气保药芯焊丝焊接操作手册

TOKOE71T-1C/-1MTOKOE71T-9C/-9M气保药芯焊丝焊接操作手册产品应用步骤：1.焊前准备：1.1记录母材牌号，查找化学成分，计算钢材的碳当量（CE）1.2船用碳钢和低合金钢的分类1.3记录接头形式1.4记录焊接位置2.确认母材的冷裂敏感指数，计算母材的预热温度3.试验试板尺寸、焊道排布及推荐参数4.试件厚度覆盖的评定厚度范围5.焊后热处理6.焊接推荐参数及注意事项7.焊接参数推荐表附录：焊接工艺规程(WPS)1.焊前准备工作检查焊材：焊丝直径，焊丝牌号，工字轮号，批号，生产日期。检查母材：坡口清洁度，坡口角度，坡口间隙，钝边大小，反变形设置。检查设备：设备品牌、型号，电源输入线平方数，输入电压，焊机外观，送丝机外观，输出电缆是否加紧，正负极接线是否正确，焊接接地状况，控制电缆连接情况，焊枪配置，导电嘴直径，使用气体成分，气体流量。1.1记录母材牌号，根据母材化学成分计算钢材的碳当量（CE）钢中碳当量越大，焊接性越差。CE＜0.25%时，钢的焊接性优良，焊接时不必预热。CE=0.25%-0.4%时，钢的焊接性良好，焊接时一般不预热。CE=0.4%-0.6%时，钢的淬硬倾向逐渐明显，焊接性尚可，需要采取适当预热、控制热输入。CE＞0.6%时，钢的淬硬倾向强，焊接性差，需要较高的预热温度和严格的工艺措施。根据国际焊接学会（IIW）推荐的估算碳钢和低合金钢碳当量（CE）的公式为：CCE1556CuNiVMoCrMn例1：20钢，成分是C=0.17~0.24%，Mn=0.35~0.65%。计算碳当量最大为：%35.0665.024.06MnCCE可据此判定20钢焊接性良好。例2：Q390C-Z15钢化学成分C=0.17，Mn≤1.43，Si≤0.26，P=0.014，S=0.002，Nb=0.04，V=0.5，Ti=0.02，Cr=0.1，Ni=0.03，Cu=0.05，Mo=0.01计算碳当量：45.01505.003.055.001.01.0643.117.0EC可据此判定Q390C-Z15钢的淬硬倾向逐渐明显，焊接性尚可，需要采取适当预热、控制热输入。1.2船用碳钢和低合金钢的分类船用碳钢A,普通碳素结构钢：含硫、磷杂质较多，大量用于一般金属结构件和不太重要的机械零件号。其牌号是按屈服强度等级来分的。普通碳素结构钢的牌号有：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275等。B,优质碳素结构钢：含硫、磷和非金属杂质少，组织结构均匀。牌号按照钢中含碳量高低来分，常用牌号08、10、15、20、25、30、35、40、45、50等。C,一般强度船体用钢：含碳量在0.18%-0.21%之间，属低碳钢类别。分成A、B、D、E四个等级，A级钢的冲击试验温度为20℃，E级钢为-40℃。船用低合金钢船用低合金结构钢主要有两种：A普通低合金结构钢；B高强度船体结构用钢。普通低合金结构钢：在普通低碳钢（C=0.1%-0.25%）的基础上，加入总量小于3.5%的合金元素，即成为普通低合金结构钢。常用的普通低合金结构钢的屈服强度在300MPa-500MPa之间，分成5个强度等级。强度等级抗拉强度/MPa屈服强度/MPa典型钢种1400~500≤31009MnV，09Mn2,12Mn，09MnNb2500~600≥35016Mn，19Mn6,14MnNb3520~680360~42016MnNb,15MnV,15MnTi4550~750≥42015MnVN,13MNNiMoNb5700~1000500~75014MnMoV,18MnMoNb表1：普通低合金结构钢的强度等级高强度船体结构钢：按照屈服强度分为三个等级：（32）315MPa、（36）355MPa、（40）390MPa。而每个强度等级按冲击韧性的不同要求又分为4级，冲击试验温度：A级0℃、D级-20℃、E级-40℃、F级-60℃。高强度船体结构用钢的力学性能等级/钢号屈服强度/MPa抗拉强度/MPa延伸率/%夏比V型缺口冲击试验钢材试验温度/℃平均冲击功/J厚度t（mm）T≤5050＜T≤7070＜T≤100纵向横向纵向横向纵向横向AH32≥315400~590≥220≥31≥22≥38≥26≥46≥31DH32-20EH32-40FH32-60不适用AH36≥355490~620≥220≥34≥24≥41≥27≥50≥34DH36-20EH36-40FH36-60不适用AH40≥390510~650≥200≥41≥27DH40-20EH40-40FH40-60表2：高强度船体结构用钢的力学性能1.3常用的接头形式平板对接接头I形接头V形接头半V形接头双V形接头K形接头U形接头双U形接头T型接头角接接头1.4焊接位置1G平对接2G横对接3G立对接4G仰对接1G转动焊接2G横对接5G全位置对接6G固定45°对接1F平焊（船形焊）2F横焊3F立焊4F仰焊1.母材的冷裂敏感指数，计算母材的预热温度。焊接预热的目的是降低焊接残余应力，对于厚度较大的低碳钢和低合金钢，通过预热可降低焊接残余应力，防止冷裂纹的产生。预热宽度一般为材料厚度的3倍，且不小于100mm。化学成分的冷裂敏感指数：BVMoNiCrCuMnSiCPCM51015602030冷裂纹敏感指数：60060][HPPCMC最低预热温度：℃）(39214400CPt注：化学成分的冷裂敏感指数Pcm不大于0.25（%）例3：Q390C-Z15钢化学成分C=0.17，Mn≤1.43，Si≤0.26，P=0.014，S=0.002，Nb=0.04，V=0.5，Ti=0.02，Cr=0.1，Ni=0.03，Cu=0.05，Mo=0.01化学成分的冷裂敏感指数：26.0105.01501.06003.0201.005.043.13026.017.0CMP冷裂纹敏感指数，与焊材扩散H含量，板材厚度有关。设：药芯焊丝【H】=4ml/100g，板厚为=30mm。38.06003060]4[26.0CP最低预热温度：℃℃）155(39238.014400t可据此计算出Q390C-Z15钢最低预热温度155℃。1.试验试板尺寸、焊道排布及推荐参数试板尺寸以AWS5.20/5.20M为例，试验试板尺寸为250mm*150mm*20mm，详细尺寸参看下图;单位为英制。表3.多层多道焊接推荐排道方式及热输入推荐范围表3为AWS5.20/5.20M中对试板多层多道焊相关的热输入，建议的层数和道数的规定。第一层建议1-2道，其它层数推荐2-3道。采用多层多道焊的目的：控制层间温度、降低热输入。根据母材厚度、坡口宽度，确定层数与道数，如下图所示。例4：焊丝焊丝规格直径mm总焊道数建议每层道数建议层数干伸长mm排道例图第一层第二层~盖面TOKOE71T-1J/9J1.212~191~22~36~9201.4~2.010~171~22~35~820~25热输入（线能量）选用适当的热输入，热输入与电流，电压，焊接速度有关。注：计算热输入时，焊接电流、电压应使用万用表测定。热输入计算公式：SEIH100060H-热输入(KJ／mm)；I-焊接电流(A)；E-电弧电压(V)；S-焊接速度(mm/min)。例5：焊丝直径φ1.2mm，焊接电流250A，电压27.5V，焊接速度220mm/minmmkjH/875.122010005.2725060典型焊缝力学性能下列数据说明，药芯焊丝的热输入保持在1.4-2.0KJ/mm，层间温度保持在150℃。能够得到符合AWS标准的力学性能的焊缝。例6：以TOKOE71T-1J/9J药芯焊丝为例。试件编号/直径/位置屈服强度MPa抗拉强度MPa延伸率%-40℃冲击J电流A电压V速度mm/min道数热输入KJ／mmAWSA5.20E71T-12C-JH8最小390490~620最小22最小27TOKO典型值100%CO2490~560560~62028~3093~1491.2mm1G14905653154~12726027.5218121.92254060527.640~13425527.5220101.9135456152645~7526027.5236111.8045155752453~10727026.0240121.74554561026.549~9225027.5240121.72658063526.567~11625527.5287131.471.4mm1G148355730.237~8626027.0198112.13246654729.152~9226027.5225141.90349055529.045~11426027.0245111.72454060526.569~10226027.0290151.451.6mm1G145052031.545~11426026.5195102.12248555529.538~8626026.5219111.89346053529.096~13726026.5236121.74447554029.020~12826026.5246131.68550557030.044~12726026.5270141.53表4.TOKO焊丝TOKO-E71T-1J/9J实验数据注：下列试件依照AWS标准制作，非刚性固定状态下焊接，如有刚性固定焊缝的强度、韧性、延伸率都会有所下降。1.试件厚度覆盖的评定厚度范围根据AWSD1.1/D1.1M2008，板材试验厚度与其评定所覆盖的厚度范围如下表所示：1.焊后热处理焊后热处理是为了为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的。可根据相应要求进行焊后热处理。去氢处理试样焊接完成之后，如需做去氢处理，必须及时进行。将试样加温至250℃左右并保温一段时间。在这个温度下，根据试样的厚度来确定保温时间20mm/小时。例如40mm的试板则需保温2小时。通过去氢处理可以降低焊缝中的扩散氢含量，降低氢致裂纹产生的可能性。去应力处理消除应力退火热处理的目的（作用）是什么？1)除和降低焊接接头中的残余应力2)善焊接接头中的金相组织和综合力学性能。强度有所降低，提高塑性韧性，同时硬度有所降低3)定结构尺寸和形状〈对金属结构件更为重要〉去应力处理的要求：1)焊件放入炉中时，炉温严禁超过600℉[315℃]。加热速率和冷却速率不宜过快，以免产生不良组织引起性能不佳。2)调质钢达到最高温度1100℉[600℃]后，或其他钢达到1100℉[600℃]～1200℉[650℃]之间的平均温度后，必须根据焊缝厚度将焊件保温，保温时间严禁少于表5.2的规定。如为尺寸稳定而作消除应力热处理，保温时间必须根据较厚部件的厚度确定，不得少于表5的规定3)在600℉[315℃]以上温度进行冷却，必须在封闭的炉中或冷却室中进行，冷却速率不大于每小时500℉[260℃]除以焊件中最大厚度[in.]的所得值，但任何情况下都不得大于每小时500℉[260℃]。从600℉[315℃]开始，焊件可在静止空气中冷却。低合金钢焊后热处理一些低合金钢要求进行焊后热处理，对于温度和保温时间也有相应的规定。可以根据相关AWS标准进行参考。下表为AWS中部分低合金钢的焊后热处理要求：AWS类别预热和层间温度焊后热处理温度°F°C°F°CE7XT5-A1,-A1M300±25150±151150±25620±15E8XT1-A1,-A1ME8XT5-Ni1,-Ni1ME8XT5-Ni2,-Ni2ME8XT5-Ni3,-Ni3ME9XT5-Ni3,-Ni3ME9XT5-D2,-D2ME10XT5-D2,-D2M例7：使用以上焊材时，最终焊缝需要经过620℃的热处理，从而达到合适的力学性能要求。2.焊接推荐参数及注意事项：推荐参数：气保护药芯焊丝常选用DC+，自保护药芯焊丝常选用DC-。使用前查阅相关产品说明书。试验焊接电流：（1G）250A-300A（3G）170A-220A