16Mn低合金結構鋼仰位焊接工藝

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摘要：16mn是最常用的低合金結構鋼,它具有良好的抗拉、抗彎以及韌性等力學性能，易于進行焊接和機械加工，廣泛的應用于船舶工業、壓力容器、橋梁建筑、安裝管道等諸多行業。主要針對焊接難度較大，較易出現焊接質量缺陷的16Mn仰位置焊接，綜合分析焊接的工藝要點，針對工藝方面的問題進行探討與實驗對比，找出最佳操作方法與工藝參數。

關鍵詞：16Mn；仰位置；焊接工藝要點；實驗數據

分析16Mn低合金結構鋼仰位焊接操作技巧與工藝分析：焊接位置的不同影響整個生產過程的效率以及工藝參數，而常用的平、立、橫、仰等四個位置，其中尤以仰焊技能要求最高、工藝要求最嚴格，質量最難以保證。如生產中大型工件不便吊裝，安裝工程固定位置焊接、船舶分段合攏等都要進行焊接的仰位置操作，這些位置往往是重要部位，影響著整個產品的質量和性能，如若處理不好很容易出現大的安全隱患及事故的發生。在生產中掌握16Mn仰位置的焊接操作方法和工藝是保證質量安全的重要環節。116Mn板材的仰位置焊接:16Mn是優良的焊接材料，在實際生產中常會遇到仰焊位置的焊接，因為仰焊不但要克服重力對焊接的影響而且要做到精確的控制焊接溫度，并且仰焊對人的體能要求較高，是焊工比武試件中技術要求最高、操作難度最大的競技項目之一，它最能反映施焊焊工的操作技術水平。因此對每名焊工來說，板材對接仰位的焊接都是應該掌握的，是走向技術成熟、向深層發展的基礎。保證仰焊的質量是保證焊接質量的重要一環，同時也是質量控制薄弱一環。板材仰焊單面焊雙面成形，技能訓練的前提條件是要有合理的焊接工藝作為指導，現就仰位置焊接不同工藝參數下的實驗過程以及對比分析結果進行分析，以求找到合理的焊接工藝用以指導焊接操作。

1試驗程序及結果分析

1.1焊接性分析

16Mn是一種優質的低合金結構鋼,具有良好的抗拉、抗彎以及沖擊韌性等力學性能，易于進行焊接和機械加工。

1.2試驗程序

1.2.1試驗材料確定

鑒于16Mn焊接工藝要求，結合實際生產需求，選擇300mmⅹ100mmⅹ12mm規格的試板進行焊接試驗。通過外觀檢驗、X射線檢驗、力學性能分析及化學成分分析，驗證焊接工藝制訂的合理性。

1.2.2實驗過程

1.2.2.1先根據各種技術資料提供的焊接參數，即焊接電流、電弧電壓、焊接速度、保護氣體流量等，取焊接參數上、下臨界值（主要為焊接電流、電弧電壓、焊接速度等）進行焊接試驗。

1.2.2.2對試件分別進行外觀檢查、力學性能分析、X射線無損檢測及化學成分定性分析，獲取檢測數據。

1.2.2.3以低于前次使用參數的上限、高于下限一定量分別做若干次試驗,并對每次試驗試件進行同樣的檢測，獲取檢測數據。

1.2.2.4將每次檢測結果進行對比，分析由于焊接參數變化而造成的焊接缺陷性質,確定各類參數對各種缺陷的影響程度，遴選出各類參數的最佳范圍。

1.2.2.5結合遴選出各類參數的最佳范圍，將各參數反復循環、交叉組合，進行焊接試驗，并對試件分別進行各項檢測試驗，獲取檢測數據。

1.2.2.6將檢測結果進行對比，結合試件的質量等級，確定最佳的焊接參數組合范圍。

1.2.3試驗數據

每次實驗都選用相同的焊接設備、焊接材料、母材及裝配間隙，相同的操作人員，只是改變所選定的不同焊接工藝參數，具體實驗數據如下列表格。

2質量檢測

2.1外觀檢測

表一組實驗外觀檢測結果為，打底層有未焊透和未熔合缺陷，蓋面層有未熔合缺陷，且焊縫成形不美觀，此組數據為不合格數據，不能進行下一步檢測。表二組實驗外觀檢測結果，無未焊透和未熔合缺陷，但焊縫成形不是特別美觀，可以進行下一步檢測。表三組實驗外觀檢測，焊縫成形美觀無任何缺陷，可以進行下一步檢測。表四組實驗外觀檢測，焊縫高度偏高，但不超標，可以進行下一步檢測。表五組實驗外觀檢測，有焊瘤及咬邊缺陷，且以超標，此組數據為不合格數據，不能進行下一步檢測。

2.2X射線探傷

三組實驗射線探傷質量等級A級，都無裂紋、未焊透、未熔合缺陷。第二組實驗有3個圓形缺陷，無條形缺陷。第三組有1個圓形缺陷，無條形缺陷。第四組實驗無圓形和條形缺陷，但有咬邊缺陷但不超標。根據射線探傷GB3323-2005《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》標準的規定，三組焊縫缺陷等級為II級及以上。

2.3力學性能試驗

2.3.1焊接接頭拉伸試驗

2.3.2彎曲試驗（尺寸200mm×19mm×9mm）

2.3.3焊接接頭沖擊試驗.

2.4實驗結果根據以上檢測結果與分析可知，三組數據都符合實驗結果，但綜合結果表三數據最合理，表二參數偏小，表四參數偏大。

3結論

16Mn由于它優良的力學性能以及焊接性應用范圍日益廣泛，而仰位置是操作中技能要求最高、工藝要求最嚴格的焊接位置，也是質量問題多發區，如若處理不好很容易出現大的安全隱患及事故的發生。在生產中掌握16Mn仰位置的焊接操作方法和工藝是保證質量安全的重要環節。通過本次實驗通過對5組不同的工藝參數進行實驗與分析，得出結論如下：

3.1同樣的焊接操作技術，配備不同的焊接工藝參數，所得到的焊縫成形與質量也有很大差異。

3.2通過實驗可以得出表三的焊接工藝是最佳的工藝方案；打底115A、填充140A、蓋面125A。

3.3仰焊主要是要控制焊接熔池的溫度，在克服重力的情況下，保證焊接的質量，也是在生產中考驗技能水平的標尺。

3.4熟練掌握仰焊技術，可以在生產中減少構件吊裝的耗時、耗力，從而提高生產效率以及經濟效益。

參考文獻

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[2]孟憲斌.焊接檢測及技能訓練[M]．長沙：中南大學出版社．

[3]金屬熔化焊接接頭射線照相和質量分級[M]．北京:機械工業出版社.作者:單位:

作者:尚振一 單位:南通航運職業技術學院