16MnR钢板厚12mm二氧化碳焊焊接工艺评定及焊接工艺.doc

16MnR钢（板厚12mm）二氧化碳焊焊接工艺评定及焊接工艺
１ 母材的分析
（1）钢号：16Mn
(2) 性能：16MnR是普通低合金钢，是锅炉压力容器专用钢。它的强度较高，塑性韧性良好，有较好的力学性能和工艺性能。
(3)交货状态：热轧或正火
(4)化学成分：如表一所示

化学成分
C（%）
Si(%)
Mn(%)
Cr(%)
P(%)
S(%)
Ni(%)
含量
0.13~0.19
0.20~0.60
1.20~1.60
≤0.30
≤0.030
≤0.020
≤0.30

（5） 力学性能：如表二所示

抗拉强度
屈服点
伸长率
屈服强度
470~620N∕∕㎜2
≥315∕㎜2
≥21%
345Mpa

２ 焊接工艺试验
采用药芯焊丝CO2气体保护焊单面焊双面成形工艺，具有一定的难度。我们进行了大量的焊接工艺试验，并确定了合理的工艺参数。
1、 焊接设备及焊前准备
设备采用唐山松下产业机器有限公司生产的KRⅡ－500半自动气体保护焊机。
试验用母材为16MnR（δ＝12）钢板。焊材采用天泰生产的符合标准E70T－1 （φ1.6）药芯焊丝，采用直流反接。保护气体为CO2，流量控制在15～20ｌ／ｍｉｎ。
坡口型式参照GB985－88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊基本形式与尺寸》进行加工。坡口采用刨边机完成。坡口表面及两侧各20ｍｍ，应将水、铁锈、油污、积渣和其它有害杂质清理干净。Ｖ形坡口，坡口间隙2．5ｍｍ，钝边高度为1ｍｍ。

2、 工艺参数对焊缝成形及性能的影响
（1） 焊接电流
焊接电流增加则焊丝熔化量增加，焊缝宽度加大，余高加高。同时因电弧热量增加，向母材的输入热增加，导致熔深也增大。
（2） 焊接电压
电弧电压的大小影响焊接过程的稳定性，焊丝金属熔滴过渡形式，焊缝金属的氧化和飞溅等。电弧电压增加，熔宽明显增加，熔深略有减少，但增加焊缝金属的氧化和飞溅，降低焊缝的力学性能。电压和电流必须适当配合，才能获得良好的工艺性能。
（3)  焊接速度
焊接速度直接影响焊道的外观形状。焊接速度增加可使焊道宽度及熔深都随之减小，而且焊焊成型变凸。焊接速度加快，还易导致熔渣包复不全，焊缝外观变差。相反，焊接速度过慢，不但使焊道变宽，余高加高，熔深加深，而且容易造成熔融金属在电弧之前与母材相接触，导致熔合不良等缺陷 。
(4)  焊丝伸出长度
焊丝伸出长度对电弧的稳定性、熔深均有一定的影响。伸出长度越长，电阻热越大，预热作用越强，电弧越不稳定且飞溅越大，容易引起未焊透和未熔合等缺陷。焊丝伸出长度越小，若送丝速度不变时，将提高焊接电流。另一方面。也影响观察电弧，影响焊工操作。
(5)  CO2气体流量
药芯焊丝CO2气体保护焊对接焊时，CO2气体流量的大小，应根据焊接电流、焊接速度、焊丝伸出长度、喷嘴直径来选择。

3 、经过焊接工艺评定试验和生产现场应用，总结较为合适的焊接工艺参数，如表三：

焊丝直径∕mm
层次
焊接电流∕A
焊接电压∕U
气体流量∕L∕m
层间温度℃
1.6
1
230
28
18
≤150
1.6
其余
270
32
20
≤150

4、操作要点：
引弧时，采用引弧板，以便于引弧。打底焊时，确保容透，打底焊结束后，要将焊缝清渣处理，防止夹渣。填充焊时注意层间温度，保持在150℃左右，且填充焊时，电流要比打底焊稍高。盖面焊，坡口2mm左右，确保一次盖过。

5、 注意事项：  
（1） 电源、气瓶、送丝机、焊枪等连接方式参阅说明书。  
（2）选择正确的持枪姿势：  
a 身体与焊枪处于自然状态，手腕能灵活带动焊枪平移或转动。  
b 焊接过程中软管电缆最小曲率半径应大于300m/m焊接时可任意拖动焊枪。 
c 焊接过程中能维持焊枪倾角不变还能清楚方便观察熔池
d 保持焊枪匀速向前移动，可根据电流大小、熔池的形状、工件熔和情况调 整焊枪前移速度，力争匀速前进。
6、  焊缝外观检查
焊缝成形美观，圆滑过渡，表面无缺陷。
7、 焊缝内在质量检查
（1）无损检测
对接焊缝进行100％的Ｘ射线检查，应不低于JB4703－94《压力容器无损检测》中Ⅱ级合格。其结果全部为Ｉ级片。
（2) 力学性能检验
按JB4708－2000《钢制压力容器焊接工艺评定》的要求，对试样进行取样试验，其拉伸、弯曲、冲击试验均合格。

8、结论
(1) 药芯焊丝CO2气体保护焊焊接16MnR钢板，单面焊双面成形工艺，焊缝美观，生产效率更高，质量更稳定。
(2) 通过试验，焊后不用清渣，提高了生产效率，焊接质量又优良，降低了产品的成本并获得较好的经济效益。

9、参考文献：
1 、邹增大主编 焊接材料、工艺及设备手册 北京化学工业出版社  2012
2 、吴树雄主编 焊丝选用指南  北京 化学工业出版社 2008
3 、韩国明主编 焊接工艺理论与技术第2版 机械工业出版社 2009

焊 接 工 艺 评 定 指 导 书
单位名称 安徽机电职业技术学院
焊接工艺指导书编号 19 日期 2013.10 焊接工艺评定报告编号 19
焊接方法 焊条电弧焊 机械化程度（手工、半自动、自动） 手动
焊接接头：
坡口形式 带钝边的V型
衬垫（材料及规格） /
其它 /

简图：（接头形式、坡口形式与尺寸焊条、焊道布置及顺序）

母材：类别号 II 组别号 II-1 与类别号 II 组别 II-1 相焊及
标准号 / 钢 号 16MnR 与标准号 / 钢号 16MnR 相焊
厚度范围： 母材：对接焊缝 10.5-不限 角焊缝 不限
管子直径、壁厚范围：对接焊缝 10.5-不限 角焊缝 不限
焊缝金属厚度范围： 对接焊缝 0-不限 角焊缝 不限
其它：
焊接材料：
焊材类别
焊丝

焊材标准
GB- T983

填充金属尺寸
∕

焊材型号
∕

焊材牌号
∕

其 他
/

耐蚀堆焊金属化学成分（%）
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Mo
V
Ti
Nb
0.16
0.60
1.35
0.11
0.040
/
/
/
/
/
/
其他：

焊接位置：
对接焊缝位置 平焊
焊接方向：（向上、向下） /
角焊缝位置： /
焊接方向：（向上、向下） /
焊后热处理：
温度范围（℃） /
保温时间（h） /
预热：
预热（℃）（允许最低值） 室温
层间温度（℃）（允许最高值）<150℃
保持预热时间 /
加热方式 /
保护气体：
气体种类 混合比 流量（L/min）
保 护 气 / / /
尾部保护气 / / /
背面保护气 / / /
电特性：电流种类： 直流 极性： 反接
焊接电流范围（A）： 130-150 电弧电压（V）： 20-30
（按所焊位置和厚度，分别列出电流和电压范围，记入下表）
焊道/焊层
焊接方法

焊接电流
电弧电压（V）
焊接速度
（cm/min）
线能量
（kJ/cm）

极性
电流（A）

1
二保焊

反
130-140
20-25
20-22
8
2
二保焊

反
140-150
25-30
22-25
10
钨极类型及直径 / 喷嘴直径（mm） /
熔滴过渡形式 / 焊丝送进速度（cm/min）： /
技术措施：
摆动焊或不摆动焊： 摆动 摆动参数： /
焊前清理和层间清理：焊前磨削清理 背面清根方法： 碳弧气刨
单道焊或多道焊（每面）： 多道焊 单丝焊或多丝焊： /
导电嘴至工件距离（mm) / 锤击： /
其他： /
编制

日期

审核

日期

批准

日期

单　　位　　名　称　　安徽机电职业技术学院　
焊接工艺评定报告编号　19 　 焊接工艺指导书编号　19
焊　　接　　方　法　　二氧化碳气体保护焊　　 机械化程度（手工、半自动、全自动）　　 手工 　　　　　　　　　
接头简图：（坡口形式、尺寸、衬板、每种焊接方法或焊接工艺、焊缝金属厚度）

母　　材：
材料标准： 　　 　GB/T983
钢　　号： 16MnR-
类、组别号： VII与类、组别号 VII-1　相焊
厚　　度：　　　　　 　14mm　　　　　
直　　径：　　　　　　 ／　　　　 　
其　　他：　　　　　　 ／　　　　 　
焊后热处理：
热处理温度（℃）：　　　　　 ／　　　 　
保温时间（h）：　　　　　　　／　　　　
保护气体：
气体种类　混合比　流量（L／min）
保　护　气　CO2　　　／　　　　15~25　　　　
尾部保护气　　／　　　／　　　　／　　　　
背面保护气　　／　　　／　　　　／　　　　
填充金属：
焊材标准：　　　　　GB／T983 　 　　
焊材牌号：　　　　　　 ∕　　　　　
焊材规格：　　　　　 ∕　　 　　
焊缝金属厚度：　　　 　6　　　　　　
其　　他：　　　　　　／　　　　 　
电特性：
电流种类：　　　　　　　直流　　　　　
极　　性：　　　　　　　正极性　　　　
钨极尺寸：　　　　　　　　／　　　　 　
焊接电流（Ａ）：　　　　　130　　　 　
焊接电压（Ｖ）：　　　　　22　　　　　
其　　他：　　　　　　　 ／　　　 　　

焊接位置：
对接焊缝位置：　　平焊　方向：（向上、向下）
角焊缝位置：　　　／　　方向：（向上、向下）
技术措施：
焊接速度（cm/min）：　　　　　20　　　　
摆动或不摆动：　　　　　　　摆动　　　　
摆动参数：　　　　　　　　　　／　　　　
多道焊或单道焊（每面）：　　多道　 　 　
多丝焊或单丝焊：　　　　　　　／　　 　
其　　他：　　　　　　　　　　／　　　

预热：
预热温度（℃）　　　　　／　　　　　　
层间温度（℃）　　　　　／　　　　　　
其　　他　　　　　　　　／　　　　　　
拉伸试验　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　试验报告编号　　　　　19　　　　　
试样编号
试样宽度
（㎜）
试样厚度
（㎜）
横截面积
（㎜2）
断裂载荷
（KN）
抗拉强度
（MPa）
断裂部位和特征
1
39
14

444.4
热影响区
2
39
14

440.5
热影响区

弯曲试验　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　试验报告编号　　　　　19　　　　　
试样编号
试样类型
试样厚度（㎜）
弯心直径（㎜）
弯曲角度（0）
试验结果
1
面弯
14
24
180
合格

背弯
14
24
180
合格
2
面弯
14
24
180
合格

背弯
14
24
180
合格

金相检验（角焊缝）：
根部：（焊透、未焊透）　　　　／　　　　焊缝：（熔合、未熔合）　　　　　／　　　　
焊缝、热影响区：（有裂纹、无裂纹）　　　　　　　　／　　　　　　　　

检验截面
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
焊脚差（㎜）
／
／
／
／
／
无损检验
R T：　　　　　　　　　合格　　　　　　　　　UT：　　　　　　　／　　　　　　
MT：　　　　　　　　　／　　　　　　　　　PT：　　　　　　　／　　　　　　
附加说明：
结　　论：　本评定按JB4708－2000规定焊接试件、检验试样、测定性能、确认试验记录正确　
焊工姓名

焊工代号

施焊日期

编制

日期

审核

日期

批准

日期

第三方检验