埋弧焊丝直径国家标准(埋弧焊焊丝种类)
高锰钢焊条如何使用
⑴焊接材料 Ni9低温钢常用的焊接材料有Ni的质量分数约60%以上的Inconel型、Ni的质量分数约40%的FeNi基型、Ni的质量分数为13%的奥氏体不锈钢型和Ni11%的铁素体型等,其中Ni基与Fe-Ni基的焊接材料低温韧性好,线膨胀系数与Ni9钢相近,但成本高、屈服点偏低。Ni的质量分数为13%-Cr16%型焊接材料的成本低、屈服点高,但低温韧性稍差,线膨胀系数与Ni9钢有很大差异。
Ni9钢手弧焊用焊接材料为Ni60Cr15Mo、Ni55Cr22Mo9、Ni67Cr16Mo3、Cr15Ni70Mn4Mo4Nb;埋弧焊用焊接材料为Ni67Cr16Mn3Ti、Ni58Cr22Mo9W;钨极氩弧焊用焊接材料为Ni11、Ni70Mo18CrW。
⑵焊接工艺 焊前一般不预热,当板厚超过50mm时可预热50℃,冷变形超过3%时应进行退火处理,退火 火为550~558℃。焊接线能量应控制在45kJ/cm以下,一般常用7~35kJ/cm。
手弧焊时焊条直径不超过4mm。当采用有弧坑裂纹倾向的焊条焊接Ni9钢时,打底焊应采用穿透法焊接,把弧坑尽可能留在背面,以便清根时能把弧坑裂纹消除掉。
埋弧焊时焊丝直径不超过3.2mm。
42 试述0Cr21Ni6Mn9一超低温无磁钢的焊接工艺。
0Cr21Ni16Mn9N钢是奥氏体型超低温用钢,其化学成分,见表24。
表24 0Cr21Ni16Mn9N钢的化学成分(质量分数) (%)
C
Si
Mn
Ni
Cr
N
S
P
≤0.08
≤1.0
8.0~10.0
5.50~8.0
19.50~21.50
0.15~0.30
≤0.03
≤0.03
一此钢由中国科学院金属研究所研制成,目前尚未列入国标中。
0Cr21Ni16Mn9N钢焊接时的主要问题是防止出现热裂纹、降低低温韧性和预防碳化物析出。为此,焊缝中应有一定量的铁素体,以防产生热裂纹,但铁素体的存在又会使低温韧性变坏,磁性增高,目前使用的0Cr21Ni16Mn9N钢中,焊接时仅在熔合区出现少量铁素体,对低温韧性和磁性影响不大。
0Cr21Ni16Mn9N钢在650~750℃回火时,或被加热到该温度范围的焊接热影响区会沿晶界析出大量碳化物Cr23C6,导致脆性,所以焊接时必须严格控制焊接线能量和层间温度,不能预热和后热,必要时还可采取强迫冷却的措施以防止析出碳化物。
目前,0Cr21Ni16Mn9N钢的焊接仅限于钨极氩弧焊和真空电子束焊,钨极氩弧焊时采用的填充焊丝化学成分,见表25。
表25 填充焊丝的化学成分(质量分数)(%)
C
Si
Mn
Ni
Cr
N
S
P
≤0.04
≤0.05
8.0~10.0
13.0~16.0
19. 0~22.0
0.15~0.20
≤0.02
≤0.02
焊接根部第一层焊缝时,必须用氩气保护背面,层间温度要控制在100℃以下,背面只能用砂轮打磨清根,不能用碳弧气刨清根,以免渗碳。
43 试述15Mn26Al4超低温用钢的焊接工艺。
15Mn26Al4钢是为了节约Ni、Cr而用Mn、Al代替的奥氏体超低温用钢,工作温度为-253℃,其化学成分见表26。
表26 15Mn26Al4钢的化学成分(质量分数)(%)
C
Mn
Al
Si
S
P
0.13~0.19
24.5~27.0
3.80~4.70
≤0.6
≤0.035
≤0.035
焊接15Mn26Al4钢的主要问题是:
⑴铝的过渡系数低 铝是一种活泼元素,焊接时特别容易被烧损,过渡系数均小于50%,因此要适当提高焊接材料中铝的含量,但铝是铁素体形成元素,含量过高会出现奥氏体加铁素体的双相组织,给焊丝的冷、热加工带来极大的困难,通常用铬、钼来部分代替铝。
⑵焊缝中的气孔 铝的强烈还原作用增加了焊缝产生气孔的倾向。
⑶焊缝中的热裂纹 15Mn26Al4钢焊接时有一定的热裂倾向,在焊缝中有少量铁素体存在时,有助于消除热裂纹。
15Mn26Al4钢焊接时常用的焊接方法是手弧焊、钨极氩弧焊和埋弧焊,焊接材料见表27。
表27 15Mn26Al4钢用焊接材料
焊接
方法
焊接材料
化学成分(质量分数) (%)
C
Si
Mn
S
P
Cr
Mo
Al
Ni
手
弧
焊
15Mn26Al3Cr
15Mn26Al3Mo
E2-26-21
0.13~0.19
0.13~0.19
≤0.20
≤2.0
≤2.0
≤0.70
25.0~29.0
25.0~29.0
≤6.0
≤0.02
≤0.02
≤0.025
≤0.025
≤0.025
≤0.030
1.50~2.50
__
24.0~28.0
—
1.0~2.0
—
2.5~3.5
2.5~3.5
__
__
__
17.0~21.0
钨极氩弧焊
15Mn26Al4
0.13~0.19
≤0.6
24.5~27.0
≤0.02
≤0.025
—
—
3.8~4.7
—
埋
弧
焊
焊丝12Mn27Al6
≤0.15
≤0.6
26.0~28.5
≤0.03
≤0.03
—
—
—
—
焊剂(%)
Ca09~15, CaF245~55, Al2O320~28, ZrO22~4
SiO2≤5, Mn1~2, S≤0.02, P≤0.05
焊接工艺参数:
手弧焊焊条ф4.0mmI120mm~140A;ф3.2mmI80mm~110A
埋弧焊焊丝ф4.0mmI450mm~550A;U32~35V,u28~35m/h
44 试述Ni18马氏体时效钢的焊接工艺。
Ni18是马氏体时效超高强钢,当含镍量大于6%时,高温奥氏体冷却至室温时将转变为马氏体组织,再加热至500℃,该马氏体组织仍保持稳定,因此有可能进行时效强化。Ni18马氏体时效钢的优异性能是具有高的屈服点和断裂韧性以及良好的工艺性能,其化学成分,见表28。
表28 Ni18钢的化学成分(质量分数) (%)
C
Ni
Mn
Si
Co
Mo
Ti
Al
S
P
0.01~0.027
17.33~18.23
0.034~0.05
<0.05
7.56~8.11
4.73~5.10
0.45~0.55
0.045~0.14
0.005~0.008
0.005~0.007
焊接Ni18钢的主要问题是:
⑴焊接热影响区的软化 Ni18钢焊接热影响区被加热到800℃以上的区段,完全转变为奥氏体,冷却时转变为粗大的马氏体,性软、硬度低,需经再时效后,才能恢复其硬度。
⑵焊缝金属的强度和韧性下降 焊缝中的钛、钼会引起严重偏析,形成逆转奥氏体,使焊缝金属的强度和韧性均下降。
⑶热裂纹倾向 由于钢中含锰量少,对硫很敏感,因此焊缝有一定的热裂倾向。钛的硫化物TiS在焊接加热时被液化,冷却过程中在热影响区会形成液化裂纹。
⑷应力腐蚀 Ni18钢在1180~1380℃时会产生一种虽不影响韧性,但对应力腐蚀非常敏感的热脆性。
Ni18钢焊接用的焊丝化学成分,见表29。
表29 Ni18钢焊接用焊丝的化学成分(质量分数) (%)
焊接层次
Ti
Mo
Co
Al
C
Si
Mn
Ni
P
S
N
打底层
填充层
0.38
0.30
4.87
4.50
8.08
8.06
<0.02
0.11
0.014
0.01
<0.05
<0.05
痕迹
0.05
18.12
17.04
<0.005
<0.005
0.0015
0.006
0.0066
<0.005
由于奥氏体向马氏体转变时的温度为155~100℃,所以焊接Ni18时效钢时不应预热,层间温度也应控制在100℃以下,常用的焊接方法有钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊和埋弧焊,其中以钨极氩弧焊用得最多。
45 试述奥氏体高锰钢的特点及其焊接性。
奥氏体高锰钢是指碳的质量分数为0.9%~1.3%、、锰的为11%~14%的铸钢。这种钢在1000~1100℃范围内加热时,可以得到单一的奥氏体组织,然后迅速在水中冷却淬火(水韧处理)能保持单相奥氏体状态。奥氏体高锰钢具有很高的韧性,是一种非常强韧的非磁性合金,在冲击载荷作用下,表面层将发生加工硬化而具有高耐磨性,但切削加工困难,仅限于作铸件使用,广泛用于制造要求高耐磨性并承受冲击载荷的零件,牌号为ZGMn13,其化学成分,见表30。
表30 ZGMn13钢的化学成分(质量分数) (%)
牌 号
C
Mn
Si
S
P
ZGMn13-1
1.10~1.50
11.00~14.00
0.30~1.00
≤0.050
≤0.090
ZGMn13-2
1.10~1.40
ZGMn13-3
0.90~1.30
0.30~0.80
≤0.080
ZGMn13-4
0.90~1.20
≤0.070
ZGMn13高锰钢的焊接较差,焊接时的主要问题是:
⑴热影响区碳化物的析出 高锰钢经1050℃水韧处理后,碳全部固溶于奥氏体中,室温下呈单相奥氏体组织,具有良好的韧性,但当重新加热超过250℃时,碳就会沿晶界析出碳化物,使材料的韧性大大下降,因此焊补后,在热影响区的一个区段内会不同程度地析出碳化物,不仅失去韧性变脆,而且还会降低耐磨性和冲击韧度。解决的措施是加快施焊时焊件的冷却速度,缩短在高温下停留的时间,以减少碳化物的析出。
⑵热裂纹倾向严重 ZGMn13高锰钢的线膨胀系数是低碳钢的1.6倍,但热导率仅是低碳钢的1/6,所以焊接时会产生很大的应力,在S、P有害杂质的作用下,产生焊缝热裂纹和热影响区的液化裂纹。解决的措施是严格控制母材中的S、P含量,特别是焊接材料中的S、P含量;其次是采用锤击焊缝等工艺措施,减少焊接应力。
46 如何正确地选用ZGMn13奥氏体高锰钢焊接时的焊接材料?
⑴焊条 用于ZGMn13奥氏体高锰钢焊接的焊条为低碳钢焊芯,并在药皮中加入适量合金元素,使熔敷金属得到高锰钢的化学成分和力学性能。
用于焊接ZGMn13奥氏体高锰钢的焊条有两种类型:一种是高锰钢型焊条D256(EDMn-A-16)和(EDMn-B-16),主要用于堆焊受严重冲击磨料磨损零件,如碎石机颚板等;另一种是Cr-Mn型焊条D276(EDCrMo-B-16)和D277(EDCrMo-B-15),其堆焊金属处于介稳定状态的高锰奥氏体,当受到强烈冲击后转变为马氏体,主要用于耐气蚀的堆焊或高锰钢堆焊,如水轮机叶片、挖掘机斗齿等。
⑵焊丝 焊接ZGMn13奥氏体高锰钢用焊丝有Mn-Ni、Mn-Cr、Mn-Mo、Mo-Ni-Cr系高锰钢焊丝和Cr-Ni、Cr-Ni-Mn系合金钢焊丝,其化学成分,见表31。Cr-Ni系焊丝不仅具有较高的耐腐蚀性能,能冲击载荷下能声速被加工硬化,而且还在焊接高锰钢与碳钢或低合金钢的异种钢时容许有较高的稀释,可用来作为高锰钢与碳钢焊接时的填充材料。
表31 ZGMn13高锰钢用焊丝的化学成分(质量分数) (%)
类 型
C
Mn
Ni
Cr
Mo
Si
P
S
Mn-Ni
Mn-Cr
Mn-Mo
Cr-Ni
0.7~0.9
0.7~0.9
0.7~0.9
0.06
13~16
16~23
13~16
0.74
3.5~5.0
2.12
~
9.87
—
12.26
—
20.89
—
—
0.6~1.4
—
0.4~1.0
0.24
0.4~1.0
0.017
0.07
—
0.07
—
—
0.013
—
0.01
47 试述ZGMn13奥氏体高锰钢的焊接工艺。
焊补或焊接ZGMn13奥氏体高锰钢时,应该采用热源集中、线能量小的焊接方法,如手弧焊、熔化极气体保护焊等,不推荐使用气焊和钨极氩弧焊。
焊补或焊接工艺:
1)焊前必须清理焊补处的泥垢、油垢和铁锈,仔细检查有无起层、裂纹、夹砂、气孔和缩孔等缺陷。若有这些缺陷,必须用砂轮或电弧气刨铲出。磨损的部位必须用砂轮磨去硬化层,因为硬化层的金属对裂纹十分敏感。
2)焊前不应预热,多层焊时层间温度不应超过300℃,以防止过热使热影响区脆化。
3)焊接时要尽可能地采用小线能量,尽量减少基本金属受热,采取措施为尽可能地加快接头的冷却。为此,用短弧、直流反极性、跳焊、短段焊、间隙焊、脉冲焊等工艺措施,采用这些措施能在一定程度上减少碳化物的析出。
4)为防止产生热裂纹,可采用Cr-Mn或Cr-Ni奥氏体钢焊条打底。如果在低碳钢或低合金钢上堆焊ZGMn13奥氏体高锰钢时,可以先焊一层Cr-Ni或CR-Mn奥氏体钢作隔离焊道,以防产生裂纹。
5)焊后为消除焊接应力,可用尖锤锤击焊接区。为使熔敷金属得到奥氏体组织,锤击后要迅速将焊接区进行喷水冷却。
焊丝的直径都有多粗的呀
最常有的气保焊丝直径是1.2,也有1.0的,不过不常用,埋弧焊丝一般是4.0和5.0,这几种是钢结构上用的最多的焊丝
埋弧焊丝有哪几种直径
在国内埋弧焊丝的常用品种有:H08A,H08MnA,H10Mn2,H10MnSi,规格有5.0,4.0,3.2,2.5,2.0(标准直径)。
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焊丝标准是什么?
焊丝是作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料。在气焊和钨极气体保护电弧焊时,焊丝用作填充金属;在埋弧焊、电渣焊和其他熔化极气体保护电弧焊时,焊丝既是填充金属,同时焊丝也是导电电极。焊丝的表面不涂防氧化作用的焊剂。
焊剂成份的基本功能略述如下:
⑴除氧剂与除氮剂
由于氮与氧可使焊道金属造成气孔或脆化,焊剂中必须添加锰与硅等除氧剂,至于自保护药芯焊丝,焊剂中另需添加AL为除氮剂。以上添加除氧剂及除氮剂目的均在于净化熔填金属。
⑵焊渣形成剂
钙、钾、钠或硅等均为焊渣形成剂,添加在焊剂中可以有效保护熔池不受大气污染,焊渣可使焊道具较佳的外观而且快速冷却后又可以支撑全姿势焊接时的熔池。焊渣的覆盖更可缓和熔填金属冷却速率,此功能对低合金钢的焊接尤其重要。
⑶电弧稳定剂
钠及钾可以使电弧保持柔和顺畅而且降低飞溅。
⑷合金元素
钼、铬、碳、锰、镍及钒等合金元素的添加,可以提高(改善)熔填金属的强度、延性、硬度及韧性等。
⑸气体形成剂
氟石、石灰石等需添加在自保护药芯焊丝中使燃烧产生保护气体。
埋弧焊的焊接规范参数主要有哪些?
埋弧焊的焊接规范参数主要有:焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径和伸出长度等。
1、焊接电流
当其他参数不变时,焊接电流对焊缝形状和尺寸的影响如图所示。
一般焊接条件下,焊缝熔深与焊接电流成正比。
随着焊接电流的增加,熔深和焊缝余高都有显著增加,而焊缝的宽度变化不大。同时,焊丝的熔化量也相应增加,这就使焊缝的余高增加。随着焊接电流的减小,熔深和余高都减小。
2、电弧电压
电弧电压的增加,焊接宽度明显增加,而熔深和焊缝余高则有所下降。但是电弧电压太大时,不仅使熔深变小,产生未焊透,而且会导致焊缝成形差、脱渣困难,甚至产生咬边等缺陷。所以在增加电弧电压的同时,还应适当增加焊接电流。
3、焊接速度
当其他焊接参数不变而焊接速度增加时,焊接热输入量相应减小,从而使焊缝的熔深也减小。焊接速度太大会造成未焊透等缺陷。为保证焊接质量必须保证一定的焊接热输入量,即为了提高生产率而提高焊接速度的同时,应相应提高焊接电流和电弧电压。
4、焊丝直径与伸出长度
当其他焊接参数不变而焊丝直径增加时,弧柱直径随之增加,即电流密度减小,会造成焊缝宽度增加,熔深减小。反之,则熔深增加及焊缝宽度减小。
当其他焊接参数不变而焊丝长度增加时,电阻也随之增大,伸出部分焊丝所受到的预热作用增加,焊丝熔化速度加快,结果使熔深变浅,焊缝余高增加,因此须控制焊丝伸出长度,不宜过长。
5、焊丝倾角
焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾。倾角的方向和大小不同,电弧对熔池的力和热作用也不同,从而影响焊缝成形。当焊丝后倾一定角度时,由于电弧指向焊接方向,使熔池前面的焊件受到了预热作用,电弧对熔池的液态金属排出作用减弱,而导致焊缝宽而熔深变浅。反之,焊缝宽度较小而熔深较大,但易使焊缝边缘产生未熔合和咬边,并且使焊缝成形变差。
6、其他
a、坡口形状
b、根部间隙
c、焊件厚度和焊件散热条件。
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