20-
25 立
无
0.8
-1.
2
45
-6
0-2
.0
0-3
.0
100
-15
17
-2
1
10-
15
有
0.8
-1.
2
35
-6
3.0
-7.
0-2
.0
100
-15
17
-2
1
10-
15
10-K 平无
1.2
-1.
6
40
-6
0-2
.0
0-5
.0
200
-45
23
-4
3
15-
25
0.845
0-20-3
10017
10-
表4.3.2 T型接头焊接工艺参数
立无
0.8 00 19
2.0 -4. 5 I
型
平无
0.8-
1.6
/
0-1.
/
100-
230
20-
26
10-
15
20-
30
立无
0.8-
1.0
70-1
20
17-
20
横无
0.8-
1.6
100-
230
20-
26
5.0 -
6. 0 I
型
平无
0.8-
1.6
/
0-2.
/
200-
450
23-
43
15-
25
20-
42
立无
0.8-
1.2
100-
150
17-
21
10-
15
横无
0.8-
1.6
200-
450
23-
43
15-
25
立
有0.8-
1.2
35-
50
4.0-
7.0
0-
2.
100-
150
17-
21
10-
15
5-6 0 V
型
横
无
1.2-
1.6
40-
50
0-2.
0-
5.
200-
400
23-
40
15-
25
有
1.2-
1.6
30-
50
4.0-
7.0
0-
3.
250-
400
26-
40
20-
25
10-K 平无
1.2-
1.6
45-
60
0-2.
0-
5.
200-
450
23-
43
15-
25
20-
42
0.8-45-0-2.
0-
100-17-10-
表4.3.3 角接接头焊接工艺参数
板厚/m m 坡
口
形
式
焊
接
位
置
有
无
垫
板
丝
直
径
/m
m
角
度
(
°
)
部
间
隙
/m
m
边
/
m
m
接
电
流
/A
弧
电
压
/V
流
量
L/
mi
n
焊
焊
速
m/
h
1-2 I
型
平无
0.5
-1.
2
/
0-0
.5
/
40-
120
18
-2
1
6-1
2
20
-3
5 立无
0.5
-0.
8
35-
80
16
-1
8
横无
0.5
-1.
40-
120
18
-2
6 0 6
5-3 0 I
型
平无
0.8
-1.
6
/
0-2
.0
/
200
-45
23
-4
3
20-
25
20
-4
2 立无
0.8
-1.
2
0-1
.0
100
-15
17
-2
1
10-
15
横无
0.8
-1.
6
0-2
.0
200
-40
23
-4
15-
25
平
无
1.2
-1.
6
45
-6
0-2
.0
0-
3.
200
-45
23
-4
3
15-
25
20
-4
2
横无
1.2
-1.
6
40
-5
0-2
.0
0-
5.
200
-40
23
-4
15-
25 有
1.2
-1.
6
30
-5
2.0
-7.
0-
3.
250
-40
26
-4
20-
25
5-6 0 V
型
平
无
1.2
-1.
6
45
-6
0-2
.0
0-
5.
200
-45
23
-4
15-
25
20
-4
2 有
1.2
-1.
6
35
-6
2.0
-6.
0-
3.
250
-45
26
-4
3
20-
25
18
-3
5
0.845
0-2
0-10017
10-
表4.3.4 搭接接头焊接工艺参数
4.4 金属飞溅
金属飞溅是CO2气体保护焊的主要缺
点。

为了减少飞溅，要选择合适的焊接电流、电弧电压和焊枪角度。

一般短路过渡时焊接
电流处于小电流区，细颗粒过渡时电流处于
大电流区。

5.埋弧焊接工艺
自动埋弧焊利用机械装置自动控制送丝、移动电弧，自动化程度高，生产效率高，焊缝成形美观，化学成分稳定，焊缝质量较
高。

5.1 焊材选择
Q235钢板在埋弧焊接时按国家标准GB/T14957-1944《熔化焊用钢丝》及
GB/T4241-1984《焊接用不锈钢盘条》规定，常选用HJ431型焊剂，配合H08A、H08MnA
焊丝。

镀铜焊丝H08A化学成分和力学性能见下表
表5.1.1 H08A化学成分及力学性能
HJ431焊剂属于高锰、高硅、低氟型焊剂，电弧稳定、焊波美观，但抗锈能力一般。

在使用前需在250℃下烘干1-2h。

其化学成分见下表。

表5.1.2 HJ431焊剂化学成分
5.2 焊前准备
埋弧焊接前应选择合适的坡口形式。

由于埋弧焊可使用大电流焊接，故厚度为3~24mm的钢板可开I型坡口，间隙为0~4mm，偏厚者可双面焊，也可开带钝边的单边V形坡口或Y形坡口。

厚度24~60mm 的钢板可开双Y形坡口或带钝边V形坡口等；厚度50~160mm的钢板可开带钝边的双U形或UV形坡口等。

V形或Y形坡口角度一般为60°~80°，单V形坡口角度为20°~40°。

坡口可用刨边机、铣边机、气割机或等离子弧切割机等设备加工，加工后坡口边缘要求平直。

具体形式及尺寸按设计要求或国家标准GB/T 985-2008《埋弧焊的推荐坡口》执行。

焊前应清除坡口、对接面及焊接部位两侧20-30mm范围内的表面锈蚀、油污、氧化皮及水分等有害物质。

也应保证焊剂清洁、粒度均匀。

清除焊丝表面的锈斑和油渍等污物。

焊件装配必须保证间隙均匀、高低平整。

定位焊一般采用焊条电弧焊，使用E4303焊条，焊条直径4mm。

焊缝长度一般为30mm，间距为100-300mm。

保证焊透、融合良好，无焊接缺陷。

Q235在埋弧焊前，一般不需预热。

如果焊接环境低于0℃，则应将焊件预热至30-35℃。

对于厚度超过70mm的焊件，焊前应预热至100-120℃。

对于压力容器，焊后应作消除应力处理，可选择在550-650℃下进行。

埋弧焊时，由于在焊接起始阶段焊接参
数不够稳定，达到预定的焊缝厚度需要有一个过程，而在焊缝收尾时，由于熔池冷却收缩会出现弧坑。

这两种情况都会影响焊接质量，甚至产生缺陷。

因此，在试板两端分别焊上一块引弧板和引出板。

焊接开始时，在引弧板上起弧，结束时在引出板上收弧。

焊接结束后，用气割将两块板割除。

5.3焊接参数
采用对接双面埋弧焊时参见下表的工艺参数。

表5.3.1 对接双面埋弧焊工艺参数
对于厚度16mm以上的钢板，焊接时先用手工电弧焊进行反面封底，然后在正面进行埋弧焊，焊后用碳弧气刨清根，再进行反面的埋弧焊接。

碳弧气刨的工艺参数如下：碳棒直径6mm，刨削电流280-300A，压缩空气压力0.4-0.6MPa。

角接接头可在船型位置或横焊位置下进行埋弧自动焊。

在船型位置可焊接焊脚尺寸大于8mm的角焊缝，焊接厚度相同的底板和腹板时，焊丝与工件夹角为45°；若两者尺寸不同，则焊丝靠近厚板一侧。

在横焊位置焊接时，焊缝成形不易控制，通常将焊丝
偏向底板，焊丝与底板的夹角在30-40°之间。

角接埋弧焊接工艺参数见下表。

表5.3.2 角接船型位置埋弧焊工艺参数
表5.3.3 角接横向埋弧焊工艺参数。