Q460E低合金高强钢焊接时的注意事项有哪些

Q460E低合金高强钢焊接时的注意事项有哪些

主要注意事项有：
1、焊接前将焊缝附近杂物、药皮等清理彻底后再进行焊接，以保证焊接质量。 在焊缝周围涂抹防飞溅液，不得在焊缝以外的其它任何部位点焊、引弧、试焊等。
2、所有焊缝均为满焊，焊缝高度要符合图纸设计要求，最小焊角尺寸不得低于 与相连的较薄板件的厚度。特别注意底法兰及牛腿处焊高。翼板对接焊口，要气刨清根彻底后焊接，焊接前必须加设引收弧板，焊缝不得低于母材，且余高不得大于2mm，余高过高或有焊瘤等要用磨光机打磨清除。焊后将引收弧板刨掉，用磨光机将边部打磨平整。
3、焊缝外观成形光滑美观，不得有任何焊接缺陷，如气孔、咬边、流淌、焊不 到头、包角不完整、未封口等现象。
注：系杆、柱撑、水平撑等其它构件焊接质量要求同上，角钢构件特别注意对接口焊缝质量，所有焊缝均不得出现咬边现象。

主要就是防止裂纹、防止变形。
　　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（特别是粗晶区）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合适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。比较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规范是十分重要的。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，避免在过低的冷却速度下粗晶区出现上贝氏体。同时焊接时不宜采用大直径的焊条或焊丝，应尽量采用多层多道焊工艺，使焊缝金属有较好的韧性，并减小焊接变形。
　　钢结构具有结构性能良好、建设工期短、绿色、环保等优点，所以在工业与民用建筑中广泛应用。焊接对钢结构来说是一把双刃剑，它成就了钢结构建设的高速度，但是钢结构在焊接时产生的变形问题，也会极大地影响钢结构的施工质量。钢结构在焊接过程中出现变形是不可避免的，但可以通过合理的施工措施来予以控制。

预防和减少焊接变形的方法：

　　1、放样和下料措施
　　为了补偿施焊后焊缝的线性收缩，梁、桁架等受弯构件放样时要起拱，放样下料时要留出收缩余量。收缩量与很多因素有关，实际生产时要依靠工艺试验来确定。放拼装台时要放出收缩量，一般受弯构件长度不大于 24m时放 5mm，长度大于 24m时放 8mm。
　　2、装配和焊接顺序
　　钢结构制作拼装的平台应具备标准的水平面，平台的钢度应保证构件在自重压力下，不失稳、不下沉，以保证构件的平直。小型结构可一次装配，用定位焊固定后，以合适的焊接顺序一次完成。如截面对称的构件，装配焊接顺序是先整体装配后焊接，焊接时应采用对角焊接法的顺序以平衡变形，同时应采用翻转架或转动胎具，以便形成船形位置焊缝，否则可由两个或四个焊工分别采用平焊和仰焊，由中间向两端焊接。大型钢结构如大型桁架，尽可能先用小件组焊，再总体装配和焊接。桁架和屋架端部的基座、屋架的天窗架支承板应预先拼焊成部件，以矫正后再拼装到屋架和桁架上。屋架和桁架的焊接顺序是：先焊上、下弦连接板外侧焊缝，后焊上、下弦连接板内侧焊缝，再焊接连板与腹杆焊缝，最后焊腹杆、上弦、下弦之间的垫板。桁架一面全部焊完后翻转，进行另一面焊接，其焊接顺序相同。手工焊时，应采用四个焊工同时从上、下弦中间向两端对称焊接。拼装时，为防止构件在拼装过程中产生过大的应力和变形，应使不同型号零件的规格或形状符合规定的尺寸和样板要求，同时在拼装时不宜采用较大的外力强制组对，以防构件焊后产生过大的拘束应力而发生变形。构件组装时，为使焊接接头均匀受热以消除应力和减少变形，应做到对接间隙、坡口角度、搭接长度和T形贴角连接的尺寸正确，其形式、尺寸应符合设计和焊接规范要求。
　　3、焊接工艺措施
　　焊接施工时，应选择合适的焊接电流、速度、方向、顺序，以减少变形。焊接金属构件时，应先焊短，后焊长；先焊立，后焊平；先焊对接缝，再焊搭接缝，应从中间到两边，从里到外焊接。集中的焊缝应采用跳焊法，长焊缝采用分段退步焊和对称焊接法。
　　4、反变形法
　　拼装时，根据工艺试验和施工经验，使构件向焊接变形相反方向作适量的预变形，以控制焊接变形。这种方法需要预先进行试验，根据焊缝的设计要求，调整好焊接规范，选用材质和规格相同的钢板预先做一个试件进行焊接，使焊缝形式、焊角高度符合设计要求，焊完冷却到环境温度后测量翼板的变形量，把所测量的数值作为压制反变形的参数，压力机在翼板中心线上压出变形量的数值，使翼板的两端预先呈上翘状态，抵消焊接变形量，焊后正好持平。采用这种方法需要一台相应吨位的液压压力机。
　　5、刚性固定法
　　焊接时在平台上或在重叠的构件上设置夹具固定构件，增加刚性后，再进行焊接，这样焊接中的加热和冷却的收缩变形，被固定夹具等外力所限制，但这种方法只适应塑性较好的低碳结构钢和低合金结构钢，不适应中碳钢和可焊性更差的钢材，因为焊接应力常使焊件产生裂纹。

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。 高强度焊缝金属对裂纹敏感性大，当然有利于焊缝冷裂纹。影响焊缝冷裂纹的还 有残余应力值及其产生的时间，如果较早地产生较大的残余应力，则有利于焊缝 冷裂纹值。相反，低强度焊缝金属、低残余应力或较晚产生残余应力有利于热影 响区冷裂纹的产生。
（2）热裂纹倾向 在焊接过程中， 焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的焊接 裂纹。 热裂纹都是沿着晶界开裂分布在焊缝中心或两侧， 表面是不规则的锯齿状。 产生热裂纹的主要原因是由于焊缝金属中碳、硫元素含量偏高，在焊接过程中形 成低熔点共晶物，当液态金属冷却到结晶时聚集在晶界处，在焊接应力的作用下 沿晶界开裂，形成热裂纹。低合金钢焊接时，应考虑钢材和焊接材料的含碳量， 由于锰可以和硫形成硫化锰，硫化锰熔点高，会增加钢的抗裂纹性，同时还要减 小焊接结构的刚性，控制焊缝成形系数等，防止热裂纹倾向。
（3）热影响区的组织和韧性 热影响区由不同区域的组织构成，每一区域的组织都受加热速度、峰值温度 和冷却速度的影响。对于单道焊，根据峰值温度，热影响区可划分为粗晶区（GC 热影响区） 细晶区 ， （GR 热影响区） 中间临界区 ， （IC 热影响区） 和亚临界区 （SC 热影响区） ；对于双道焊或多层焊，第二道焊道的热影响区与第一道重叠，在第 一道的热影响区中形成被部分或完全再热区， 其中最引人注目的是亚临界再热粗 。 晶区（SCGC 热影响区）和中间临界再热粗晶区（ICGC 热影响区） 粗晶区的组织与韧性 粗晶区因为奥氏体长大和易形成脆性组织而倍受关注，在 1000°C 以上，奥 氏体长大迅速， 利用微合金元素形成微小的碳化物或氮化物粒子是限制奥氏体晶 粒长大的有效途径，Nb 和 Ti 是应用最多的微合金元素，在管线钢、船板和建筑 结构中均广泛使用， 然而， 必须严格控制其含量， 使得碳氮化物粒子即不会太粗， 也不会过分地细小。 粗晶区的相变组织是影响其韧性水平的主要因素。 粗晶区奥氏体在冷却过程中发生相变，相变组织主要取决于材料的淬透性和冷却速度，还取决于是否存在 抑制晶界铁素体的 B 以及晶内是否有促进铁素体形核的细小粒子如 TiO2，而这 一切均能够在相变温度范围中体现。 中间临界再热粗晶区往往是可能的低韧性区，尤其是形成 M-A 组元的情况 下。在再热粗晶区中，后续焊道将前边焊道的粗晶区再热到 Ac1~Ac3 的温度，使 其发生部分奥氏体化转变，部分奥氏体化转变导致局部富碳的奥氏体的形成，并 在冷却时转变为高碳孪晶马氏体。这些脆性的“小岛”尺寸可达 5mm，在再热粗 晶区中的相比例可达 5%，因此导致再热粗晶区的韧性大幅度下降。 局部脆性区一般发生在粗晶区和再热粗晶区，较少地发生在再热热影响区， 上世纪 80 年代以来，局部脆性区问题引起了广泛的关注和争议，一方面，裂纹 尖端张开位移试验发现局部脆性区的韧性很低，有时裂纹尖端张开位移值低到 0.05mm 以下， 另一方面， 尚没有关于局部脆性区导致焊接结构提早失效的案例。 有关局部脆性区的研究很多， 总的说来局部脆性区的韧性取决于局部脆性区的宽 度，局部脆性区越宽，裂纹尖端张开位移值就越低，而热影响区的韧性又是最低 的，所以，在多层焊时焊道的布置和焊接工艺的控制十分重要。