常用金属焊接性ppt课件.ppt

《常用金属焊接性ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常用金属焊接性ppt课件.ppt（102页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、金属焊接性及其试验方法,2017.04.18,在长期生产实践和科学研究的过程中，人们发现，某些金属材料具有良好的性能（较高的强度、塑性和耐蚀性等），是理想的结构材料，但当人们利用这些材料制造焊接结构时却发现，它们往往会在焊接结构的应用中出现很多问题，这是为什么？,1. 焊接性及其分析方法,焊接中,焊接接头中的各种物理化学反应是在温度和化学成分都处于极不平衡的特定条件下进行的，引起两方面的不良后果: 1.在焊接区内产生各种类型的缺陷，使焊接接头丧失其连续性；2.即使没有产生缺陷，但却降低了某些必要的性能，影响焊接结构的使用。,因此，单从金属本身的基本成分和性能， 并不足以判断它在焊接时会出现什么

2、问题，也不能直接表明焊后接头性能是否满足使用要求。这样就要求人们从焊接的角度来专门分析研究金属某些特有的性质焊接性。,2. 焊接性及其影响因素,1、金属焊接性定义 金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具备一定使用性能的焊接接头的性能（能力+特性） 含义 金属在焊接加工中形成完整焊接接头的能力即金属对形成缺陷的敏感性（结合性能） 焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力 （使用性能）,2.评价标准 如果某种金属采用简单的焊接工艺就可获得优质焊接接头并且具有良好的使用性能或满足技术条件的要求，就称其焊接性好； 如果只有采用特殊的焊接工艺才能不出缺陷，或者焊接热过程会使接头热影响区性能显著变坏以至

3、不能满足使用要求，则称其焊接性差。,3.研究焊接性的目的查明研发材料（钢种）在未来用于结构建造中，受到焊接加工影响时可能出现的问题，以确定合理的合金成分和制造工艺。查明一定的材料在指定的焊接工艺条件下可能出现的问题，以确定焊接材料的改进方向以及选择合理的工艺参数。,焊接性,工艺焊接性：在一定焊接工艺条件下，能否获得优质致密、无缺陷的焊接接头的能力。,使用焊接性：焊接接头或整体结构满足某种使用性能的程度,焊接性的分类,一、工艺焊接性的分类,对于熔化焊来说，焊接时的冶金过程必定伴随着热过程。在焊接接头区域中，热过程主要作用于热影响区的组织和性能，而冶金过程则主要影响焊缝金属的组织和性能。,热焊接性

4、 在焊接过程条件下，焊接热循环对HAZ组织性能及产生缺陷的影响程度 评定被焊金属对热的敏感性，主要与被焊材质及焊接工艺条件有关（与焊缝金属不同，焊接时热影响区的化学成分一般不会发生明显的变化，而且不能通过改变焊接材料来进行调整，即使有些元素可以由熔池向熔合区或热影响区粗晶区扩散，那也是很有限的。为了改善热焊接性，除了选择母材之外，还要正确选定焊接方法和热输入。 ）,冶金焊接性 冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度 具体来讲是指熔焊高温下的熔池金属与气相、熔渣等相之间发生化学冶金反应所引起的焊接性变化。 这些冶金反应包括：合金元素的氧化、还原、蒸发；氧、氢、氮等的溶解、析出对生成气孔或对焊缝性

5、能的影响；在焊缝结晶及冷却过程中，由于焊接熔池的化学成分、凝固结晶条件以及接头区热胀冷缩和拘束应力等影响，对裂纹，特别是热裂纹或冷裂纹的敏感性。 影响焊缝金属化学成分和性能的主要方面,二、影响工艺焊接性的因素（影响接头形成的过程）,1.材料因素,母材或基本金属,焊接材料：焊条、焊丝、焊剂、保护气体,由于这些材料 在焊接时将直接参与熔池或半熔化区的冶金反应过程，影响或决定接头的焊接质量，因此是影响焊接性的首要因素。,母材自身的材质对焊接性起决定作用焊接材料对焊缝金属的成分和性能至关重要，对母材的焊接性也有影响 若焊接材料选择不当或成分不合格，焊接时也会出现裂纹、气孔等缺陷，甚至会使接头的强度、塑

6、性、耐蚀性等使用性能变差。,2. 工艺因素,焊接方法,焊接工艺措施,对于同一种母材，采用不同的焊接方法和工艺措施，所表现出来的焊接性有很大的差异。发展新的焊接方法和新的工艺措施是改善工艺焊接性的重要途径。,在结构材料和焊接材料选择正确、结构设计合理的情况下，工艺因素是对结构焊接质量起决定性作用的因素。,焊接方法对焊接性的影响主要有两个方面： 焊接热源的特点： 各种焊接方法所采用的焊接热源在功率、能量密度、最高加热温度等方面均不同，这可直接改变焊接热循环的各项参数（如峰值温度、高温停留时间及相变区的冷却速度等），从而影响接头的组织和性能,对熔池和接头附近区域的保护各种焊接方法对焊接区的保护方式不

7、同，其保护效果和保护下的接头质量就有差别，因此保护方式对焊接性也有影响。,工艺措施,焊前预热焊后缓冷 焊后热处理 后热合理装配焊接顺序,工艺措施对防止焊接接头产生缺陷，提高接头使用性能至关重要,不同板厚、不同接头形式或坡口形状的焊件传热方向和传热速度不一样，对熔池结晶和晶粒成长有影响 焊接结构设计直接影响接头的刚度、拘束度以及应力状态，影响接头产生各种裂纹的倾向,3.结构设计因素 结构和接头形式、焊缝布置,在设计焊接结构时，应尽量使接头处于刚度、拘束度较小的状态，以便焊缝能较为自由地收缩，防止裂纹，改善材料的焊接性。,例如结构刚度过大或过小，断面突然变化，焊接接头的缺口效应，过大的焊缝体积以及

8、过于密集的焊缝数量，都会不同程度地引起应力集中，造成多向应力状态而使结构或焊接接头脆断敏感性增加。因此，结构设计因素也是影响焊接性的重要因素。,对体积和重量有要求的焊接结构，设计中应选择比强度较高的材料，如轻合金材料，以达到缩小体积、减轻重量的目的。对体积和重量无特殊要求的焊接结构，选用强度等级较高的材料也有其技术经济意义，不仅可减轻结构自重，节约大量钢材和焊接材料。,4. 使用条件 工作温度、受载类别、工作环境等 一定工作环境和运行条件要求焊接结构必须具有相应的使用性能，因此使用条件的苛刻程度必然影响到某些金属的焊接性,总之，焊接性与材料、设计、工艺和服役环境等因素有密切关系，人们不可能脱离

9、这些因素而简单地认为某种材料的焊接性好或不好，也不能只用某一种指标来概括某种材料的焊接性。,3. 焊接性分析方法,（一）从金属的特性分析焊接性 1.化学成分 1）碳当量法,钢材中的各种元素，碳对淬硬及冷裂影响最显著，所以有人将钢材中各种元素的作用按照相当于若干含碳量折合并迭加起来，求得所谓的“碳当量”(Ceq)，以Ceq值的大小估价冷裂纹倾向的大小，认为Ceq值越小，钢材的焊接性能越好,2）焊接冷裂纹敏感系数 除碳当量外，考虑到焊缝含氢量和接头拘束度,2.利用物理性能分析 金属的熔点、导热系数、密度、线胀系数、热容量等因素、都会对热循环、熔化、结晶、相变等过程产生影响，从而影响焊接性。,3.利

10、用化学性能分析 考虑焊缝金属被有害元素侵害的倾向性，如铝、钛合金与氧的亲和力较强，在焊接高温下极易氧化因而需要采取较可靠的保护方法，如：惰性气体保护焊，真空中焊接等，有时焊缝背面也需要保护。,4.利用合金相图分析 主要是分析热裂纹倾向。依照成分范围，查找相图，可知道结晶范围，脆性温度区间的大小，是否形成低熔点共晶物，形成何组织等。,5.利用SHCCT图分析Simulated HAZ CCT图：焊接连续冷却组织转变图，它反映了焊接热影响区从高温连续冷却时，热影响区显微组织和室温硬度与冷却速度的关系。,利用热影响区SHCCT图可以方便地预测热影响区组织、性能和硬度变化，预测某种钢焊接热影响区的淬硬

11、倾向和产生冷裂纹的可能性。同时也可以作为调整焊接热输入、改进焊接工艺的依据。,（二）从焊接工艺条件分析焊接性1、热源特点 各种焊接方法所采用的热源在功率、能量密度、最高加热温度等方面有很大的差别，使金属在不同工艺条件下焊接时显示出不同的焊接性,2、保护方法 保护方法是否恰当也会影响金属焊接性的效果,3、热循环的控制 正确选择焊接工艺规范控制焊接热循环 预热、缓冷、层间温度改变焊接性,4、其它工艺因素 彻底清理坡口及其附近；焊接材料处理、烘干、除锈、保护气体要提纯、去杂质后使用；合理安排焊接顺序；正确制定焊接规范。,4. 金属的焊接性试验,焊接性试验用于材料焊接性的评定。工艺焊接性评定的准则是评

12、定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据。使用焊接性是评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。其评定要根据结构的工作条件和设计上提出的技术规定进行。,一、金属焊接性试验的目的 查明研发钢种可能出现的焊接问题，加以完善、改进 拟定产品的焊接工艺研制和开发新型的焊接材料,二、焊接性试验内容： 1. 评价焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力 热裂纹是在焊接熔池金属结晶过程中，由于存在一些有害元素或低熔点共晶体而在拉伸应力的作用下产生。热裂纹产生倾向即与母材、焊接材料有关，又与它们的匹配有关。因此，测定焊缝金属抵抗热裂纹的能力，可以有助于合理选择和匹配焊接材料，是焊接性试验的一项重要内容。通

13、常通过热裂纹敏感指数和热裂纹试验来评定焊缝的热裂纹敏感性。,2. 评价焊缝和热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力,冷裂纹在合金结构钢焊接中是最为常见的缺陷，这种缺陷的发生具有延迟性并且危害很大。在焊接热循环作用下，焊缝及热影响区金属由于组织硬化倾向严重，在拉伸应力和扩散氢共同作用下可能产生生冷裂纹这也是焊接中必须避免的严重缺陷。测定焊缝及热影响区金属抵抗冷裂纹的能力，是焊接性试验中最重要而又最常用的一项试验内容。一般通过间接计算和焊接性试验来评定冷裂纹敏感性。,3. 评价焊接接头抵抗脆性转变的能力,焊缝及热影响区金属经过冶金反应、结晶、固态相变等一系列过程，会发生粗晶脆化、组织脆化、热应变时效脆化

14、等，可能导致接头韧性下降，发生所谓的焊接接头脆性转变。这对于在低温下工作的焊接结构和承受冲击载荷的结构是及其危险的。因此测定焊接接头抵抗脆性转变的能力也是焊接性试验经常涉及的一项内容。,4. 评价焊接接头的使用性能,焊接结构的不同使用条件会对金属焊接性提出不同的性能要求，因此还必须从使用角度来制定焊接性试验。主要包括力学性能和产品要求的其他使用性能，如不锈钢的耐腐蚀性、低温钢的低温冲击韧性、耐热钢的高温蠕变强度或持久强度等试验。,1、模拟类方法： 这类焊接性评定方法一般不需要进行实际焊接，只是利用焊接热模拟装置，模拟焊接热循环，人为制造缺口或电解充氢等，估价材料焊接过程中焊缝或热影响区可能发生

15、的组织性能变化和出现的问题，为制定合理的焊接工艺提供依据。,三、焊接性试验方法分类,特点：节约材料和工时，试验周期短；可以将接头内某一区域局部放大，从而使有些因素孤立出来，便于分析研究和寻求改善焊接性的途径。和实际焊接相比有一些差别，因为很多条件是被简化了的。 常用方法：热模拟法、热一应力模拟试验,2、实焊类方法 这类方法是比较直观地对施焊的接头甚至产品进行检查，焊接接头是否发生缺陷或在使用条件下进行各种性能试验，以实际试验结果来评定其焊接性。常用方法：斜Y坡口对接裂纹试验、窗口拘束试验、刚性固定对接裂纹试验以及不锈钢晶间腐蚀试验。,3、理论计算类方法 这是一类在大量生产和科学研究经验的基础上

16、归纳总结出来的理论计算方法。它们主要依据母材或焊缝金属的化学成分，加上某些其它条件（如接头拘束度、焊缝扩散氢含量），然后通过一定的经验公式计算，估计冷裂、热裂、再热裂纹的倾向大小。,由于是经验公式，这类方法的应用是有条件限制的，而且大多是间接、粗略估计焊接性问题。 常用方法：碳当量法、冷裂敏感指数法、热影响区最高硬度法等,四、选择或制定焊接性试验方法的原则 评定焊接性的试验方法多种多样，且每种试验的研究角度、试验条件、适用范围、难易程度以及试验精度等都有较大差别。一般情况下，正确、快速选择已有的或设计新的焊接性试验方法应把握以下几个基本原则：,1、应尽量使试验条件与实际焊接条件一致（针对性）

17、焊接性试验条件应尽可能接近实际焊接时的条件，只有这样才能使焊接性试验具有较强的针对性，才有可能使试验结果比较确切地反映实际焊接结构的焊接性本质, 试验结果也才能比较确切地显示出实际生产时会出现什么问题或可能获得的结果。,2、试验结果应稳定可靠，具有较好的再现性（可靠）试验数据应稳定、准确，不能过于分散，否则很难准确显示出变化规律和导出正确的结论较好的再现性能较好地展现实际接头中存在的问题，并确保试验结果的准确性,因此，试验时，应尽量避免人为因素的影响，多采用自动化，少采用人工操作，并严格规定试验条件。,3、应注意试验方法的经济性（经济） 在符合上述原则并可获得可靠的试验结果的前提下， 应尽量选

18、择仪器设备相对简单、试样加工比较容易，而且材料消耗较少，试验周期较短的试验方法，以节约试验经费。,评定焊接性的方法分为直接试验法和间接法两类。直接试验法主要是指各种抗裂性试验以及对实际焊接结构焊缝和接头的各种性能试验等。间接方法是以化学成分、热模拟组织和性能、焊接连续冷却转变图（SHCCT图）以及焊接热影响区的最高硬度等来判断焊接性，各种碳当量公式和裂纹敏感指数经验公式等也都属于焊接性的间接评定方法。,5. 常用焊接性试验方法,一、焊接热裂纹试验方法 焊接热裂纹是在焊接过程中在高温下产生的一种裂纹，其特征大多数是沿原奥氏体晶界扩展和开裂。表2-13列出几种常用的低合金钢焊接热裂纹试验方法。表2

19、-13 常用的低合金钢焊接热裂纹试验方法,5.1直接试验法,主要用于评定低合金钢各种热裂纹（结晶裂纹、液化裂纹等）敏感性。这种方法的原理是在焊缝凝固后期施加不同的应变来研究产生裂纹的规律。当外加应变值在某一温度区间超过焊缝或热影响区金属的塑性变形能力时，就会出现热裂纹，以此来评定产生焊接热裂纹的敏感性。,1、可调拘束裂纹试验方法（1）试验原理,试验时，把试板安装在弧形模块上，右端用压板和螺栓固定，然后在试板上熔敷一条焊道，焊接到A点时，在试板左端施加压力F，使试板紧贴弧形模块。试板焊缝表面承受拉伸应变，的大小可通过变换不同曲率R的弧形模块进行调整，R越小，焊缝承受的拉伸应变越大，当达到某一临界

20、值时， A点焊缝或热影响金属承受的拉伸应变将超过变形能力而产生裂纹,根据试验目的的不同，可确定进行横向或纵向可调拘束裂纹试验，两者的试验设备及过程均相同，焊缝承受的拉伸应变方向及试件尺寸不同。试验时，只需将焊接方向改变90度即可,（2）适用范围横向可调拘束裂纹试验主要用于测试焊缝中的结晶裂纹和多边化裂纹；纵向可调拘束裂纹试验主要用于考核焊缝中的结晶裂纹和液化裂纹；,（3）评定指标： 引起裂纹的最小附加应变值、裂纹总长度、最大裂纹长度，某应变下的裂纹总条数。,2、 压板对接（FISCO）焊接裂纹试验 主要用于评定低合金钢焊缝金属的热裂纹敏感性，也可以做钢材与焊条匹配的性能试验。试验装置如图2-2

21、0所示。在C形夹具中，垂直方向用14个紧固螺栓以3105N的力压紧试板，横向用4个螺栓以6104N的力定位，把试板牢牢固定在试验装置内。,试件制备 试件的形状与尺寸如图2-21a所示。坡口形状为I形，厚板时可用Y形坡口，采用机械加工，坡口附近表面要打磨干净。2) 试验步骤 将试件安装在试验装置内，在试件坡口的两端按试验要求装入相应尺寸的定位塞片，以保证坡口间隙（变化范围0-6mm）。先将横向螺栓紧固，再将垂直方向的螺栓用指针式扭力扳手紧固。按生产上使用的工艺参数按图,图2-20 压板对接（FISCO）试验装置1C形拘束框架 2试板 3紧固螺栓 4齿形底座 5定位塞片 6调节板,2-21a所示顺

22、序焊接4条长度约40mm的试验焊缝，焊缝间距约10mm，弧坑不必填满。焊后经过10min后将试件从装置上取出，待试件冷却至室温后，将试板沿焊缝纵向弯断，观察断面有无裂纹并测量裂纹长度，如图2-21b所示。,图2-21 压板对接（FISCO）试板尺寸及裂纹计算 a) 试板尺寸 b) 焊缝裂纹长度计算,3) 裂纹率计算方法 对4条焊缝断面上测得的裂纹长度按下式计算其裂纹率，即： （2-13） 式中 Cf 压板对接（FISCO）试验的裂纹率（%）； li4条试验焊缝的裂纹长度之和（mm）； Li4条试验焊缝的长度之和（mm）。,二、焊接冷裂纹敏感性试验方法1. 促进焊接冷裂纹产生的三大主要因素a.

23、淬硬组织b. 扩散氢c. 拘束应力,2. 斜Y坡口对接裂纹试验（Y-slit Type Cracking Test，GB/T4675.1-1984，小铁研试验）（1）适用范围评定低合金结构钢焊缝以及HAZ的冷裂倾向 确定防止冷裂纹的临界预热温度,（2）试验方法,斜Y坡口对接裂纹试验试样及尺寸,1) 试件制备 试板形状及尺寸如图所示。被焊钢材板厚=9-38mm。对接接头坡口用机械方法加工。试板两端各在60mm范围内施焊拘束焊缝，采用双面焊。保证中间待焊试样焊缝处有2mm间隙。2) 试验条件 试验焊缝选用的焊条应与母材相匹配，所用焊条应严格烘干。推荐采用下列焊接参数：焊条直径4mm，焊接电流（17

24、010）A，焊接电压（242）V，焊接速度（15010）mm/min。,a) 焊条电弧焊试验焊缝 b) 焊丝自动送进的试验,用焊条电弧焊施焊的试验焊缝如上图a所示，用自动送进装置施焊的试验焊缝如上图b所示。试验焊缝可在各种不同温度下施焊，试验焊缝只焊一道，不填满坡口。焊后静置和自然冷却48h后截取试样和进行裂纹检测。3) 检测与裂纹率计算 用肉眼或手持5-10倍放大镜来检测焊缝和热影响区的表面和断面是否有裂纹。按下列方法分别计算试样的表面裂纹率、根部裂纹率和断面裂纹率。,（3）评定准则: 由于该试验接头的拘束度很大，远超过了实际对接接头的拘束度，且试件坡口为斜Y型，应力集中程度大，其试验条件苛

25、刻，一般认为试验中裂纹率20%，实际构件不发生冷裂纹,3、插销试验（Implant Test） 是测定低合金钢焊接热影响区冷裂纹敏感性的一种定量试验方法。这种方法因消耗材料少、试验结果稳定，所以应用较广泛。 （1）作用主要用来考核材料的氢致延迟裂纹敏感性也可用来考核再热裂纹和层状撕裂等的敏感性,（2）试验方法,图2-14 插销试棒的形状a) 环形缺口插销 b) 螺形缺口插销,0,图2-15 插销试棒、底板及熔敷焊道a) 环形缺口插销 b) 螺形缺口插销,1) 试样制备 将被焊钢材加工成圆柱形的插销试棒，插销试棒的形状如图2-14所示。试棒上端附近有环形或螺形缺口。将插销试棒插入底板相应的孔中，

26、使带缺口一端与底板表面平齐，如图2-15所示。2) 试验过程 按选定的焊接方法和严格控制的工艺参数，在底板上熔敷一层堆焊焊道，焊道中心线通过试棒的中心，其熔深应使缺口尖端位于热影响区的粗晶区。焊道长度L约100-150mm。,3)缺口温度降到150时加载，直到试棒断裂，需要一定的时间。在较大的外加载荷P1下测得一个断裂时间t1，然后减小外载，P2又对应一个断裂时间t2，然后再减小外载，这样一直持续下去，直到试棒能够保持16小时也不断裂（有预热的话，要至少24小时），这时所加的载荷就是临界载荷，对应的应力就是临界应力。材料的临界应力小冷裂倾向大。因为开裂条件是：cr，所以cr越大越好,（3）评定

27、指标: 临界应力,（4）插销试验的特点优点:节省材料（试棒小）,2.可定量分析裂纹敏感性与应力的关系3.热循环接近实际焊接热循环，通过调整基体板板厚就可调整焊接热循环4.无需解剖试件 缺点: 需要专用设备,不适合现场用,1、鱼骨状裂纹试验法,（1）试验方法 试件上每10mm加工一个不同深度的槽，使得试件长度方向上形成不同拘束度，沟槽越深，拘束度越小。试验采用TIG焊，I=70-80A,V=150-180mm/ min,焊接方向由A至B。裂纹产生后，随着拘束度的降低而停止裂纹的扩展，测定裂纹长度（5个试件的平均值），即可评定裂纹敏感性的大小。,5.2其他裂纹试验法,（2）适用范围 主要用于评定铝

28、合金、镁合金和钛合金薄板焊缝及热影响区的热裂敏感性。,2、刚性固定对接裂纹试验（1）试验原理,先将试板点固在刚性底板上，焊接拘束焊缝（先两端，再焊两侧）用于验证抗裂性能时，只需焊一道试验焊缝，进行工艺试验时，工艺参数以不出现裂纹进行调整。焊后接头放置24小时后进行裂纹检查，可以沿横断面，也可以沿焊缝中心线截取试样,3、窗形拘束裂纹试验（Window Type Restraint Cracking Test） 主要用于测定低合金钢多层焊时焊缝横向冷裂纹及热裂纹的敏感性，为选择焊接材料和确定工艺条件提供试验依据。,（2）适用范围a、钢材及焊接材料对接接头的抗裂性试验主要测定焊缝的热裂敏感性 也可测

29、定HAZ的冷裂敏感性b、焊接工艺试验,1 碳当量方法 钢材的化学成分是直接影响HAZ淬硬倾向和冷裂倾向的重要因素之一。因此，利用化学成分可简接分析钢材的焊接性。碳当量(Ceq): 将钢材中各种元素对淬硬倾向和冷裂纹的作用按照相当于若干含碳量的作用折合，并把折合后的碳量迭加起来,5.3间接法,国际焊接协会推荐 Ceq =C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%) 适用范围：中、高强度的非调质低合金高强钢（强度为 500900MPa） 判据：当Ceq 0.45%，且板厚小于25mm时，可不预热；当Ceq 0.41%且C0.207时，板厚小于37mm可不预热。,美国焊接学会（

30、AWS）推荐 Ceq = C + Mn/6 + Si/24 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/4 + (Cu/13 + P/2)(%) 适用范围：C0.6 %；Mn1.6%；Ni3.3%；Cr1.0%；Mo0.6%；Cu0.51%，P =0.050.15%，当Cu0.5或P0.05 %时，则可以不计入。日本工业标准JIS 和西欧标准WES 推荐 Ceq = CMn/6 Si/24Ni/40Cr/5Mo/4 V/14 (%),Ceq的作用 粗略估计钢材的冷裂倾向及焊接性 碳当量的数值越大，被焊钢材的淬硬倾向越大，焊接区越容易产生冷裂纹。因此可以用碳当量的大小来评定钢材焊接性的优劣，并按焊接

31、性的优劣提出防止产生焊接裂纹的工艺措施。 此外，用碳当量法评定焊接性时还应注意以下的问题。,1) 使用国际焊接学会（IIW）推荐的碳当量公式时，对于板厚20mm的钢材，当 Ceq0.4% 钢材的冷裂倾向小，焊接性好，焊前不需要预热； 0.4%Ceq0.6% 钢材的冷裂倾向较大， 尤其是Ceq 0.5%时，钢材易淬硬，焊接性变差，焊接时需预热才能防止裂纹，随板厚增大预热温度相应提高。,Ceq0.6% 钢材的冷裂倾向大，焊接性差，采取严格的工艺措施，如焊前预热，焊后热处理，严格控制线能量等。 2) 使用日本工业标准（JIS）的碳当量公式时，当钢板厚度25mm和采用焊条电弧焊时（焊接热输入为17kJ

32、/cm），对于不同强度级别的钢材规定了不产生裂纹的碳当量界限和相应的预热措施，见表2-5。,表2-5 钢材强度和碳当量确定预热温度,单纯用Ceq值估价材料的冷裂倾向比较片面，因为它仅考虑了材料的化学成分对冷裂纹的影响，忽略了焊缝含氢量、接头拘束度和热循环等重要因素，因此碳当量不能用于判断实际焊接时是否一定产生冷裂纹。日本学者采用Y形坡口“铁研试验”对200多种不同成分的钢材、不同厚度及不同的焊缝含氢量进行试验，提出了与化学成分、扩散氢和拘束度（或板厚）相联系的冷裂纹敏感性指数等公式。,2 冷裂敏感指数方法,H扩散氢含量（ml/100g）；h板厚（mm）； Pw考虑到拘束度的焊接裂纹敏感指数（）

33、；Pc焊接裂纹敏感指数（）；RF焊缝拉伸拘束度N/(mm2)；Pcm合金元素的冷裂敏感系数（）,冷裂敏感指数越小，钢材的冷裂倾向越小，同时利用冷裂敏感指数还可以确定斜Y坡口对接裂纹试验条件下，为防止冷裂纹所需的最低预热温度T0（）： T0 = 1440 Pc - 392 （） 该公式适用的钢材有一定的化学成分范围，对焊缝的扩散氢含量、板厚以及焊接线能量也有规定，T0又是根据铁研试验确定的，所以，这种方法的应用范围很小。,适用范围： C：0.070.22%；Si：00.60 %；Mn：0.41.4%；Cu：00.50%；Ni：01.20%；Cr：01.20%；Mo：00.07 %；V：00.12

34、%；B：00.005。 此外扩散氢1.05.0ml/100g；板厚1950mm；焊接线能量1730kJ/cm。,3热裂纹敏感性指数法 考虑化学成分对焊接热裂纹敏感性的影响，在试验研究的基础上提出可预测或评估低合金结构钢热裂纹敏感性指数的方法。(1) 热裂纹敏感系数（简称HCS），其计算公式为： 当HCS4时，一般不会产生热裂纹。HCS越大的金属材料，其热裂纹敏感性越高。,(2) 临界应变增长率（简称CST），其计算公式为： CST=(-19.2C-97.2S-0.8Cu-1.0Ni+3.9Mn+ 65.7Nb-618.5B+7.0)10-4 (2-3) 当CST6.510-4时，可以防止产生热

35、裂纹，但这仅是按化学成分来考虑的。,4再热裂纹敏感性指数法 预测低合金结构钢焊接性时，根据合金元素对再热裂纹敏感性的影响，可采用再热裂纹敏感性指数法进行评定。一般有两种评定方法：,(1) G法，其计算公式为： G = Cr+3.3Mo+8.1V-2，(%) (2-4) 当G0时，不产生再热裂纹；G0时，对产生再热裂纹较敏感。对于wC0.1%的低合金钢，上式可修正为： G = G+10C= Cr+3.3Mo+8.1V-2+10C，(%) 当G2时，对再热裂纹敏感；1.5G2时，对再热裂纹敏感性中等；G1.5时，对再热裂纹不敏感。,(2) PSR法 此法主要是用于考虑合金结构钢焊接时Cu、Nb、T

36、i等元素对再热裂纹的影响，计算公式为： PSR=Cr+Cu+2Mo+5Ti+7Nb+ 10V-2，(%) 此公式适用范围为：wCr1.5%；wMo2.0%；wCu1.0%；0.10%wC0.25%；wV+wNb+wTi0.15%。当PSR0时，对产生再热裂纹较敏感。,5、HAZ最高硬度试验,HAZ最高硬度试验的应用价值在于可以由给定的焊接工艺条件和规范参数估算被焊材料热影响区的最高硬度，以此间接推断母材的脆硬倾向和冷裂敏感性；根据给定材料的允许最大硬度来确定焊接、焊前预热乃至焊后热处理的工艺规范。,焊前采取适当方法去除试件表面的水、油、铁锈以及过厚氧化皮，沿试件中心线焊出12510mm焊缝。焊

37、后将试件自然冷却12小时，用机加工方法在垂直于试件中心线的焊缝中部切割出试样，并对所取试样的检测面经研磨,后进行腐蚀，显示出熔合线，然后画一条与融合线相切且平行于试板轧制表面的直线，在切点两侧采用维氏硬度计在10kg负载下各测定7个以上的硬度点，每点的间距0.5mm。,6.利用焊接性试验拟定焊接工艺的基本思路,1、焊接工艺 焊接工艺是与制造焊件相关的加工方法和实施要求。包括： 焊前准备 选择焊接方法选择焊接材料,选择焊接参数：焊接电流、电弧电压、焊接速度等 制定工艺措施：预热、焊后缓冷、焊后热处理 、焊后去氢处理等 制定操作要求,2、拟定焊接工艺的基本思路选择焊接方法被焊材料的种类 焊接产品的结构特点 生产效率和生产成本选择焊接材料被焊材料的化学成分或力学性能 产品的工作条件和使用性能要求,焊件刚性的大小、几何形状的复杂程度焊接施工条件 劳动生产率和经济合理性 选择焊接参数 利用间接的焊接性试验方法分析材料的焊接性和初步拟定焊接参数 利用直接的焊接性试验方法对初步拟定的焊接参数进行检验和调整,利用工艺焊接性试验（焊接冷裂纹敏感性试验）确定热输入E的下限 E=36IU/V 利用使用焊接性试验（焊接接头冲击试验）确定热输入E的上限 确定工艺措施 当按上述方法确定的热输入下限高于上限时，应考虑采用预热、缓冷、后热、焊后热处理等工艺措施。,