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综合实验论文
实验题目：Q235和16Mn钢板材的焊接 实 验 者： 学 号： 指导老师：
目录
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前言........................................................................................................................................... 4 可焊性分析 ............................................................................................................................... 4 2.1. 16Mn的焊接性分析 .................................................................................................... 4 2.2. 16Mn钢板与 Q235钢板的焊接性分析 .................................................................... 5 2.3. 异种钢焊接应注意的问题 ........................................................................................... 5 焊接材料的选择 ....................................................................................................................... 6 3.1. 16Mn钢板与 Q235钢板焊接焊条材料的选择......................................................... 6 焊接工艺的设计 ....................................................................................................................... 7 4.1. 焊前准备 ....................................................................................................................... 7
4.1.1 开坡口 ..................................................................................................................... 7 4.1.2 表面处理 ................................................................................................................. 7 4.1.3 烘干 ......................................................................................................................... 7 4.2. 焊接规范 ....................................................................................................................... 7
4.2.1 工艺参数设定 ......................................................................................................... 7 4.2.2 CO2气体保护焊应注意的问题 .......................................................................... 7 4.2.3 焊后去应力 ............................................................................................................. 8 实验操作 ................................................................................................................................... 8 焊接质量的检测与分析 ........................................................................................................... 8 6.1. 试样的拉伸实验 ........................................................................................................... 8
6.1.1 实验步骤 ................................................................................................................. 8 6.1.2 宏观端口观察 ......................................................................................................... 9 6.2. 焊缝金相组织分析 ....................................................................................................... 9 6.3. 焊缝硬度分析 ............................................................................................................. 10 结论与总结 ............................................................................................................................. 11 致谢......................................................................................................................................... 11 参考文献 ................................................................................................................................. 13
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摘要
Q235为普通碳素结构钢，由于含碳量适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，广泛用于建筑及工程结构。16Mn钢属于碳锰钢，碳的含量在0.16%左右，屈服点等于343MPa。16Mn钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。但由于16Mn钢的淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。由于Q235与16Mn的焊接属于异种金属的焊接，故焊接性除了必须考察受焊异种金属本身的固有性质和它们之间可能发生的相互作用之外，还必须结合焊接方法进行分析判断，从而为正确选择焊接方法、制定焊接工艺提供依据。由于Q235与16Mn的焊接属于异种钢的焊接，故两者焊接后，其焊接接头和同种钢焊接接头有本质差异，主要是熔敷金属与两侧焊接热影响区和母材存在的不均匀性。本文主要是通过Q235和16Mn的可焊性分析制定合适的焊接工艺，在焊接完成后，测试其拉伸强度、分析焊缝部分的金相组织结构、硬度数据分析等，对整个实验进行总结。
关键词：异种焊接 Q235 16Mn 可焊性分析
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1. 前言
在原渤海2号3座海洋平台的修建中是近水以下往往用 16Mn 钢板替代普通 Q235 钢板。16Mn 为345MPa级合金结构钢,具有良好的综合机械性能和工艺性能, 低的冲击韧性和耐大气海水腐蚀能力，可用于与A3、15钢相比除具有同样好塑性与焊接性外, 屈服强度可提高50 %左右、耐大气腐蚀能力约提高20 %～35 %, 以及更高的低温冲击韧性。这类钢在石油化工工业中被广泛应用于压力容器、石油储罐、锅炉管道和桥梁修建等。Q235碳素构件用钢，能满足一般构件的结构要求，且经济实惠。
2. 可焊性分析
2.1. 16Mn的焊接性分析
从16Mn 的化学成分来看, 含碳量低而含 Mn量较高, Mn/ S 能达到焊接要求、具有较好的抗热性能, 正常情况下焊接时不会出现热裂纹。当材料的化学成分不合格或严重偏析时, 局部 C , S 含量偏高时, Mn/ S 可能低于焊接要求, 焊接时会产生热裂纹, 这种情况可通过选择焊接材料来调整焊缝金属的成分。
冷裂纹是焊接 16Mn 钢板易出现的主要问题,从材料本身考虑, 淬硬组织是引起冷裂纹的决定性因素。因此焊接过程中能否形成由氢致裂纹及敏感的淬硬组织是评定16Mn 钢板焊接性的一个重要指标。16Mn 的冷裂纹敏感性主要取决于它的淬硬倾向, 虽然16Mn 含碳量并不高, 但含有少量的合金元素, 因此其淬硬倾向比低碳钢要大一些。从16Mn 的化学成分看, 由于不含有强碳化物形成元素, 对再热裂纹不敏感, 因此 16Mn 钢板在焊接时就能消除应力, 不会产生热裂纹。16Mn 的热影响区性能变化与合金元素含量等有很大关系, 主要表现为热区的脆化问题。过热区是指融合线附近加热到120 ℃ 以上直至熔点以下的区域, 16Mn 钢过热区解理应力和低温断裂降低的根本原因是贝氏体、铁素体加 M - A 组元素数量的增加, 以及 M - A 组元素宽度的增加, 过热区的韧性除了与线能量有很大关系外, 与其化学成分有着密切关系。随着线能量的增大, 铁素体的纤维硬度和材料的脆性显著提高, 因此采用小线能量是避免16Mn 过热区的可靠措施。
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