Q235的焊接总结

Q235钢焊接总结

1.材料简介

Q235是一种普通碳素结构钢，其屈服强度约为235MPa，随着材质厚度的增加屈服值减小。由于Q235钢含碳量适中，因此其综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能有较好的配合，用途最为广泛，大量应用于建筑及工程结构，以及一些对性能要求不太高的机械零件。

2.焊接特点

Q235的碳和其他合金元素含量较低，其塑性、韧性好，一般无淬硬倾向，不易产生焊接裂纹等倾向，焊接性能优良。

Q235焊接时，一般不需要预热和焊后热处理等特殊的工艺措施，也不需选用复杂和特殊的设备。对焊接电源没有特殊要求，一般的交、直流弧焊机都可以焊接。

在实际生产中，根据工件的不同加工要求，可选择手工电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧焊等焊接方法。

3.  手工电弧焊

  手工电弧焊是一种基本的焊接方法，其设备简单，操作方便、灵活，应用较为广泛。     3.1  焊材选择

Q235是普通碳素结构钢，当作为一般结构焊接时，可搭配E43系列焊条使用，一般多使用 E4303焊条。当其作为动载荷或是复杂的厚板结构时，一般选用E4315、E4316、E5015、E5016焊条。其化学成分及力学性能见表3.1.1。焊条在使用前需进行烘干处理。

表3.1.1  焊条化学成分及力学性能

焊条型号	熔敷金属含量%								抗拉强度MPa	屈服强度MPa	伸长率%
	Mn	Si	S	P	Ni	Cr	Mo	V
E4303	——	——	0.035	0.040	——	——	——	——	420	330	22
E4315	1.25	0.90			0.30	0.20	0.30	0.08
E4316
E5015	1.60	0.75							490	400
E5016

3.2  焊前准备

焊接前，焊件按工艺要求选择坡口形式，开坡口并清除坡口、焊件对接面及周围的锈蚀、油污等有害物质，避免产生焊接缺陷。同时也要保证焊条的表面清洁、无污物。

当环境温度低于0℃，或者焊件较厚时，一般在100-150℃下预热。

3.3  焊接工艺参数

手工电弧焊一般分为平焊、横焊、立焊、仰焊四种形式。焊接电流的选择主要取决于焊条直径和焊缝位置，其次是焊件厚度、接头类型、焊道层次等。而电弧电压主要由电弧长度来决定。因此，电弧长度要适中，以保证电弧燃烧稳定 ，防止出现咬边、未焊透、外观成型不良等缺陷。

在焊接过程中，焊接速度要适当，既要保证焊透、融合良好，又要保证不烧穿。对于厚度较大的焊件需采用多层焊。在多层焊接时第一层焊通常选用较小的焊接电流，一般用直径3.2mm的焊条，焊层厚度最大不超过5mm。盖面层要保证焊缝宽度和高度符合要求。

各种位置焊缝的焊接工艺参数见下表。

表3.3.1平对接焊缝焊接工艺参数

坡口形式	板厚/mm	焊条直径/mm	焊接电流/A
不开坡口	3.0	3.2	90-120
	4.0-5.0	3.2	100-130
		4.0	160-200
		5.0	200-260
V型坡口	5.0-6.0	3.2	100-130
		4.0	160-210
		5.0	200-260
	≥6.0	4.0	160-210
		5.0	220-280
X型坡口	≥12	4.0	160-210
		5.0	220-280

表3.3.2 立对接焊缝焊接工艺参数

坡口形式	板厚/mm	焊条直径/mm	焊接电流/A
不开坡口	2.0-3.0	2.0	40-50
	3.0-4.0	3.2	80-110
V型坡口	5.0-6.0	3.2	90-120
	≥7.0	3.2	90-120
		4.0	120-160
X型坡口	≥12	3.2	90-120
		4.0	120-160

表3.3.3 横对接焊缝焊接工艺参数

坡口形式	板厚/mm	焊条直径/mm	焊接电流/A
不开坡口	2.0	2.0	50-55
	3.0-4.0	3.2	90-120
		4.0	120-160
V型坡口	≥5.0	3.2	90-120
		4.0	140-160
X型坡口	≥14	3.2	90-120
		4.0	140-160

表3.3.4 仰对接焊缝焊接工艺参数

坡口形式	板厚/mm	焊条直径/mm	焊接电流/A
不开坡口	2.0	2.0	50-55
	3.0-5.0	3.2	80-110
		4.0	120-160
V型坡口	≥5.0	3.2	90-120
		4.0	140-160
		5.0	220-260
X型坡口	≥12	3.2	90-120
		4.0	140-160
		5.0	220-260

表3.3.5 角接缝焊接工艺参数

焊缝类别	焊脚高度/mm	焊丝直径/mm	焊接电流/A
平角焊	2.0	2.0	55-65
	3.0	3.2	100-130
	4.0	3.2	100-130
		4.0	160-200
	≥5.0	4.0	160-200
		5.0	220-280
立脚焊	2.0	2.0	50-60
	3.0-4.0	3.2	90-120
	≥5.0	3.2	90-120
		4.0	120-160
仰角焊	2.0	2.0	55-60
	3.0-4.0	3.2	90-120
	≥5.0	4.0	120-160

4.CO2气体保护焊接工艺

CO2气体保护焊是一种高效节能的焊接方法，其焊接变形小，焊接质量好，易于实现过程控制自动化。

4.1焊丝选择

     Q235在CO2气体保护焊时通常选用ER49-1（H08Mn2SiA）和ER50-6焊丝。其化学成分及力学性能见下表。

表4.1.1  ER49-1及ER50-6焊丝化学成分及力学性能

焊丝型号	熔敷金属化学成分%					抗拉强度MPa	屈服强度MPa	伸长率%
	C	Si	Mn	S	P
ER49-1	≤0.11	0.65-0.95	1.80-2.10	≤0.03	≤0.03	≥490	≥372	≥20
ER50-6	0.06-0.15	0.80-1.15	1.40-1.85	≤0.035	≤0.025	≥500	≥420	≥22

4.2焊前准备

焊接用CO2气体的纯度应该较高，一般不低于99.5%，有些优质接头的焊接则要求CO2气体的纯度不低于99.8%，露点低于-40℃。

坡口加工的精度是保证融合良好和焊缝美观的重要因素之一，可采用机械加工、气体火焰切割和等离子切割等方法进行。焊接前，应清理坡口及坡口两侧20mm以内的油污、锈迹和氧化皮等污物。

定位焊时根据板厚确定焊缝长度和间距。一般薄板的定位焊缝应该细而短，长度为3-50mm，间距为30-150mm；中厚板的定位焊缝长度为15-50mm，焊缝间距为100-150mm。

4.3 焊接工艺参数

CO2气体保护焊在焊接时，采用细丝、短路过渡的方法，可以焊接薄板；采用粗丝、射滴过渡的方法，可以焊接中、厚板。从焊接位置上看，可以进行全位置焊接，也可以进行平焊、横角焊及其他空间位置的焊接。在焊接时，要选择正确的工艺参数，以保证焊件的焊接质量。

不同接头形式对应的焊接工艺参数见下表

表4.3.1 对接接头焊接工艺参数

板厚/mm	坡口形式	焊接位置	有无垫板	焊丝直径/mm	坡口角度(°)	根部间隙/mm	钝边/mm	根部半径/mm	焊接电流/A	电弧电压/V	气体流量L/min	自动焊焊速m/h
1.0-2.0	I型	平	无	0.5-1.2		0-0.5			35-120	17-21	6-12	18-35
			有	0.5-1.2		0-1.0			40-150	18-23	6-12	18-30
		立	无	0.5-0.8		0-0.5			35-100	16-19	8-15
			有	0.5-1.0		0-1.0			35-100	16-19	8-15
2.0-4.5	I型	平	无	0.8-1.2		0-2.0			100-230	20-26	10-15	20-30
			有	0.8-1.6		0-2.5			120-260	21-27	10-15	20-30
		立	无	0.8-1.0		0-1.5			70-120	17-20	10-15
			有	0.8-1.0		0-2.0			70-120	17-20	10-15
5.0-9.0	I型	平	无	1.2-1.6		1.0-2.0			200-400	23-40	15-20	20-42
			有	1.2-1.6		1.0-3.0			250-420	26-41	15-25	18-35
10-12	I型	平	无	1.6		1.0-2.0			350-450	32-43	20-25	20-42
5-60	V型	平	无	1.2-1.6	45-60	0-2.0	0-5.0		200-450	23-43	15-25	20-42
			有	1.2-1.6	30-50	4.0-7.0	0-3.0		250-450	26-43	20-25	18-35
		立	无	0.8-1.2	45-60	0-2.0	0-3.0		100-150	17-21	10-15
			有	0.8-1.2	35-50	4.0-7.0	0-2.0		100-150	17-21	10-15
		横	无	1.2-1.6	40-50	0-2.0	0-5.0		200-400	23-40	15-25
			有	1.2-1.6	30-50	4.0-7.0	0-3.0		250-400	26-40	20-25
5-60	V型	平	无	1.2-1.6	45-60	0-2.0	0-5.0		200-450	23-43	15-25	20-42
			有	1.2-1.6	35-60	2.0-6.0	0-3.0		250-450	26-43	20-25	18-35
		立	无	0.8-1.2	45-60	0-2.0	0-3.0		100-150	17-21	10-15
			有	0.8-1.2	35-60	3.0-7.0	0-2.0		100-150	17-21	10-15

10-100	K型	平	无	1.2-1.6	40-60	0-2.0	0-5.0		200-450	23-43	15-25	20-42
		立	无	0.8-1.2	45-60	0-2.0	0-3.0		100-150	17-21	10-15
		横	无	1.2-1.6	45-60	0-3.0	0-5.0		200-400	23-40	15-25
	X型	平	无	1.2-1.6	45-60	0-2.0	0-5.0		200-450	23-43	15-25	20-42
		立	无	1.0-1.2	45-60	0-2.0	0-3.0		100-150	19-21	10-15
20-60	U型	平	无	1.2-1.6	10-12	0-2.0	2.0-5.0	8.0-10	200-450	23-43	20-25	20-42
40-100	双U型	平	无	1.2-1.6	10-12	0-2.0	2.0-5.0	8.0-10	200-450	23-43	20-25	20-42

表4.3.2  T型接头焊接工艺参数

板厚/mm	坡口形式	焊接位置	有无垫板	焊丝直径/mm	坡口角度(°)	根部间隙/mm	钝边/mm	焊接电流/A	电弧电压/V	气体流量L/min	自动焊焊速m/h
1.0-2.0	I型	平	无	0.5-1.2	/	0-0.5	/	40-120	18-21	6-12	18-35
		横	无	0.5-1.2				40-120	18-21
		立	无	0.5-0.8				35-100	16-19
2.0-4.5	I型	平	无	0.8-1.6	/	0-1.0	/	100-230	20-26	10-15	20-30
		立	无	0.8-1.0				70-120	17-20
		横	无	0.8-1.6				100-230	20-26
5.0-6.0	I型	平	无	0.8-1.6	/	0-2.0	/	200-450	23-43	15-25	20-42
		立	无	0.8-1.2				100-150	17-21	10-15
		横	无	0.8-1.6				200-450	23-43	15-25
5-60	V型	平	无	1.2-1.6	40-60	0-2.0	0-5.0	200-450	23-43	15-25	20-42
			有	1.2-1.6	30-50	4.0-7.0	0-3.0	250-450	26-43	20-25	18-35
		立	无	0.8-1.2	45-60	0-2.0	0-5.0	100-150	17-21	10-15
			有	0.8-1.2	35-50	4.0-7.0	0-2.0	100-150	17-21	10-15
5-60	V型	横	无	1.2-1.6	40-50	0-2.0	0-5.0	200-400	23-40	15-25
			有	1.2-1.6	30-50	4.0-7.0	0-3.0	250-400	26-40	20-25
10-100	K型	平	无	1.2-1.6	45-60	0-2.0	0-5.0	200-450	23-43	15-25	20-42
		立	无	0.8-1.2	45-60	0-2.0	0-3.0	100-150	17-21	10-15
		横	无	1.2-1.6	45-60	0-3.0	0-5.0	200-400	23-40	15-20

表4.3.3  角接接头焊接工艺参数

板厚/mm	坡口形式	焊接位置	有无垫板	焊丝直径/mm	坡口角度(°)	根部间隙/mm	钝边/mm	焊接电流/A	电弧电压/V	气体流量L/min	自动焊焊速m/h
1-2	I型	平	无	0.5-1.2	/	0-0.5	/	40-120	18-21	6-12	20-35
		立	无	0.5-0.8				35-80	16-18
		横	无	0.5-1.2				40-120	18-21
2-4.5	I型	平	无	0.8-1.6	/	0-1.5	/	100-230	20-26	10-15	20-30
		立	无	0.8-1.0				70-120	17-20
		横	无	0.8-1.6				100-230	20-26
5-30	I型	平	无	0.8-1.6	/	0-2.0	/	200-450	23-43	20-25	20-42
		立	无	0.8-1.2		0-1.0		100-150	17-21	10-15
		横	无	0.8-1.6		0-2.0		200-400	23-40	15-25
5-60	V型	平	无	1.2-1.6	45-60	0-2.0	0-3.0	200-450	23-43	15-25	20-42
			有	1.2-1.6	30-50	2.0-7.0	0-3.0	200-450	26-43	20-25	18-35
		立	无	0.8-1.2	45-60	0-2.0	0-3.0	100-150	17-21	10-15
			有	0.8-1.2	35-50	4.0-7.0	0-2.0	100-150	17-21	10-15
		横	无	1.2-1.6	40-50	0-2.0	0-5.0	200-400	23-40	15-25
			有	1.2-1.6	30-50	2.0-7.0	0-3.0	250-400	26-40	20-25
5-60	V型	平	无	1.2-1.6	45-60	0-2.0	0-5.0	200-450	23-40	15-25	20-42
			有	1.2-1.6	35-60	2.0-6.0	0-3.0	250-450	26-43	20-25	18-35
		立	无	0.8-1.2	45-60	0-2.0	0-3.0	100-150	17-21	10-15
			有	0.8-1.2	35-60	3.0-7.0	0-2.0	100-150	17-21	10-15

10-100	K型	平	无	1.2-1.6	40-60	0-2.0	0-5.0	200-450	23-43	15-25	20-42
		立	无	0.8-1.2	40-60	0-2.0	0-3.0	100-150	17-21	10-15
		横	无	1.2-1.6	40-60	0-3.0	0-5.0	200-400	23-40	15-25

表4.3.4  搭接接头焊接工艺参数

板厚/mm	坡口形式	焊接位置	有无垫板	焊丝直径/mm	根部间隙/mm	焊接电流/A	电弧电压/V	气体流量L/min	自动焊焊速m/h
1-4.5	I型	横	无	0.8-1.2	0-1.0	40-230	17-26	8-15	20-42
5-30	I型	横	无	1.2-1.6	0-2.0	200-400	23-40	15-25	20-42

4.4  金属飞溅

金属飞溅是CO2气体保护焊的主要缺点。为了减少飞溅，要选择合适的焊接电流、电弧电压和焊角度。一般短路过渡时焊接电流处于小电流区，细颗粒过渡时电流处于大电流区。

5.埋弧焊接工艺 

    自动埋弧焊利用机械装置自动控制送丝、移动电弧，自动化程度高，生产效率高，焊缝成形美观，化学成分稳定，焊缝质量较高。

5.1  焊材选择

Q235钢板在埋弧焊接时按国家标准GB/T14957-1944《熔化焊用钢丝》及GB/T4241-1984《焊接用不锈钢盘条》规定，常选用HJ431型焊剂，配合H08A、H08MnA焊丝。

镀铜焊丝H08A化学成分和力学性能见下表

表5.1.1 H08A化学成分及力学性能

化学成分（质量分数，%）						力学性能
C	Mn	Si	S	P	Cu	σb/MPa	δ（%）
0.09	0.38	0.01	0.012	0.017	0.08	537	28

HJ431焊剂属于高锰、高硅、低氟型焊剂，电弧稳定、焊波美观，但抗锈能力一般。在使用前需在250℃下烘干1-2h。其化学成分见下表。

表5.1.2  HJ431焊剂化学成分

MnO	SiO2	CaF2	MgO	CaO	Al2O3	FeO	S	P
34.5-38	40-44	3-6.5	5-7.5	≤5.5	≤4	≤1.5	≤0.1	≤0.1

5.2  焊前准备

埋弧焊接前应选择合适的坡口形式。由于埋弧焊可使用大电流焊接，故厚度为3~24mm的钢板可开I型坡口，间隙为0~4mm，偏厚者可双面焊，也可开带钝边的单边V形坡口或Y形坡口。厚度24~60mm的钢板可开双Y形坡口或带钝边V形坡口等；厚度50~160mm的钢板可开带钝边的双U形或UV形坡口等。V形或Y形坡口角度一般为60°~80°，单V形坡口角度为20°~40°。坡口可用刨边机、铣边机、气割机或等离子弧切割机等设备加工，加工后坡口边缘要求平直。具体形式及尺寸按设计要求或国家标准GB/T 985-2008《埋弧焊的推荐坡口》执行。

焊前应清除坡口、对接面及焊接部位两侧20-30mm范围内的表面锈蚀、油污、氧化皮及水分等有害物质。也应保证焊剂清洁、粒度均匀。清除焊丝表面的锈斑和油渍等污物。

焊件装配必须保证间隙均匀、高低平整。定位焊一般采用焊条电弧焊，使用E4303焊条，焊条直径4mm。焊缝长度一般为30mm，间距为100-300mm。保证焊透、融合良好，无焊接缺陷。

Q235在埋弧焊前，一般不需预热。如果焊接环境低于0℃，则应将焊件预热至30-35℃。对于厚度超过70mm的焊件，焊前应预热至100-120℃。对于压力容器，焊后应作消除应力处理，可选择在550-650℃下进行。

埋弧焊时，由于在焊接起始阶段焊接参数不够稳定，达到预定的焊缝厚度需要有一个过程，而在焊缝收尾时，由于熔池冷却收缩会出现弧坑。这两种情况都会影响焊接质量，甚至产生缺陷。因此，在试板两端分别焊上一块引弧板和引出板。焊接开始时，在引弧板上起弧，结束时在引出板上收弧。焊接结束后，用气割将两块板割除。

5.3焊接参数

采用对接双面埋弧焊时参见下表的工艺参数。

表5.3.1  对接双面埋弧焊工艺参数

焊件厚度/mm	焊丝直径/mm	焊接顺序	焊接电流/A	电弧电压/V	焊接速度/(m/h)
4	2.0	正	240-260	30	36-40
		反	300-340	30	36-40
6	3.0	正	340-360	30	34-35
		反	460-480	30	32-33
8	4.0	正	530-570	30	30-31
		反	590-0	31	30-31
10	4.0	正	480-520	31	27-28
		反	0-680	33	27-28
12	4.0	正	620-660	35	24-25
		反	680-720	35	24-25
14	4.0	正	980-720	37	24-25
		反	730-770	40	22-23
16	5.0	正	800-850	34-36	37-38
16	5.0	反	850-900	36-38	25-26
18	5.0	正	850-900	36-38	35-36
		反	900-950	38-40	23-24
20	5.0	正	850-900	36-38	35-36
		反	900-1000	38-40	23-24
22	5.0	正	900-950	37-39	32-33
		反	1000-1050	38-40	23-24

对于厚度16mm以上的钢板，焊接时先用手工电弧焊进行反面封底，然后在正面进行埋弧焊，焊后用碳弧气刨清根，再进行反面的埋弧焊接。碳弧气刨的工艺参数如下：碳棒直径6mm，刨削电流280-300A，压缩空气压力0.4-0.6MPa。

角接接头可在船型位置或横焊位置下进行埋弧自动焊。在船型位置可焊接焊脚尺寸大于8mm的角焊缝，焊接厚度相同的底板和腹板时，焊丝与工件夹角为45°；若两者尺寸不同，则焊丝靠近厚板一侧。在横焊位置焊接时，焊缝成形不易控制，通常将焊丝偏向底板，焊丝与底板的夹角在30-40°之间。

角接埋弧焊接工艺参数见下表。

表5.3.2  角接船型位置埋弧焊工艺参数

焊脚高度/mm	焊丝直径φ/mm	焊接电流/A	电弧电压/V	焊接速度m/h
6.0	2.0	450-480	34-36	40-42
8.0	3.0	550-600	34-36	30-32
8.0	4.0	580-620	34-36	30-32
10	3.0	600-650	34-36	23-25
10	4.0	650-700	34-36	23-25
12	3.0	600-650	34-36	15-17
12	4.0	720-750	36-38	20-22
12	5.0	750-800	36-38	18-20

表5.3.3  角接横向埋弧焊工艺参数

焊脚高度/mm	焊丝直径φ/mm	焊接电流/A	电弧电压/V	焊接速度m/h
3.0	2.0	200-220	25-28	58-60
4.0	2.0	280-300	28-30	54-55
4.0	3.0	340-360	28-30	54-55
5.0	2.0	380-400	30-32	54-55
5.0	3.0	340-360	28-30	54-55
5.0	4.0	480-500	23-26	-65
7.0	2.0	380-400	30-32	27-28
7.0	3.0	480-500	30-32	47-48
7.0	4.0	600-650	30-32	50-51
8.0	4.0	680-700	32-33	35-36