16Mn低合金结构钢仰位焊接工艺

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摘要：16mn是最常用的低合金结构钢,它具有良好的抗拉、抗弯以及韧性等力学性能，易于进行焊接和机械加工，广泛的应用于船舶工业、压力容器、桥梁建筑、安装管道等诸多行业。主要针对焊接难度较大，较易出现焊接质量缺陷的16Mn仰位置焊接，综合分析焊接的工艺要点，针对工艺方面的问题进行探讨与实验对比，找出最佳操作方法与工艺参数。

关键词：16Mn；仰位置；焊接工艺要点；实验数据

分析16Mn低合金结构钢仰位焊接操作技巧与工艺分析：焊接位置的不同影响整个生产过程的效率以及工艺参数，而常用的平、立、横、仰等四个位置，其中尤以仰焊技能要求最高、工艺要求最严格，质量最难以保证。如生产中大型工件不便吊装，安装工程固定位置焊接、船舶分段合拢等都要进行焊接的仰位置操作，这些位置往往是重要部位，影响着整个产品的质量和性能，如若处理不好很容易出现大的安全隐患及事故的发生。在生产中掌握16Mn仰位置的焊接操作方法和工艺是保证质量安全的重要环节。116Mn板材的仰位置焊接:16Mn是优良的焊接材料，在实际生产中常会遇到仰焊位置的焊接，因为仰焊不但要克服重力对焊接的影响而且要做到精确的控制焊接温度，并且仰焊对人的体能要求较高，是焊工比武试件中技术要求最高、操作难度最大的竞技项目之一，它最能反映施焊焊工的操作技术水平。因此对每名焊工来说，板材对接仰位的焊接都是应该掌握的，是走向技术成熟、向深层发展的基础。保证仰焊的质量是保证焊接质量的重要一环，同时也是质量控制薄弱一环。板材仰焊单面焊双面成形，技能训练的前提条件是要有合理的焊接工艺作为指导，现就仰位置焊接不同工艺参数下的实验过程以及对比分析结果进行分析，以求找到合理的焊接工艺用以指导焊接操作。

1试验程序及结果分析

1.1焊接性分析

16Mn是一种优质的低合金结构钢,具有良好的抗拉、抗弯以及冲击韧性等力学性能，易于进行焊接和机械加工。

1.2试验程序

1.2.1试验材料确定

鉴于16Mn焊接工艺要求，结合实际生产需求，选择300mmⅹ100mmⅹ12mm规格的试板进行焊接试验。通过外观检验、X射线检验、力学性能分析及化学成分分析，验证焊接工艺制订的合理性。

1.2.2实验过程

1.2.2.1先根据各种技术资料提供的焊接参数，即焊接电流、电弧电压、焊接速度、保护气体流量等，取焊接参数上、下临界值（主要为焊接电流、电弧电压、焊接速度等）进行焊接试验。

1.2.2.2对试件分别进行外观检查、力学性能分析、X射线无损检测及化学成分定性分析，获取检测数据。

1.2.2.3以低于前次使用参数的上限、高于下限一定量分别做若干次试验,并对每次试验试件进行同样的检测，获取检测数据。

1.2.2.4将每次检测结果进行对比，分析由于焊接参数变化而造成的焊接缺陷性质,确定各类参数对各种缺陷的影响程度，遴选出各类参数的最佳范围。

1.2.2.5结合遴选出各类参数的最佳范围，将各参数反复循环、交叉组合，进行焊接试验，并对试件分别进行各项检测试验，获取检测数据。

1.2.2.6将检测结果进行对比，结合试件的质量等级，确定最佳的焊接参数组合范围。

1.2.3试验数据

每次实验都选用相同的焊接设备、焊接材料、母材及装配间隙，相同的操作人员，只是改变所选定的不同焊接工艺参数，具体实验数据如下列表格。

2质量检测

2.1外观检测

表一组实验外观检测结果为，打底层有未焊透和未熔合缺陷，盖面层有未熔合缺陷，且焊缝成形不美观，此组数据为不合格数据，不能进行下一步检测。表二组实验外观检测结果，无未焊透和未熔合缺陷，但焊缝成形不是特别美观，可以进行下一步检测。表三组实验外观检测，焊缝成形美观无任何缺陷，可以进行下一步检测。表四组实验外观检测，焊缝高度偏高，但不超标，可以进行下一步检测。表五组实验外观检测，有焊瘤及咬边缺陷，且以超标，此组数据为不合格数据，不能进行下一步检测。

2.2X射线探伤

三组实验射线探伤质量等级A级，都无裂纹、未焊透、未熔合缺陷。第二组实验有3个圆形缺陷，无条形缺陷。第三组有1个圆形缺陷，无条形缺陷。第四组实验无圆形和条形缺陷，但有咬边缺陷但不超标。根据射线探伤GB3323-2005《金属熔化焊焊接接头射线照相》标准的规定，三组焊缝缺陷等级为II级及以上。

2.3力学性能试验

2.3.1焊接接头拉伸试验

2.3.2弯曲试验（尺寸200mm×19mm×9mm）

2.3.3焊接接头冲击试验.

2.4实验结果根据以上检测结果与分析可知，三组数据都符合实验结果，但综合结果表三数据最合理，表二参数偏小，表四参数偏大。

3结论

16Mn由于它优良的力学性能以及焊接性应用范围日益广泛，而仰位置是操作中技能要求最高、工艺要求最严格的焊接位置，也是质量问题多发区，如若处理不好很容易出现大的安全隐患及事故的发生。在生产中掌握16Mn仰位置的焊接操作方法和工艺是保证质量安全的重要环节。通过本次实验通过对5组不同的工艺参数进行实验与分析，得出结论如下：

3.1同样的焊接操作技术，配备不同的焊接工艺参数，所得到的焊缝成形与质量也有很大差异。

3.2通过实验可以得出表三的焊接工艺是最佳的工艺方案；打底115A、填充140A、盖面125A。

3.3仰焊主要是要控制焊接熔池的温度，在克服重力的情况下，保证焊接的质量，也是在生产中考验技能水平的标尺。

3.4熟练掌握仰焊技术，可以在生产中减少构件吊装的耗时、耗力，从而提高生产效率以及经济效益。

参考文献

[1]中国机械工程学会焊接学会编.焊接手册[M]．北京:机械工业出版社出版.

[2]孟宪斌.焊接检测及技能训练[M]．长沙：中南大学出版社．

[3]金属熔化焊接接头射线照相和质量分级[M]．北京:机械工业出版社.作者:单位:

作者:尚振一 单位:南通航运职业技术学院