20钢管化学成分

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表1 20钢管化学成分

元 素

C Si Mn S P

含量(%) 0.22～0.23 0.21～0.22 0.50～0.51 0.028～0.029 0.01～0.014

表2 焊材化学成分(%)

牌号

ER49-1

C ≤0.11

Si 0.65～0.95 0.038～0.034 0.79～0.88 0.653 0.16

Mn 1.80～2.10 0.46 1.88～1.94 1.57 0.43

S ≤0.030 0.024～0.035 0.011～0.017 0.024 0.010

P ≤0.030

Cr ≤0.20 0.02～0.021 ≤0.15 / /

Ni / 0.029～0.043 ≤0.20 / /

Cu / 0.074～0.077 / / /

H08A 0.10 0.09～0.11

0.01 0.014～0.016 0.038 0.019

H08Mn2Si

TIG-J50 0.107 E4303

0.08

表3 20钢管机械性能 参量 σb(MPa)

σs(MPa)

δ8(%)

数值 412.4～470.4 264.6～371.6 29～37

表4 E4303焊条机械性能 参量 σb(MPa) σ0.2(MPa) δ5(%)

数值

470

390

AKv(J)-20℃

28.2 86.84、76平均82

焊接工艺参数和无损探伤、机械性能试验结果分别见表5、表6、表7。

表5 焊接试验工艺参数



焊 接 工 艺 参 数

接头型式和层次

分

焊组

道

焊接

电源 极性

焊接

直径

焊焊接接电电

方法

材料

焊接速度

线能量 (kJ/cm)

(mm) 流压(cm/min)

(A) (V) 1.6 85 12 2.5 80 22

5 6 4.8 6 6

20钢管：D57×5mm水平

固定

1 1

TIG 正

接



H08A E4303

12.2 21.1 12.8 21.1 13.5

2 SMAW 1

2

TIG 正H08Mn2Si

1.6 85 12

接

正接

E4303

2.5 80 22

2 SMAW

3

1

TIG

TIG-J50 2.5 90 15


2 1

SMAW



E4303 H08A E4303

2.5 90 23 6 20.7

20钢管：D57×5mm垂直

固定

4

TIG 正

接



1.6 85 12 2.5 85 22

8 11 5 10.6 8 10

7.65 10.2 12.2 10.6 10.13 10.56

2-3 SMAW 1

TIG 正H08Mn2Si 1.6 85 12

接



5 2-3 SMAW

6

1

E4303

2.5 85 22 2.5 90 15 2.5 80 22

TIG 正TIG-J50

接



E4303

2-3 SMAW

表6 RT探伤结2.5果

分组号 缺陷性质 判定级别

1 2 3 4 5 6

多点气孔 Ⅰ、Ⅱ 夹 渣 无 多点气孔

无 夹 渣

Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ

表7 机械性能试验

拉力试验值

弯曲试验结果 90°面弯

90°背弯

分组号

δb(MPa)

1

2 3 4 5 6



461.1、452.1 无裂纹合格 无裂纹合格 480、480 无裂纹合格 无裂纹合格 460、450 无裂纹合格 无裂纹合格 460.8、450.2 无裂纹合格 无裂纹合格 485、495 无裂纹合格 无裂纹合格 430、445 无裂纹合格 无裂纹合格

2 现场焊接

我们在施工现场进行手工钨极氩弧焊打底焊接低碳钢管时，曾采用过H08(或H08A)、H08Mn2Si、TIG-J50及ER705-3和瑞典OK焊丝，十多年的应用经验表明，没有发生焊接质量事故，焊缝能够满足设计和使用要求。不同焊丝的差别主要是：使用H08A焊丝TIG打底时，焊缝根部容易产生气孔，焊缝成型差；使用H08Mn2Si和TIG-J50焊丝打底时，焊缝成型好，易于手工操作，气孔很少，焊缝质量容易保证。由于


H08Mn2Si是国内生产的埋弧焊焊丝，容易采购，H08Mn2Si焊丝在手工钨极氩弧焊打底中得到广泛应用。



3 分析

手工钨极氩弧焊打底所选用的焊丝，除应满足机械性能要求外，还应具有良好的可操作性并且不产生缺陷。从焊接工艺试验的机械性能可以看出，H08Mn2Si焊丝打底焊缝的抗拉强度均比其原焊丝的较高；从无损探伤和现场手工焊接操作性上看，H08A焊丝打底容易产生气孔，且焊缝成型差；从化学成分的Mn、Si元素含量看，H08Mn2Si元素和ER49-1相当，TIG-J50次之，H08A最低。

经过对比分析可以认为，采用H08A焊丝TIG打底焊产生气孔、成型差的原因，关键在于其Mn、Si元素的含量。焊缝中Mn、Si是主要合金化元素，同时也是一种较好的脱氧剂，Si脱氧能力比Mn要强，Mn和Si都能减少焊缝金属中的氧含量，改善焊缝金属的性能，防止气孔产生；另外，Mn可以提高焊缝的强度和韧性，而Si含量过多时，将会使焊缝金属的塑性和韧性降低。因此，必须使焊缝材料保持适当的Mn/Si比值，该比值愈高，焊缝金属的韧性愈好，一般认为Mn/Si＜2对焊缝韧性不利。



4 结论

采用手工钨极氩弧焊工艺进行低碳钢打底焊，选用H08(或H08A)焊丝是不合适的，施工中选用H08Mn2Si、TIG-J50、ER49-1是可行的。在目前生产TIG-J50和ER49-1焊丝的厂家较少的情况下，进行手工钨极氩弧焊打底焊接低碳钢选用H08Mn2Si焊丝是合理的。我们经过十多年的应用，没有发现因焊丝强度较高，导致焊缝的淬硬倾向，而产生延迟裂纹等焊接质量事故。

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