GS20MN5+Q345焊接.docVIP

X.X.X GS-20Mn5铸钢件与Q345B管（板）的焊接工艺方案 作为本工程焊接方面的重点和难点之一，我们针对Q345B与GS-20Mn5铸钢件的焊接进行了焊接工艺评定并制定了相应的焊接工艺措施。 1. 铸钢件、Q345B钢力学性能、化学成份和焊接工艺参数分析 GS-20Mn5铸钢组织类型为珠光体，微观组织表现为各向同性；Q345B钢管微观组织成纤维状，表现为各向异性。其合金元素含量、力学性能也存在着差异，两者之间焊接容易引起的组织和力学性能的不均匀性、界面组织的不稳定性等，为了正确制定焊接工艺需要对材料作认真的分析和研究。 （1）.力学性能和化学成分 DIN17182铸钢GS-20Mn5化学成份、力学性能如下： 牌号 热处理 状态 厚度 mm 屈服强度 σs Mpa 抗拉强度σb Mpa 延伸率 δ% 冲击功 Akv/J-20℃ GS-20Mn5 调质 0~50 360 500~650 24 50 C% Si% Mn% P% S% Cr% Mo% 0.17~0.19 ≤0.6 1.0~1.30 ≤0.015 ≤0.015 ≤0.3 ≤0.15 低合金高强度结构钢Q345B化学成份、力学性能如下： 牌号 厚度 mm 屈服强度σs Mpa 抗拉强度σbMpa 延伸率δ% 冲击功 Akv/J-20℃ 180°弯曲试验 Q345B 0~16 345 470~630 21 34 D=2a D=3a C% Si% Mn% P% S% V% Nb% Ti% 0.20 ≤0.55 1.0~1.6 ≤0.04 ≤0.04 0.02~0.15 0.015~0.06 0.02~0.2 （2）.焊接工艺参数分析 a、碳当量的计算： 碳当量是把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量。它是估算钢材焊接性的重要指标之一。根据国际焊接学会(IIW) 推荐的适应于中高强度的非调质低合金高强度钢公式，计算Q345B的碳当量CE（％）： CE (%)=C+ + + （%）≈0.43（%） 根据日本JIS标准适应于低碳调质低合金高强度钢公式，计算铸钢GS-20Mn5的碳当量CE（％）： CE(%)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(%)≈0.49% 计算结果分别为0.43%和0.49%，根据经验以及中国焊接学会《焊接手册》中相关工艺资料介绍，可知铸钢GS-20Mn5和Q345B在焊接时存在一定的淬硬和产生焊接冷裂纹倾向, 故焊接时应采取预热、控制线能量、后热缓冷或消除扩散氢等工艺措施。 b、预热温度和后热温度 Q345B钢和GS-20Mn5铸钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降，结果导致焊后出现裂纹，GS-20Mn5铸钢由于壁厚较厚，容易出现根部裂纹；Q345B钢的焊接裂纹则主要是冷裂纹。根据AWS D1.1《钢结构焊接规范》的规定，焊接结构用低合金铸钢最低预热温度为150℃，后热温度定为200-220，当操作地点环境温度低于常温时（高于0℃），应提高预热温度15~25℃。在本节点的焊接过程中具体加热方法是利用火焰加热。 另外，由于Q345E 其材料本身的化学成分、力学性能和焊接性比Q345B优异，故在本工程中小部分的Q345E钢管焊接工艺按Q345B 焊接工艺执行。 2.铸钢GS-20Mn5和Q345B钢管（板）焊接工艺评定： 铸钢GS-20Mn5、Q345钢管（板）之间的焊接，其突出的工艺问题是要解决于焊接接头的化学成份不一致性及由此引起的组织和力学性能的不均匀性、界面组织的不稳定性以及应力变形的复杂性等，协调和处理好这些问题是正确制定异种钢焊接工艺的依据，也是获得满意焊接接头的关键。 焊接工艺参数的选择： 从铸钢节点形状和尺寸、以及装配特点要求可知：支管与Q345B钢管及采用现场定位装配和焊接，考虑到现场焊接的工艺和设备的使用特点，可选用焊接方法有手工电弧焊（SMAW）和GMAW）两种方法，节点和支座的焊接可采用气体保护焊（GMAW），其它焊接接头因为焊条可选择性强，不受焊接作业的场所限制，使用方便等特点，都采用手工电弧焊（SMAW）。 对于铸钢GS-20Mn5、Q345钢管之间的焊接，焊材的扩散氢含量应控制6ｍl/ 1 0 0ｇ以下，同时根据等强匹配的焊材选择原则，选用低氢型碱性国际牌号E50系列：E5015、E5016、E5018焊条。但由于E5016对焊机的空载电压要求较高（大于85V），故在本工程中基本采用E5015（国内牌号J507、AWS牌号E7015）焊条，其抗裂性能、塑性要求、冲击韧性、低温性能等方面能保证焊接接头的技术条件。焊条直径根据焊缝φ3.2㎜、φ4.0㎜、φ5.0㎜,其焊接电源要求是直流反接。 E5015焊条和