20和L245的异种刚焊接资料Word文件下载.docx
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20和L245异种钢焊接工艺焊接参数
Abstract
Thispaper
startsfromtheanalysisof
theprinciple
of
welding
dissimilarsteelwelding
ofdissimilarsteelwelding.Fromthe
analysis
theclassificationof
thewelding
ofdissimilarsteelwelding,
choosethe
austeniteandmartensitesteel
ismoresee
asakey
example,
the
componentsof
dilution,
freezingtransitionlayer,
transitionlayerofcarbonmigration
intheformof
residualstress,
theformationofthevarious
aspectsof
thespecificanalysisof
dissimilarsteelwelding.
Thenputforwardthe
technicalmeasures
ofdissimilarsteelwelding,mainly
putforwardtwokindsof
weldingmethods
--
direct
method,
theuseof
"
transition"
.
Firstofall,accordingtothefirstbasemetalweldingthechemicalcompositionandmechanicalpropertiesoftheweldingstressanddeformationpossibleundertheconditionsofthevariousdefects,analysisofitsimpactfactor,thenthereasonsforthedefectsintheweldingwhenthechoiceofgroove,Weldingdesignandstructureoftheweldingprocessofpreparationtotakecorrespondingcountermeasures.
Inthefinalanalysis,
composite
steel
areintroduced
aswellastherole
themetalalloy
inthe
toenhanceour
understandingof
steel,
welding,
andlaythefoundation
forus
todo.
Keywords:
20andl245CrMosteel,weldingprocess,weldingparameters
1绪论
焊接技术自20世纪初期以后，几十年来获得迅猛发展，目前焊接结构已经基本上取代了铆接结构，并部分代替铸造和锻造结构。
焊接结构的用材量占钢产量的近50%，已广泛地应用于航空、航天、原子能、化工、造船、海洋工程、电子技术、建筑、机械制造等工业部门。
随着现代工业的发展和科学技术的进步，对焊接构件的性能提出了更高、更苛刻的要求，除需满足通常的力学性能外，还要满足如耐磨性、高温强度、耐腐蚀性、低温韧性、导电性、导热性等多方面的性能要求。
在这种情况下，任何一种金属材料都不可能完全满足整体焊接结构的使用要求，即使可能有某种金属材料相对比较理想一些，也常常由于十分稀缺、价格昂贵，而不能在工程中实际应用，而不锈钢的应用可以最大限度的满足要求，为其工业应用奠定了基础。
焊接是一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。
几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足1克的微电子元件，在生产中都不同程度地依赖焊接技术。
焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。
我国2002年的钢产量超过1.85亿吨，如果再加上进口的钢材，国内市场流通的钢材总量达到2亿多吨，成为世界最大的钢材生产国和消费国。
目前，钢材是我国最主要的结构材料，在今后20年钢材仍将占有重要的地位。
然而，钢材必须经过加工才能成为有给定功能的产品。
由于焊接结构具有重量轻、成本低、质量稳定、生产周期短、效率高、市场反应速度快等优点，焊接结构的应用日益增多。
与世界工业发达国家一样，我国焊接加工的钢材总量比其他加工方法多。
因此，发展我国制造业，尤其是装备制造业，必须高度重视焊接技术的同步提高。
1.120和L245的化学成分及力学性能介绍
L245就是一种低压流体卷制管，其性能和20#无缝管差不多,
L245的力学性能和化学成份
力学性能：
屈服强度：
245MPa
抗拉强度：
415MPa
化学成份：
C：
0.26Mn：
1.15S：
不大于0.030P：
不大于0.030
如果标识是L245NB中N的表示是L245的钢材进行了形变正火。
B的意思是B级钢管。
所以L245NB表示的是在L245的基础上进行了形变正火。
245钢管的力学性能和化学成份
L245主要用于制造钢管
245MPa抗拉强度：
415MPa伸长率：
21min
20#钢做的管子不可以用在高压上，容易发生爆炸.
塑性焊接性都好，热轧或正火后韧性好；
制作不太重要的中、小型渗碳，碳氮共渗件、锻压件，如杠杆轴、变速箱变速叉、齿轮、重型机械拉杆、钩环等；
化学成分（%）：
C0.17-0.23Si0.17-0.37Mm0.35-0.65Cr<
=0.25Ni<
=0.3
Cu<
=0.25
1.2低合金钢的介绍
中国钢产量已突破6亿吨，钢材数量不再是主要矛盾，钢材品种结构不合理的矛盾十分突出。
当前行业的主要任务是努力提高产品的市场竞争力，站在可持发展的新起点上，把大力开发低合金钢列入发展战略的重要内容。
许多普钢企业在钢材品种结构调整和编制科技发展规划中，已意识到低合金钢生产是提高产品技术含量和附加值的关键，对低合金钢开发中碰到的种种问题心中无数，一些科技管理干部觉得“成也低合金钢，败也低合金钢”，迫切要求对低合金钢有个全面的了解。
按国际标准，把钢区分为非合金钢和合金钢两大类，非合金钢是通常叫做碳素钢的一大钢类，钢中除了铁和碳以外，还含有炉料带入的少量合金元素Mn、Si、Al，杂质元素P、S及气体N、H、O等。
合金钢则是为了获得某种物理、化学或力学特性而有意添加了一定量的合金元素Cr、Ni、Mo、V，并对杂质和有害元素加以控制的另一类钢。
原则上讲，合金钢分为低合金钢、中合金钢和高合金钢，顾名思义，以含有合金元素的总量来加以区分，总量低于5%称为低合金钢，5～10%为中合金钢，大于10%为高合金钢。
在国内习惯上又将特殊质量的碳素钢和合金钢称为特殊钢，全国31家特钢企业专门生产这类钢，如优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、碳素弹簧钢、合金弹簧钢、轴承钢、不锈钢、耐热钢、电工钢，还包括高温合金、耐蚀合金和精密合金等等。
在钢的分类上，虽努力向国际通用标准靠拢，但还有许多不同之处。
强度
钢结构件的屈服点决定了结构所能承受的不发生永久变形的应力。
典型碳素结构钢的最小屈服点为235MPa。
而典型低合金高强度钢的最小屈服点为345MPa。
因此，根据其屈服点的比例关系，低合金高强度钢的使用允许应力比碳素结构钢高1.4倍。
与碳素结构钢相比，使用低合金高强度钢可以减小结构件的尺寸，使重量减轻。
必须注意，对于可能出现弯曲的构件，其许用应力必须修正，以达到保证结构的坚固性。
有时用低合金高强度钢取代碳素结构钢但不改变断面尺寸，其唯一的目的是在不增加重量的情况下而得到强度更高更耐久的结构。
节约重量对运输车辆的结构是最重要的，这样就可以运输更重的重量和减少能量消耗。
经常通过加入少量的铌或钒、或钛来提高钢的强度。
这些元素通过沉淀硬化很经济地达到强化的目的。
为了各种目的加入的其他合金元素也能达到强化的目的。
对于热轧薄板，严格控制热轧和卷取工艺可以达到所要求的均匀的强度。
对于冷轧薄板，采用特殊的退火和平整工艺从而得到更高的强度，同时还可以保持良好的成形性能。
最新的发展是采用通过临界退火和快速冷却得到马氏体和铁素体二相显微组织（或双相显微组织）的低合金高强度钢。
这种钢的薄板产品有极好的成形性能，屈服点一般为310～345MPa，通过汽车部件压力成形产生的应变，屈服点可以提高到550MPa或更高。
成形性能
为了容易地和经济地进行热或冷加工以制成工程结构的各种部件，低台金高强度钢必需具有适当的成形性能。
和碳素结构钢一样，低合金高强度钢一般可以进行这样的加工，以及如剪切、冲孔和机加工艺，虽然其屈服点高，即使成形操作变形相当剧烈也同样可以使用用于碳素结构钢成形的冷弯冲压机、拉拔机、压力机和其他设备，但是一些设备具需要修改。
低合金高强度钢和碳素结构钢的冷成形性能之间有固有的区别。
首先，使低合金高强度钢产生一定量的永久变形比同样尺寸的碳素结构钢需要更大的力。
第二，当低合金高强度钢成形时，对回弹应给出稍大些的允许量。
根据经验，除非对低合金高强度钢进行控制夹杂物形状的处理，否则在进行冷成形时必须使用比碳素结构钢更大的弯曲半径。
焊接性能
由于钢结构在制作加工过程中经常使用焊接工艺，因此对于这类用途的低合金高强度钢来说，能够采用在薄板和钢带这样的厚度情况下广泛使用的电弧焊工艺进行焊接是非常重要的，所制作的钢结构的焊缝应具有要求的强度和韧性也同样是非常重要的．这样才能经受住预定用途出现的最不利的条件。
日前低合金高强度钢的发展与各种焊接工艺的发展足同步进行的，要特别注意确保这些钢能够具有适当的焊接性能。
如果焊接操作得当，大部分低合金高强度钢是可以很好地进行焊接的。
对于大型型钢和较高碳和锰含量的牌号，需要预热和（或）采用低氢焊条。
对于某些低合金高强度钢无论厚度是多少，都应采用低氧焊条。
对最小屈服点最高达约345MPa的低合金高强度钢进行气体保护熔化极电弧焊，采用低碳涂药焊条通常是合适的。
对于最小屈服点高于约415MPa的钢和当对焊缝金属要求特殊的性能，如更高的耐腐蚀性能时，则通常需采用低合金钢焊条。
对于埋弧焊、气体保护金属极电弧焊和药芯焊丝电弧焊，推荐采用与气体保护熔化极电弧焊所建议采用的焊条一样的充填金属的焊条。
对于汽车工业用低合金高强度钢薄板，一般限制其碳含量不大于0.13%以得到良好的点焊性能。
耐腐蚀性能
当使用低合金高强度钢时，都是希望取其强度高的优点而用较薄的截面，这不仅仅是为了节省重量而且也是为了尽可能的经济。
但是，必须要充分考虑腐蚀这一因素，钢材截面愈薄就愈应注意防腐。
任何钢结构的防腐一般都是通过在适当准备的表面上涂防腐层并且对防腐层加以保护的方法来达到的。
一些低合金高强度钢具有良好的耐大气腐蚀性能，其不仅可以提高防腐涂层的效果，而且在某些情况下采取适当的预防措施甚至还可以在不涂层的状态下暴露在大气中使用。
没有任何一种材料同样耐耐有可能想像到的腐蚀条件，低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能随对耐腐蚀起最大作用的合金元素的组台和含量而改变。
提高耐大气腐蚀性能的元素是铜、磷、硅、铬、镍和钼。
一些低合金高强度钢的优良的耐大气腐蚀性能导致形成了建筑、桥梁等结构设计的新概念，即这些结构选用适当的低合金高强度钢的裸露构件来建造。
在正常暴露在大气中的情况下，裸露的钢在大气腐蚀的最初几个月形成一种紧密的保护性氧化膜。
有时建筑师选用裸露的钢结构是因为希望得到钢表面均匀的大气氧化的外观，而有时则是为了节省涂保护层以达到经济的目的。
在裸露状态下使用这些低合金高强度钢，设计上必须考虑钢的表面不能长期是潮湿的，而且还应特别注意特殊的大气环境，以保证在此条件下钢的腐蚀速率是允许的。
例如在强化学或工业烟气的条件下则显然是不适宜的。
为了验证在某些环境下是否可以使用裸露的钢结构。
需要对大气环境进行测定，甚至需要进行裸露试验。
缺口韧性
低合金高强度钢牌号在设计上具有对其预期的结构用途来说相当好的缺口韧性。
具体牌号的低合金高强度钢其缺口韧性的适用性，或是只根据已有的使用经验，或是结合缺口试样的冲击试验结果综合考虑。
为了满足某些用途的极严格的要求，生产的一些低合金高强度钢具有极好的缺口韧性。
例如，通常采用控制热轧技术生产用于制造焊接管线钢管的低台金高强度钢钢板，这种钢管需要符合有关标准对缺口韧性规定的要求。
一些低台金高强度钢在正火状态下，结合选择的成分。
在钢板厚度最大达到75mm时其塑性-脆性转变温度低于-60℃。
一些牌号的低合金高强度荆在用于高速公路桥梁的主要拉力构件时，必需满足-12℃～-21℃冲击性能的要求。
220和L245焊接性分析
2.120和L245焊接特性
20钢特性及适用范围：
强度比15号钢稍高，很少淬火，无回火脆性。
冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工，电弧焊和接触焊的焊接性能好，气焊时厚度小，外形要求严格或形状复杂的制件上易发生裂纹。
切削加工性冷拔或正火状态较退火状态好、一般用于制造受力不大而韧性要求高的。
20钢热处理及20号钢淬火硬度：
20钢热处理：
作为20钢来说，普通淬火硬度要达到30-35HRC是能够办到的。
只是由于加热温度较高，淬火变形较大而已。
看法：
1.工件粗加工后热处理整体淬火（920℃淬盐水），再精加工。
由于硬度要求30-35HRC，应该是所有工序都能加工，不外乎精车内外圆，修花键槽。
2.同样粗加工，内孔表面淬火或只表淬花键槽（视工件大小而定），最后精加工。
3.渗碳淬火，修磨内孔和键槽。
工艺流程最好的是第二，第三最次。
L245钢特性及适用范围：
多为管线管，用于石油、天然气工业中的气、水、油输送
2.220和L245焊接缺陷的分析
焊接缺陷示意图如下：
20钢的焊接缺陷：
一般有气孔、夹杂（渣）、未熔合、未焊透等缺陷
L245钢的焊接缺陷：
焊剂流在焊剂碗中覆盖电弧区、焊缝金属流失、焊缝中间凸起或焊缝咬边。
2.3氩弧焊
2.3.1氩弧焊的原理、特点及缺点
一.氩弧焊的原理及特点：
氩气体保护焊。
就是在电弧焊的周围通上氩弧保护性气体,将空气隔离在焊区之外，防止焊区的氧化。
氩弧焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种。
1.非熔化极氩弧焊的工作原理及特点
非熔化极氩弧焊是电弧在非熔化极（通常是钨极）和工件之间燃烧，在焊接电弧周围流过一种不和金属起化学反应的惰性气体（常常用氩气），形成一个保护气罩，使钨极端头，电弧和熔池及已处于高温的金属不与空气接触，能防止氧化和吸收有害气体。
从而形成致密的焊接接头，其力学性能非常好。
2.熔化极氩弧焊的工作原理及特点
焊丝通过丝轮送进，导电嘴导电，在母材与焊丝之间产生电弧，使焊丝和母材熔化，并用惰性气体氩气保护电弧和熔融金属来进行焊接的。
它和钨极氩弧焊的区别:
一个是焊丝作电极，并被不断熔化填入熔池，冷凝后形成焊缝;
另一个是保护气体，随着熔化极氩弧焊的技术应用，保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用，如Ar80%+CO220%的富氩保护气。
通常前者称为MIG，后者称为MAG。
从其操作方式看，目前应用最广的是半自动熔化极氩弧焊和富氩混合气保护焊，其次是自动熔化极氩弧焊。
2.氩弧焊的缺点：
（1）氩弧焊因为热影响区域大，工件在修补后常常会造成变形、硬度降低、砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边、或者是结合力不够及内应力损伤等缺点。
尤其在精密铸造件细小缺陷的修补过程在表面突出。
在精密铸件缺陷的修补领域可以使用冷焊机来替代氩弧焊，由于冷焊机放热量小，较好的克服了氩弧焊的缺点，弥补了精密铸件的修复难题。
（2）氩弧焊与焊条电弧焊相比对人身体的伤害程度要高一些，氩弧焊的电流密度大，发出的光比较强烈，它的电弧产生的紫外线辐射，约为普通焊条电弧焊的5～30倍，红外线约为焊条电弧焊的1～1.5倍，在焊接时产生的臭氧含量较高，因此，尽量选择空气流通较好的地方施工,不然对身体有很大的伤害。
氩弧焊的应用：
氩弧焊适用于焊接易氧化的有色金属和合金钢（目前主要用Al、Mg、Ti及其合金和不锈钢的焊接）；
适用于单面焊双面成形，如打底焊和管子焊接；
钨极氩弧焊还适用于薄板焊接。
2.3.2氩弧焊焊接性参数
一、电特性参数
1.焊接电流
钨极氩弧焊的焊接电流通常是根据工件的材质、厚度和
接头的空间位置来选择的，焊接电流增加时，熔深增大，焊缝的宽度和余高稍有增加，但增加很少，
焊接电流过大或过小都会使焊缝成形不良或产生焊接缺陷。
2.电弧电压
钨极氩弧焊的电弧电压主要是由弧长决定的，弧长增加，电弧电压增高，焊缝宽度增加，熔深减小。
电弧太长电弧电压过高时，容易引起未焊透及咬边，而且保护效果不好。
但电弧也不能太短，电弧电压过低、电弧太短时，焊丝给送时容易碰到钨极引起短路，使钨极烧损，还容易夹钨，故通常使弧长近似等于钨极直径。
3.焊接速度
焊接速度增加时，熔深和熔宽减小，焊接速度过快时，容易产生未熔合及未焊透，焊接速度过慢时，焊缝很宽，而且还可能产生焊漏、烧穿等缺陷。
手工钨极氩弧焊时，通常是根据熔池的大小、熔池形状和两侧熔合情况随时调整焊接速度。
二、其它参数
1.喷嘴直径
喷嘴直径（指内径）增大，应增加保护气体流量，此时保护区范围大，保护效果好。
但喷嘴过大时，
不仅使氩气的消耗增加，而且不便于观察焊接电弧及焊接操作。
因此，
通常使用的喷嘴直径一般取8mm～20mm为宜。
2.喷嘴与焊件的距离
喷嘴与焊件的距离是指喷嘴端面和工件间的距离，这个距离越小，保护效果越好。
2.3.3氩弧焊焊丝参数
3制订20和l245的焊接工艺
3.120和l245的焊接要求
（1）连接两种钢的焊缝应该是成形良好，无裂纹、未熔合等缺陷。
（2）异种钢焊接接头性能，通常做不到也不要求是两钢种的平均值，但焊接接头的力学性能不应低于两钢种中的较低者，其它性能（如耐腐蚀性）也不应低于两钢种中的较低者。
（3）异种钢的焊缝是由焊丝金属加上两母材钢种三者熔合而成。
一般说来，异种钢焊接时，应该力求焊接接头的化学成分均匀、金相组织均匀。
（4）异种钢焊缝和两种母材的化学成分相异，它们的导热系数和膨胀系数不同，焊后焊接接头中存在着较大的残余应力，当温度变化时还有温度应力，这些应力不应该导致构件的破坏.
异种钢焊接的工艺原则
异种钢焊接要获得良好的焊接接头，必须采取特殊的工艺措施。
由于异种钢种类繁多，工艺措施不全相同，但需要遵守以下几个共同原则。
1．选择合宜的焊丝
异种钢的焊接质量，在很大程度取决于所选用的焊丝。
由于焊缝和熔合区的化学成分和金相组织的不均匀性，可能引起结合性能差和使用性能低。
选择焊丝时，首先考虑的是结合性能，其次才考虑使用性能。
还有当焊缝金属的强度和塑性不能相互兼顾时，应选用塑性好的焊丝。
两种强度等级不同的结构钢之间的异种钢焊接时，选用焊丝的原则是根据强度等级低的母材选择焊丝，这样可保证焊缝的塑性不低于强度等级高的母材的塑性.
异种耐热钢焊接时，焊丝的选择按照“低匹配”的原则，即耐热钢和低碳钢或低合金钢焊接时，按低碳钢或低合金钢母材选用焊丝。
当不同Cr、Mo含量的异种耐热钢焊接时，按Cr、Mo含量低的耐热钢选用焊丝。
2．熔合比和坡口角度
熔合比就是焊缝金属中被熔化的母材金属所占的百分比。
熔合比小就是焊缝中母材量小，而焊丝熔入到焊缝中量多。
两种不同钢组织的异种钢焊接时，希望焊缝金属中有比较多的焊丝熔入的量，这样焊缝的性能主要取决于焊丝，容易得到良好的焊接接头。
也就是说异种钢焊接要求熔合比小。
增大坡口，就是增加焊丝熔人焊缝的量，也即减小熔合比。
如果两种钢组织较接近的异种钢焊接时，则不宜采用大坡口和小熔合比。
3．焊接工艺参数
焊接工艺参数对熔合比有着直接的影响，大线能量焊接也即单位长度焊缝吸收电弧的热量多，母材被熔化的量多，即熔合比大。
异
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