Q420培训教案Q420高强钢性能分析和焊接工艺评定.pptx

Q420,高强钢性能分析与焊接工艺评定,二,OO,七年七月,Q420,高强钢性能分析与焊接工艺评定,第1页,0,序言,自,20,世纪,60,年代以来，低合金高强钢领域取得了惊人进展，由此而形成了“当代低合金高强钢”，在合金设计及生产工艺诸方面导入了许多新概念，主要是：,Nb,、,V,、,Ti,等强烈碳化物形成元素应用，及以晶粒细化和析出强化为主要内容钢强韧化机理建立，出现了新一代低合金高强钢，即以低碳、高纯净度为特征微合金化钢；,低合金高强度钢不再是“简易”生产普通低合金钢，而是采取一系列当代冶金新技术生产精细钢类，包含铁水预处理、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基本生产流程。,第2页,高强钢焊接性能也是杆塔设计和制造部门比较关心一个问题，这主要包含两个方面，一是裂纹敏感性，二是焊接热影响区力学性能。假如焊接工艺不妥，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，有显著冷裂倾向。,0,序言,第3页,预防热裂纹办法,在焊接材料上采取含,Mn,较高焊材和焊剂，,可降低焊缝中含碳量,和提升焊缝中含锰量,处理热裂纹问题。,1,使用低氢焊条,2,焊前预热,3,后热处理或,焊后缓冷,预防冷裂纹办法,第4页,1.,焊接性试验相关内容,3.,焊接工艺评定相关内容,2.Q420,焊接性试验,4.Q420,焊接工艺评定,5.Q420,焊接技术管理人员及焊工培训,第5页,评价母材焊接性能好坏，确定合理焊接工艺参数。,即金属工艺焊接性和对该金属进行焊接后使用焊接性。,1.,焊接性试验相关内容,目标,焊接性内涵,第6页,明确焊接接头所在部件使用性能要求,明确一个概念：,一个没有缺点（即无损检测合格）焊接接头不一定能够满足使用性能要求。,最惯用方法（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,使用焊接性,焊接性试验方法及选择,1.,焊接性试验相关内容,第7页,Pcm=C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60Mo/15+V/10+5B,式中：,Pcm,开裂碳当量，,T,钢材厚度，,mm H,扩散氢含量，,ml/100gPc0.3,有冷裂倾向（根部裂纹）预热温度,T,0,（,）,1440Pc-392,裂纹敏感指数,Pc,=,Pcm,+,T,/600+,H,/60,1.,焊接性试验相关内容,第8页,表 部分碳当量计算公式,推荐者,碳当量公式（,100,）,适用范围,国际焊接学会,CE=C+Mn/6+(Ni+Cu)/15+(Cr+Mo+V)/5,中等强度非调质低合金钢（400700MPa),C%0.18%,日本焊接学会,Ceq=C+Mn/6+Si/14+Ni/40+,Cr/5+Mo/4+V/14,强度级别较高低合金高强钢（5001000MPa),调质非调质均可C%0.18%,日本伊藤,P,cm,=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+,Ni/60+Mo/15+V/10+5B,强度级别为,400,900MPa,低合金高强钢,C%0.17%,日本铃木,CEN=C+A(C)Si/24+Mn/16+Cu/15+Ni/20+(Mo+Cr+V+Nb)/5+5B,式中：A(C)-碳适应系数,A(C)0.75+0.25tgh20w(C)-0.12,含碳量0.034%0.254%低合金高强钢,日本伊藤,P,cm,=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/5+V/10+23B*,式中：,B*=B(,总量）,10.8/14.1N(,总量）,-Ti/3.4,NTi/3.4,时，,B*=B(,总量）,低碳微合金化（Mo,V,Ti，Nb,B等）控轧钢和细晶粒钢,1.,焊接性试验相关内容,第9页,2.Q420,焊接性试验,2.1,焊接冷裂纹敏感性分析,钢材焊接冷裂纹敏感性普通与母材和焊缝金属化学成份相关，为了说明冷裂纹敏感性与钢材化学成份关系，通惯用碳当量来表示。计算碳当量公式很多，对于,Q420,钢，采取了国际焊接学会（,IIW,）推荐非调质钢碳当量,Ceq,（,IIW,）计算公式（公式,1,）和日本工业标准（,JIS,）推荐碳当量,Ceq(JIS),计算公式（公式,2,）进行计算。,2.Q420,焊接性试验,第10页,Ceq,（,IIW,）,=C+,（,1,）,Ceq,（,JIS,）,=C+,（,2,）,依据,JGJ81-,要求：钢材碳当量小于,0.38,，焊接难度普通；在,0.38,0.45,范围内，焊接程度较难。,2.Q420,焊接性试验,第11页,JGJ81-,中对建筑钢结构工程焊接难度区分标准,焊接难度影响,原因,节点复杂程度和拘束度,板厚,（,mm,）,受力状态,钢材碳当量,1,Ceq(%),普通,简单对接、角接，焊缝能自由收缩,t,30,普通静载拉、压,0.38,较难,复杂节点或已施加限制,收缩变形方法,30,t,80,静载且板厚方向受拉或间接动载,0380.45,难,复杂节点或局部返修条件,而使焊缝不能自由收缩,t,80,直接动载、抗震设防烈度大于,8,度,0.45,注：,1,按国际焊接学会（,IIW,）公式，（,%,）（适合用于非调质钢）,焊接难度,2.Q420,焊接性试验,第12页,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淬硬倾向来评定钢材冷裂纹敏感性。试验按照,GB4675.5-84,焊接热影响区最高硬度试验方法,要求进行。,2.Q420,焊接性试验,第13页,试样检测面经打磨抛光后，用,2%,硝酸酒精溶液浅腐蚀后，参考,GB4675.5,如图所表示。,图 硬度检测位置,2.Q420,焊接性试验,第14页,实例：,表,Q420,角钢热影响区最高硬度试验,试件,编号,硬度,HV0.2,平均硬度,HV,1,（不预热）,254,，,268,，,255,，,261,，,244,，,254,，,264,，,276,276,，,288,，,280,，,264,，,291,，,291,，,267,269,2,（预热,150,）,245,，,264,，,271,，,262,，,251,，,267,，,252,，,251,257,，,235,，,238,，,245,，,255,，,256,，,254,254,2.Q420,焊接性试验,第15页,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倾向性。试验参考,GB4975.1-84,斜,Y,坡口焊接裂纹试验方法,要求进行。试验焊缝结束后，经,48,小时后进行裂纹检验。,2.Q420,焊接性试验,第16页,实例：,表,Q420,角钢斜,Y,坡口焊接裂纹试验,试件编号,表面裂纹率,断面裂纹率,1,（不预热）,0,15.68%,2,（预热,150,）,0,0,当环境温度低于,5,时，,应进行焊前预热,150,，以防止产生冷裂纹。,2.Q420,焊接性试验,第17页,2.4,钢材韧脆转变温度,以得到,27J,V,型夏比冲击值所对应试验温度作为韧脆转变温度，测定,Q420,韧脆转变温度。测定方法以下：直接将角钢加工成冲击试样,并分别在,20,、,0,、,-20,和,-40,下进行冲击试验,依据试验结果推断出冲击值为,27J,时所对应温度即为韧脆转变温度。冲击功值见下列图。,2.Q420,焊接性试验,第18页,实例：,图,Q420,韧脆转变温度,结果表明：,0,时,Q420,角钢冲击值大于,27J,-5,时冲击值约在,27J,，,所以,Q420,韧脆转变温度约在,-5,。,加工单位应注意：在严寒地带施工时不要造成构件损伤，如缺口等。,2.Q420,焊接性试验,第19页,3.,焊接工艺评定相关内容,验证确定焊接工艺方案是否正确,为制订焊接作业指导书提供可靠依据,选好规程事半功倍,Q420,焊接工艺评定,JGJ81-,建筑钢结构焊接技术规程,（？）,目标,依据,第20页,编制焊,接工艺,指导书,加工及,焊接试件,理化试验,试验结果,评定,编制焊,接工艺,评定汇报,焊接工,艺文件,Y,N,焊接工艺评定程序,3.,焊接工艺评定相关内容,第21页,焊接工艺评定规程,对焊接工艺评定要求,某种钢材或焊接方法评定结果,能够代替,焊接生产,不能代替,重新进行评定,3.,焊接工艺评定相关内容,第22页,4 Q420,焊接工艺评定,怎样选择焊接材料,怎样确定焊接接头性能指标,与,Q420,钢材化学成份及力学性能保持一致,遵照同一标准,第23页,表,Q420,钢焊接接头性能指标,材料类别,标准,抗拉强度,MPa,屈服强度,MPa,延伸率,%,冲击吸收功,J,母材,JGJ81,520,680,420,18,34,（,20,）,评定指标,手工焊,520,420,18,焊缝,34,（,20,）,HAZ34,（,20,）,埋弧焊,520,420,18,焊缝,34,（,20,）,HAZ34,（,20,）,CO,2,520,420,18,焊缝,34,（,20,）,HAZ34,（,20,）,4.Q420,焊接工艺评定,第24页,焊接工艺评定,试样,4.Q420,焊接工艺评定,拉伸试样,冲击试样,侧弯试样,T,形接头弯曲试样,第25页,焊接质量检验,1,焊工及无损检测人员资质,2,焊接工艺技术文件是否齐全（,焊评 汇报、指导书、统计表、检验结果,）,3,外观检验（,未焊满、根部收缩、咬边、表面气孔、夹渣、裂纹、电弧擦伤,）,4,无损检测,（磁粉、渗透、射线、超声）,4.Q420,焊接工艺评定,检验内容,按照焊接规程,JGJ81,（施工图纸和技术文件）,要求。,第26页,实现理想焊接、要得到可靠焊接结果，焊接必须在,特定工艺控制,下完成；,质量检验是关键,怎样实现最为理想焊接,小结,4.Q420,焊接工艺评定,基于,Q420,高强钢焊接特点，尤其是因为其碳当量,较高，轻易产生延迟裂纹特征，在质量检验步骤仅仅,确保外观监督是不行，控制延迟裂纹基本做法是严,格控制在焊接过程中一些基本参数，在作业人员相关,知识匮乏情况下，质量检验人员作用尤为主要。,第27页,焊接接头常见缺点,应注意以下常见焊接缺点：,焊瘤，亦称满溢。熔化金属流淌到焊缝以外未熔化母材上，堆积形成焊瘤。在焊瘤处，常伴有局部未熔合。焊瘤是由填充金属过多引发，与间隙和坡口尺寸大小、焊速高低相关。,4.Q420,焊接工艺评定,（,1,）焊瘤,第28页,沿着焊缝与母材交界部位烧熔形成凹陷或沟槽现象，称之为咬边。因为焊缝与母材交界处被熔去一定深度，而填充金属又未能及时补充，即形成咬边，如图所表示。焊接时电流过大且焊速高时，以及焊条角度不妥时，都可能产生这种缺点。,（,2,）咬边,4.Q420,焊接工艺评定,第29页,（,3,）烧穿,烧穿是指部分熔化金属自焊缝后面流出，形成穿孔现象。这种缺点在管壁较薄地钢管相贯节点焊接时，最轻易发生。当焊接电流过大，焊速过慢或电弧在某处停过久或间隙坡口尺寸过大时，都有可能形成这种缺点。,4.Q420,焊接工艺评定,第30页,（,4,）弧坑,弧坑，是指在焊缝末端所形成椭圆行凹坑。它是由操作者在即将焊完收弧时，电弧突然撤离所造成。,4.Q420,焊接工艺评定,第31页,（,5,）未焊透,熔焊时，焊接接头根部未完全焊透现象，称为未焊透，如图所表示。未焊透意味着焊接接头受力截面降低，严重影响焊接接头，而且，它是应力最轻易集中地方。在钢管相贯节点焊缝中，是不允许有未焊透缺点存在。这种缺点无法用肉眼发觉，普通要经过,X,光、超声波等探伤才能发觉。形成未焊透主要原因，是焊接电流太小，焊速过高或坡口角度太小，钝边太厚以及焊条直径过大等。,4.Q420,焊接工艺评定,第32页,（,6,）未熔合,熔焊时，焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未能完全熔化部分称为未熔合。,4.Q420,焊接工艺评定,第33页,（,7,）夹渣,残留在焊缝中熔渣和其它外来物即为夹渣。焊接时，电流过小，焊速过快，致使焊缝金属冷却太快，夹渣来不及浮出；运条不正确，熔渣不易浮出，多层焊时前层焊缝熔渣未去除洁净等都能造成夹渣。,4.Q420,焊接工艺评定,第34页,气孔是焊缝常见工艺缺点之一，按其在焊缝位置可分为表面气孔和内部气孔。,（,8气孔,4.Q420,焊接工艺评定,第35页,（,9,）裂纹,生产中因为各钢种和焊接结构本身特点不一样，可能出现各种裂纹，其中有焊缝表面裂纹、内部裂纹，有热影响区横向裂纹、纵向裂纹，有焊道下裂纹、弧坑处裂纹等。裂纹有时出现在焊接过程中，有时出现在放置或运行过程中，即延迟裂纹。这种裂纹在其发展前至今仍无法检测。,4.Q420,焊接工艺评定,第36页,（,10,）角焊缝焊角尺寸,h,f,过大,h,f,t/2,时，,T,形试样弯曲合格。,图,T,形接头双面坡口,4.Q420,焊接工艺评定,第37页,下列图为试样,120,弯曲后情况,图,h,f,较大,T,形接头,图,h,f,较小,T,形接头,4.Q420,焊接工艺评定,第38页,谢谢大家！,第39页,