1. 前言

在焊接设备的结构件中，为了节省成本的地方要求也越来越多，但是同时不能降低材料强度和使用性能，进而实现设备的轻量化，这也是结构用钢的发展趋势。比如以前的老行业集装箱、工程机械、汽车和铁道车辆等领域都要求大量使用高强度结构钢制造的零件，同样在焊接设备的领域，高强钢制造零件的优势表现在: 减轻构件重量，减轻设备自重量，降低设备的燃料消耗，进一步提高日常使用设备的工作效率。下面分享一下高强度钢的焊接知识。

++ 适合MAG焊（CO2、富氩混合气等非惰性气体保护焊）

++ 我们平时知道的中低强度钢，屈服强度小于590Mpa常用的中低强钢有如：Q235、Q345B、Q450(HG60)，其焊接性能良好。对于低合金高强钢，屈服强度小于700Mpa常用的中低强钢有如：Q690 , Q700 焊接性能基本类似，只要严格按照特殊焊接工艺即可。

++ 焊丝700Mpa钢间焊接ER100S-G，φ1.2；中低强度钢间焊接：ER50—6 φ1.2

2. 规范

2.1 焊前准备

++ 在组装前，应清除焊件破口焊缝两边的污物（如：铁锈、油污、氧化皮、油漆等），并须去除潮湿(可采用火焰烘烤，烘烤过程最高温度不得超过75℃)；对接焊在焊缝为中心50mm宽，角焊缝焊脚尺寸外加25mm为界均要除潮；

++ 坡口加工应尽量以机械加工的方法进行。严谨采用火焰切割坡口，在不可避免的火焰割口要进行表面的氧化物、熔渣磨除，并保证不平处磨平。如果零件存在刻痕，其割痕深度应根据板厚不同，不得大于0.5-1.5mm （自动割）和1.0-2.0mm（手工割）。

++ 焊丝在使用前进行表面处理：锈垢、油污、水分；使用的气体应保持干燥。

2.2 装配

2.2.1装配前检查零件的尺寸是否按图纸及工艺要求加工并合格。装焊时应控制装配间隙：对接焊间隙1-3mm；角焊间隙0-4mm。局部间隙过大时，应设法修整到规定尺寸再组装，严禁在间隙内加填塞物。组装后接头需经检验合格，方可施焊。

2.2.2组焊时，应避免强力组对，以减少构件的残余应力。临时性工艺支撑在去除时，应砂轮打磨，以避免破坏母材。若母材表面有缺陷需补焊时，应将板材预热到120℃，再进行补焊。起弧、收弧需适当拉长以避开补焊位置。

2.2.3定位点焊时，预热与否应与构件焊接的要求一致，所用焊材应与产品焊接的填充材料相一致。

2.2.4定位点焊应有足够的强度，定位焊缝的长度要求见表；定位焊缝的厚度≤0.5～0.6a(a为图纸要求有效焊缝厚度尺寸)，且最大不超过6mm。定位点焊时不得在焊缝区以外引弧，如图所示，定位焊缝应布置在交叉口50mm以外，并避开端、角位置；起弧与收弧处应平滑过渡。

注意： 定位点焊后应对定位焊缝进行修磨，除去飞溅，发现有裂纹或不符合要求的定位焊缝应清除重焊（缺陷部分须除尽）。

2.3 焊接

2.3.1 基本要求

++ 引弧：引弧时焊丝伸出保护套长度为5～8mm，超长部分应剪除，焊丝端头出现小球时，必须预先剪除；不允许在焊接区外的工件表面引弧。

++ 焊接：焊接时采用左焊法（电弧指向待焊金属），焊枪前倾10°～15°

++ 接头：焊缝交叉处不允许有接头，接头应距交叉口50mm以上；焊缝之间必须平滑过渡，避免应力集中。焊缝接头处应先用砂轮机打磨成斜面，然后在斜面前10～20mm处引弧，引燃电弧后快速将电弧移至斜面处，待熔化金属填满坡口时立即向前进行正常焊接。

++ 填充焊或盖面焊前应先清理打底焊道或坡口表面的飞溅、熔渣等，并用角向砂轮机打磨成形不良的焊缝（如需磨掉焊道上局部过高部分的焊肉）。

++ 收弧：收弧时焊枪停止前进，使用收弧电流填满弧坑。若焊机无收弧控制电路，收弧时应在熔池未凝固时，反复断弧,引弧几次，直至弧坑填满为止。操作时动作要快，若熔池凝固才引弧，则可能产生气孔及未熔合等缺陷；收弧时除焊枪停止前进外，不能抬高喷嘴，即使弧坑已经填满，电弧已经熄灭，也要让焊枪在弧坑停留几秒钟才能移开。让熔池在凝固时得到可靠的保护，以免产生缺陷。注意：收弧电流一般为0.6I，按一般焊接规范，收弧电流约100-150A。

++ 焊丝干伸长度：在焊接过程中，导电嘴到母材间的距离为焊丝直径的10～15倍，约10～20mm。

++ 气体流量：焊接过程中保护气流量一般为15～20L/min，焊接电流越大，焊接速度越快，以及仰焊时应采用较大的气流量。

++ 焊接时应采用合理的焊接顺序以减少变形，起弧、收弧处焊缝要平滑过渡，弧坑要求填满，不允许在焊接区外的工件表面引弧。

引弧点最好选在离焊缝起点20mm左右的待焊部位上，电弧引燃后移至焊缝起点处，再沿焊接方向进行正常焊接。焊接结束时，如果直接拉断电弧，则会形成弧坑。凹陷的弧坑会减弱焊缝接头强度和产生应力集中而导致弧坑裂纹。 避免弧坑的方法是当电弧移至焊缝终端时，焊丝端部做圆圈运动，直至填满弧坑后再拉断电弧；也可回焊一小段后收弧。

++ 焊接过程中，发现缺陷（如气孔、夹渣等）时，应立即停止施焊。须彻底清除缺陷，继续焊接；若缺陷严重应经工艺人员同意，方可继续焊接。严禁不经任何处理措施，在缺陷处敷焊。

++ 采用火焰矫正时，严禁在同一部位重复加热，防止钢材金相组织和机械性能变化。高强度钢（≥700Mpa）结构件一般不允许采用火焰加热法矫正。重要件，严禁使用水冷、风冷等急速冷却的方法，也不允许在同一部位进行造成拉、压应力的反复矫正。

2.3.2 对接平焊

++ 焊前必须在焊缝两端点焊好引（收）弧板，引（收）弧面应不高于焊接平面1mm，引、收弧的位置以距焊缝始未端不少于20mm为宜，如图所示；去除引、熄弧板严禁锤击敲打卸除，可在接头两端近处采用气割、并用砂轮将边缘磨平。

++ 打底焊

电弧始终在坡口内作小幅度横向摆动，并在坡口两侧稍作停留，使熔孔直径比间隙大0.5～1mm，焊接时要仔细观察熔孔，并根据间隙和熔孔直径的变化调整横向摆动幅度和焊接速度，尽可能维持熔孔直径不变，以保证获得宽窄和高低均匀的反面焊缝。 依靠电弧在坡口两侧的停留时间，保证坡口两侧熔合良好，使打底焊道两侧与坡口结合处稍下凹，焊道表面保持平整。打底焊时，要严格控制喷嘴的高度，电弧应在坡口底部2～3mm处燃烧，保证打底层不超过4mm。

++ 填充、盖面焊

填充焊前，应先清除打底焊道或坡口表面的飞溅，熔渣，并用角向砂轮机打磨掉焊道上局部过高部分的焊肉。填充焊时，应注意掌握填充焊道的厚度，保证盖面时前一层的焊缝表面略低于工件表面1.5～2mm（这样盖面焊缝可以做到趾端平滑，成形美观）填充焊时不得烧熔棱边。

盖面焊时保持喷嘴的高度，特别注意观察熔池边缘，熔池边缘必须超过坡口上表面棱边0.5～1.5mm，并防止咬边。要求焊角更大时，需要采用三层或三层以上的焊接方法，

++ 当板厚较大时，需多层多道焊以控制单道焊缝的热输入。中低强度钢每层不超过6mm，700Mpa低合金钢每层不超过4mm，

++ 对接焊焊后要求打磨平整，余高0-1mm。

2.3.3 水平角焊

++ 水平角缝单道焊

水平角缝单道焊时，最大焊脚高度可达7～8mm。焊脚尺寸与板厚相对应，不同的焊脚高度时焊枪指向位置也应不同：焊脚小于5mm时，焊枪指向根部；焊脚大于5mm时，焊枪指向距根部1～2mm处。

++ 水平角缝多层焊

焊接第一层时，焊枪与立板夹角20-30°，并指向距根部2～3mm处。电流稍大，略有小幅度摆动，获得带有下淌倾向的不等脚长的焊道。然后焊第二层，焊枪指向第一层焊道的凹处，焊枪与立板夹角45-50°，根据情况采用直线法或小幅度摆动法。此时电流稍小，焊接速度稍快。例如，第一层焊接电流为225A～250A，则第二层时可为175A～200A。电弧电压由第一层的22V～25V降到19V～22V。这样最终可得到表面平滑的等脚长焊缝。

++ 当要求焊角更大时，需要采用三层或三层以上的焊接方法，焊角尺寸与层数、道数的关系见表3。其中第一层可按单道焊要领施焊，得到6mm～7mm焊脚。第二层，焊枪指向第一层焊道与底板的焊趾处，可采用直线或小幅度摆动焊接法。要注意水平板一侧达到所要求的焊脚尺寸，同时保证焊趾整齐美观。如果焊脚要求较小，为8mm～12mm时，第二层焊两道即可；如果焊脚尺寸为12mm～14mm，第二层需焊三道。

焊脚尺寸超过14mm时，应按以上要领进行三层以上的焊接。但应注意：焊接层数越多，热量累计越多，因而焊道易下淌。所以层数越多时，焊接电流和电弧电压都相应地减小，而焊接速度却要相应地增加。

焊角尺寸及层数、道数关系

2.3.4焊接参数

高强度结构钢在焊接时，必须注意焊接线能量所产生的热循环（即冷却时间）对焊接组织、熔敷金属以及母材热影响区在机械与力学性能方面所产生的不良影响。因此焊接时必须严格控制影响焊接线能量的各项参数。如：预热温度、焊接电流、焊接电压、焊接速度等。

++ 预热

施焊时环境温度应在10℃以上，当环境气温低于10℃或湿度高于85%， 一般板厚40-60mm的 预热温度在100-150℃，60mm以上的板材预热150-200℃ ，（其他板厚 10-40mm可以不需预热的，如要预热，可在工件焊缝区加热到50～80℃以后再焊接）

多层焊时应注意层间温度的控制，最高不超过200°，焊前要求预热的焊件，层间温度应不低于预热温度，若中途因故停止焊接，需重新预热焊接。异种钢板间的焊接按钢板间较低层间温度执行,但不低于预热温度。

注意： 预热范围为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍，且不小于100mm。定位焊和清根时应采用正常焊接时的预热温度，如果采用气焊枪预热，火焰芯应距工件表面50mm。

++ 焊接参数规范

不同的板厚，应采用不同的焊接线能量进行焊接（焊接线能量过大会使焊缝热影响区软化以及接头冲击韧性降低，线能量过小又易导致产生冷裂纹）。输入线能量计算：Q=0.85×U×I×60/1000V 其中Q=输入线能量（KJ/mm），U=电压（V），I=电流（A）V=焊接速度（mm/min）。

A: 中低强度钢采用φ1.2mm焊丝、80%Ar+20%CO2保护气体焊接角焊缝所推荐的工艺参数见表

中低强度钢角焊推荐工艺参数

B: 700Mpa低合金钢采用φ1.2mm焊丝、80%Ar+20%CO2保护气体焊接角焊缝所推荐的工艺参数推荐见（可根据焊缝成形和飞溅情况作微调）。

700Mpa钢角焊推荐工艺参数

C: 对接焊：对接焊坡口如图所示，每层不超过4mm，

（end）

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