16MnR钢板厚12mm焊条电弧焊焊接工艺评定及焊接工艺.docx

16MnR钢（板厚12mm）焊条电弧焊焊接工艺评定及焊接工艺
一、母材材质及技术情况
16MnR即为Q345C，常作为在锅炉压力容器用钢。即在Q235钢的基础上加了1﹪的锰使屈服强度提高35﹪。16MnR属于低碳锰钢。CE=0.34﹪-0.49﹪。焊接性能良好。
1.材质性能分析
（1）化学性能分析：表1
表116MnR钢化学成分(%)
成分CSiMnPSNiCr含量0.12-0.200.20—0.551.20-1.90≤0.045 ≤0.045--
（2）力学性能分析：表2
表216MnR力学成分
σb(Mpa)σs(Mpa)δ5（%）冲击试验板厚\mm温度\Akv\J510-640≥345≥2120316-16（3）焊接性分析
16MnR含碳量<2.5%.碳当量CE=0.34﹪-0.49﹪，焊接性能良好，焊接时一般不需要预热，但环境温度较低（<-10℃）要进行适当的预热。焊后根据具体情况进行焊后热处理。
二、焊接材料及技术情况
JB/T4709-2007中规定焊接材料包括：焊条，焊丝，焊带，气体，电极等。由于焊接方法为SMAW。因此只需要选择焊条即可。
根据母材的成分，力学性能等选择焊接材料。由于16MnR的σb≥510σs≥345，可选择焊条J422（E4013）,J507(E5015)。因为选择焊条一方面要与母材等强度如表3所示，另一方面还要考虑焊接工艺性如：引弧的难易，脱渣性，成形性，稳弧性，及除氧，除氢，去硫，去磷等能力。
综合考虑后选择J507(E5015)焊条。此焊条由大桥焊条厂生产。
表3E5015焊条熔敷金属的力学成分
σb(Mpa)σs(Mpa)δ（%）ψ断面收缩率（%）Ak(J*cm^2)517.4413.331.5374.5240三、焊前准备
1.坡口的选择与制备
(1)坡口的选择：由于板厚为12mm,焊接方法为SMAW等焊接条件.选择V形坡口。
(2)坡口制备方法：应根据工件尺寸，形状，加工条件综合考虑。目前有剪切，气割，刨边，车削，碳弧气刨等方法制备坡口。考虑到坡口形式，加工质量和成本，选择气割加工坡口。焊接坡口要求：间隙b=2-3mm，钝边P=2/mm，坡口角度60°+2
2.焊接区域的清理
(1)焊前对坡口及附近10mm的油，锈，水等污物清理干净。E5015焊接时清理要彻底。否则极易产生气孔和裂纹。
(2)清理方法：①机械清理a.钢丝刷b.砂轮磨c.喷丸处理②化学法a.汽油除油b。酸除氧化皮c.碱除油③必要时用氧-乙炔焰烘烤处理。
由于焊件为300x150x12的板材，所以选择钢丝刷或化学法处理。
3.焊条烘干
虽然焊条出厂前已经高温烘干，考虑到焊条长期储存和运输中受潮，为确保焊接质量，焊条焊前需要烘干。一般酸性焊条取70℃—150℃保温1.5h，碱性焊条取300℃—400℃保温2h.温度太低达不到除水的目的，温度过高引起药皮开裂。烘干一般不两次。
4.工件的装配定位
焊前的装配定位主要使工件定位对正，保证装配间隙大小和延接头长度均匀，保证焊接质量和降低制造成本有很大的影响。可以用夹具和定位焊将它们固定才进行正式焊接。定位焊时由于焊道短，冷却快，比较容易产生焊接缺陷。
5.焊接预热
预热是指焊前对工件整体或局部进行加热的工艺。预热的主要目的是降低焊接接头冷却速度，改善组织和性能，减小应力等。工件是否需要预热根据工件结构，材质和尺寸而定。一般情况下16MnR不需要预热。但是如果结构刚性大，应力集中，环境温度低时则需要预热150°C。常见16Mn预热情况如下表：4
表4：16Mn钢预热情况如下

<16mm
高于-10℃不预热-10℃以下预热100℃-150℃
16-24mm高于-50℃不预热
-50℃以下预热100℃-150℃
25-40mm高于0℃不预热
0℃以下预热100℃-150℃>40mm预热100℃-150℃预热100℃-150℃工件预热一般用火焰加热，工频加热，电阻加热和红外线加热。考虑的成本和加工条件选择火焰加热。
四、焊接设备及焊接设备的选用
1.焊条电弧焊的设备包括焊接电源，焊钳和电缆。焊接工具包括焊钳，面罩，护目镜及保温筒。

（1）焊接电源额定电流20—500A。要求：具有陡降的外特性，良好的动特性。合适的电流调节范围。
（2）弧焊电源有：①弧焊变压器BX1—330，它结构简单，成本的，维修方便，效率高成本低，没有磁偏吹。②弧焊整流器AX—320，它在国内应用较广引弧容易，性能柔和，电弧稳定等性能。
我们选E5015，选择AX—320.
（3）焊接电源的外等性为陡降带外拖。为保证引弧性，一般空载电压为50—90V。

（4）焊钳作用：夹持焊条和传电流。要求隔热，绝缘。
（5）面罩是防止焊接飞溅，弧光，高温对焊工的伤害。
（6）面罩的要求：耐热不然绝缘好，结构牢靠不漏光。
（