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埋弧焊焊丝焊剂选配

1.2埋弧焊材料——焊丝、焊剂及选配

    焊丝和焊剂是埋弧焊的消耗材料，从普通碳素钢到高级镍合金多种金属材料的焊接都可以选用焊丝和焊剂配合进行埋弧焊接。

二者直接参与焊接过程中的冶金反应，因而它们的化学成分和物理性能不仅影响埋弧焊过程中的稳定性、焊接接头性能和质量，同时还影响着焊接生产率，因此根据焊缝金属要求，正确选配焊丝和焊剂是埋弧焊技术的一项重要内容。

1．2．1焊丝

    埋弧焊使用的焊丝有实心焊丝和药芯焊丝两类，生产中普遍使用的是实心焊丝，药芯焊丝只在某些特殊场合应用。

焊丝品种随所焊金属的不同而不同，目前已有碳素结构钢、低合金钢、高碳钢、特殊合金钢、不锈钢、镍基合金钢焊丝，以及堆焊用的特殊合金焊丝。

根据国家标准GB／T14957—1994、GB／T4241—1984焊接用钢丝的规定，表1、表2是典型的碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢锈钢焊丝的化学成分。

表1国产焊丝标准化学成分（GB/T14957——1994）[19]   注：

表中*号为加入量。

钢

种

牌号

化学成分（质量分数）（%）

C

Mn

Si

Cr

Ni

Mo

V

其他

S

P

用途

≤

碳

素

结

构

钢

H08

H08A

H08E

H08Mn

H08MnA

H15A

H15Mn

≤0.10

≤0.10

≤0.10

≤0.10

≤0.10

0.11～0.18

0.11～0.18

0.30～0.55

0.30～0.55

0.30～0.55

0.80～1.10

0.80～1.10

0.35～0.65

0.80～1.10

≤0.03

≤0.03

≤0.03

≤0.07

≤0.07

≤0.03

≤0.07

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

0.040

0.030

0.025

0.040

0.030

0.030

0.040

0.040

0.030

0.025

0.040

0.030

0.030

0.040

用于碳素钢的

电弧焊、气焊、

埋弧焊、电渣

焊和气体保护

焊等

合

金

结

构

钢

H10Mn2

H08Mn2Si

H08Mn2SiA

H10MnSi

H10MnSiMo

H10MnSiMoTiA

H08MnMoA

H08Mn2MoA

H10Mn2MoA

H08Mn2MoVA

H10Mn2MoVA

H08CrMoA

H13CrMoA

H18CrMoA

H08CrMoVA

H08CrNi2MoA

H30CrMoSiA

H10MoCrA

≤0.12

≤0.11

≤0.11

≤0.14

≤0.14

0.08～0.12

≤0.10

0.06～0.11

0.08～0.13

0.06～0.11

0.08～0.13

≤0.10

0.11～0.16

0.15～0.22

≤0.10

0.05～0.10

0.25～0.35

0.10

1.50～1.90

1.70～2.10

1.80～2.10

0.80～1.10

0.90～1.20

1.00～1.30

1.20～1.60

1.60～1.90

1.70～2.00

1.60～1.90

1.70～2.00

0.40～0.70

0.40～0.70

0.40～0.70

0.40～0.70

0.50～0.85

0.80～1.10

0.40～0.70

≤0.07

0.65～0.95

0.65～0.95

0.60～0.90

0.70～1.10

0.40～0.70

≤0.25

≤0.25

≤0.40

≤0.25

≤0.40

0.15～0.35

0.15～0.35

0.15～0.35

0.15～0.35

0.10～0.30

0.90～1.20

0.15～0.35

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

0.80～1.10

0.80～1.10

0.80～1.10

1.00～1.30

0.70～1.00

0.80～1.10

0.45～0.65

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

1.40～1.80

≤0.30

≤0.30

—

—

—

—

0.15～0.25

0.20～0.40

0.30～0.50

0.50～0.70

0.60～0.80

0.50～0.70

0.60～0.80

0.40～0.60

0.40～0.60

0.15～0.25

0.50～0.70

0.20～0.40

—

0.40～0.60

—

—

—

—

—

—

—

—

—

0.06～0.12

0.60～0.12

—

—

—

0.15～0.35

—

—

—

—

—

—

—

—

Ti0.05～0.15

Ti0.15（*）

Ti0.15（*）

Ti0.15（*）

Ti0.15（*）

Ti0.15（*）

—

—

—

—

—

—

—

0.040

0.040

0.030

0.030

0.030

0.025

0.030

0.030

0.030

0.030

0.030

0.030

0.030

0.025

0.030

0.025

0.025

0.030

0.040

0.040

0.030

0.040

0.040

0.030

0.030

0.030

0.030

0.030

0.030

0.030

0.030

0.030

0.030

0.025

0.030

0.030

表2国产不锈钢焊丝标准化学成分（GB4241——1984）[19]

类别

牌号

化学成分（质量分数）（%）

C

Si

Mn

P

S

Ni

Cr

Mo

其他

奥

氏

体

型

H0Cr21Ni10

H00Cr21Ni10

H1Cr24Ni13

H1Cr24Ni13Mo2

H1Cr26Ni21

H0Cr26Ni21

H0Cr19Ni12Mo2

H00Cr19Ni12Mo2

H00Cr19Ni12Mo2Cu2

H0Cr20Ni14Mo3

H0Cr20Ni10Ti

H0Cr20Ni10Nb

H1Cr21Ni10Mn6

≤0.06

≤0.03

≤0.12

≤0.12

≤0.15

≤0.08

≤0.08

≤0.03

≤0.03

≤0.06

≤0.06

≤0.08

≤0.10

≤0.60

≤0.60

≤0.60

≤0.60

0.2～0.59

≤0.60

≤0.60

≤0.60

≤0.60

≤0.60

≤0.60

≤0.60

0.20～0.60

1.00～2.50

1.00～2.50

1.00～2.50

1.00～2.50

1.00～2.50

1.00～2.50

1.00～2.50

1.00～2.50

1.00～2.50

1.00～2.50

1.00～2.50

1.00～2.50

5.00～7.00

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

≤0.20

9.00～11.00

9.00～11.00

12.00～14.00

12.00～14.00

20.00～22.50

20.00～22.50

11.00～14.00

11.00～14.00

11.00～14.00

13.00～15.00

9.00～10.50

9.00～11.00

9.00～11.00

19.50～22.00

19.50～22.00

23.00～25.00

23.00～25.00

25.00～28.00

25.00～28.00

18.00～20.00

18.00～20.00

18.00～20.00

18.50～20.50

18.50～20.50

19.00～21.50

20.00～22.00

—

—

—

2.00～3.00

—

—

2.00～3.00

2.00～3.00

2.00～3.00

3.00～4.00

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

Cu1.00～2.50

—

Ti9×C%～1.00

Nb10×C%～1.00

—

铁素

体型

H0Cr14

H1Cr17

<0.06

≤0.10

0.30～0.70

≤0.50

0.30～0.70

≤0.60

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.30

≤0.60

—

13.00～15.00

15.50～17.00

—

—

—

—

马氏

体型

H1Cr13

≤0.12

≤0.50

≤0.60

≤0.30

≤0.30

—

11.50～13.50

—

—

H1Cr5Mo

≤0.12

0.15～0.35

0.40～0.70

≤0.30

≤0.30

≤0.30

4.00～6.00

0.40～0.60

—

   焊丝牌号的字母“H”表示焊接实心焊丝。

字母“H”后面的数字表示碳的质量分数。

化学元素符号及后面的数字表示该元素大致的质量分数值。

当元素的含量w（Me）小于1％时，元素符号后面的1省略。

有些结构钢焊丝牌号尾部标有“A”或“E”字母，“A”为优质晶，即焊丝的硫、磷含量比普通焊丝低；“E”表示为高级优质晶，其硫、磷含量更低。

   表3为国产钢焊丝标准直径及允许偏差。

焊丝直径的选择依用途而定，手工埋弧焊用焊丝较细，一般为φ1.6～2.4mm，自动埋弧焊时一般使用φ3～6mm的焊丝。

各种直径的普通钢焊丝埋弧焊时，使用的电流范围如表4所示。

一定直径的焊丝，使用的流有一定范围，使用电流越大，熔敷率越高。

而同一电流使用较小直径的焊丝，可获得加焊缝熔深、减小熔宽的效果，当工件装配不良时，宜选用较粗的焊丝。

最好镀铜，镀铜层既可起防锈作用，又可改善焊丝与导电嘴的接触状况。

但抗腐蚀和核反应堆材料焊接用的焊丝是不允许镀铜的。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表3钢焊丝直径及其允许偏差（单位：

mm）

焊丝直径

0.4  0.6  0.8

1.0  1.2  1.6

2.0  2.5  3.0

3.2  4.0

5.0  6.0

6.5  7.0

8.0  9.0

允

许

偏

差

普通

精度

－0.07

－0.12

－0.16

－0.20

较高

精度

－0.04

－0.06

－0.08

－0.10

表4各种直径普通钢焊丝埋弧焊使用的电流范围

焊丝直径／mm

1.6

2.0

2.5

3.0

4.0

5.0

6.0

电流范围／A

115-500

125-600

150-700

200-1000

340—1100

400—1300

600—1600

   为了使焊接过程稳定进行并减少焊接辅助时间，焊丝通常用盘丝机整齐的盘绕在焊丝盘上，按照国家标准（GBl300—1977）规定，每盘焊丝应由一根焊丝绕成，焊丝盘的内径和重量如表5所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表5钢焊丝的焊丝盘内径和重量

焊丝直径／mm

焊丝盘内径／mm

每盘重量／kS（不小于）

碳素结构钢

合金结构钢

不锈钢

1.6～2．0

250

15.0

10.0

6.0

2.5～3．5

350

30.0

12.0

8.0

4.0～6．0

500

40.0

15.0

10.0

6.5～9．0

500

40.0

20.0

12.0

1．2．2  焊剂

    埋弧焊焊剂在焊接过程中起隔离空气、保护焊缝金属不受空气侵害和参与熔池金属冶金反应的作用。

（1）焊剂的分类埋弧焊焊剂除按用途分为钢用焊剂和有色金属用焊剂外，通常按制造方法、化学成分、化学性质、颗粒结构等分类，如表6所示。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表6焊剂的分类

（2）焊剂的型号和牌号的编制方法

     1）焊剂的型号焊剂的型号是按照国家标准划分的，我国的现行GB5293—1999《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》中规定：

焊剂型号划分原则是依据埋弧焊焊缝金属的力学性能。

    焊剂型号的表示方法如下：

    尾部的“H×××”表示焊接试板时与焊剂匹配的焊丝牌号，按GBl300—1977《焊接用钢丝》的规定选用。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表7焊接型号中的第一位数字的含义

×1

抗拉强度σb/MPa

屈服点σs/MPa

伸长率δ（％）

3

410～550

≤303

≤22.0

4

140～550

≤330

≤22.0

5

480～650

≤437

≤22.0

表8焊剂型号中第三位数字的含义

×3

0

1

2

3

4

5

6

实验温度/℃

－

0

-20

-30

-40

-50

-60

   举例：

HJ403一H08MnA，表示为埋弧焊用焊剂，采用H08MnA焊丝按照GB／T5293—1985所规定的焊接工艺参数焊接试板，其试样状态为焊态时焊缝金属的抗拉强度为410～550MPa，屈服点不小于330MPa，伸长率不小于22％，在一30℃时冲击吸收功不小于27J。

（2）焊剂的牌号  通用的焊剂统一牌号在形式上与焊剂型号相同，但是牌号中数字的含义与焊剂型号是不相同的。

因此在使用中极易混淆，应当特别引起注意。

1.2埋弧焊材料——焊丝、焊剂及选配

    国产焊剂牌号、成分及使用范围，见表12、表13所示。

    　　　　　　　　　　　　　　　　　表12国产熔炼型埋弧焊剂牌号、成分及其应用范围[18]

牌号①

成分类型

组成成分（质量分数）（%）

用途

配用焊丝

适用电

源种类

SiO2

CaF2

CaO

MgO

Al2O3

MnO

FeO

K2O+Na2O

S

P

其他

HJ130

无锰高硅低氟

35～40

4～7

10～18

14～19

12～16

—

0～2

—

≤0.05

≤0.05

TiO2

7～11

低碳钢、低合钢

H10Mn2

交直流

HJ131

无锰高硅低氟

34～38

2.5～4.5

48～55

—

6～9

—

≤1.0

1.5～3.0

≤0.05

≤0.08

—

镍基合金（薄板）

Ni基焊丝

交直流

HJ150

无锰中硅中氟

2～123

25～33

3～7

9～13

28～32

—

≤1.0

3

≤0.08

≤0.08

—

轧锟堆焊

2Cr13

直流

HJ172

无锰低硅高氟

3～6

45～55

2～5

—

28～35

1～2

≤0.8

3

≤0.05

≤0.05

ZrO22～4

NaF2～3

高铬铁素体钢

相应钢种焊丝

直流

HJ173

无锰低硅高氟

≤4

45～58

13～20

—

22～33

—

≤1.0

—

≤0.05

≤0.04

ZrO224

锰、铝高合金钢

相应钢种焊丝

直流

HJ230

低锰高硅低氟

40～46

7～11

8～14

10～14

10～17

5～10

≤1.5

—

≤0.05

≤0.05

—

低碳钢、低合钢

H08MnA，H10Mn2

交直流

HJ250

低锰中硅中氟

18～22

23～30

4～8

12～16

18～23

5～8

≤1.5

3

≤0.05

≤0.05

—

低合金高强度钢

相应钢种焊丝

直流

HJ251

低锰中硅中氟

18～22

23～30

3～6

14～17

18～23

7～10

≤1.0

—

≤0.08

≤0.05

—

珠光体耐热钢

Cr-Mo钢焊丝

直流

HJ253

低锰中硅中氟

20～24

24～30

—

13～17

12～16

6～10

≤1.0

—

≤0.08

≤0.05

TiO22～4

低合金高强度钢（薄板）

相应钢种焊丝

直流

HJ260

低锰高硅中氟

29～34

20～25

4～7

15～18

19～24

2～4

≤1.0

—

≤0.07

≤0.07

—

不锈钢，轧锟堆焊

不锈钢焊丝

直流

HJ330

中锰高硅低氟

44～48

3～6

≤3

16～20

≤4

22～26

≤1.5

1

≤0.08

≤0.08

—

重要低碳钢及低合钢

H08MnA，H10Mn2

交直流

HJ350

中锰中硅中氟

30～35

14～20

10～18

—

13～18

14～19

≤1.0

—

≤0.06

≤0.07

—

重要低合金高强度钢

Mn-MoMn-Si及含

Ni高强度钢焊丝

交直流

HJ430

高锰高硅低氟

38～45

5～9

≤6

—

≤5

38～47

≤1.8

—

≤0.10

≤0.10

—

重要低碳钢及低合钢

H08A，H08MnA

交直流

HJ431

高锰高硅低氟

40～44

3～6.5

≤5.5

5～5.7

≤4

34.5～38

≤1.8

—

≤0.10

≤0.10

—

重要低碳钢及低合钢

H08A，H08MnA

交直流

HJ433

高锰高硅低氟

42～45

24

≤4

—

≤3

14～47

≤1.8

0.3～0.5

≤0.15

≤0.10

—

低碳钢

H08A

交直流

①国家标准GB/T5293-1999、GB/T12470-1999规定熔炼焊剂型号标注方法为：

HJ×1×2×3H×××，其中×1表示焊缝金属的拉身力学性能；×2表示拉身和冲击试样的状态；×3表示焊缝金属冲击吸收功不小于27J的最低试验温度；H×××表示可配用焊丝牌号。

但生产厂商的牌号是按成分类型区分的，即HJabc中，a表示含锰量；b表示含硅含氟量；c表示同类不同牌号，实际中应注意辨明。

　　　　　　　　　　　　　表13国产烧结焊剂牌号、成分及其使用范围[18]

牌号

渣系类别

碱度

主要成分（质量分数）（%）

配用焊丝

用途

使用电

源种类

SiO2+TiO2

CaO+MgO

Al2O3+MnO

CaF2

S

P

SJ101

氟碱

1.8

25

30

25

2.0

≤0.06

≤0.08

H08MnA，H08MnMoA

H08Mn2MoA，H10Mn2

多层焊、多丝焊、

窄间隙双单焊

AC、DCRP

SJ102

3.5

10～15

35～45

15～25

20～30

DCRP

SJ104

2.7

30～35

20～25

20～25

20～25

H08Mn2，H08MnMoTi

H08MnA

SJ105

2.0

16～22

30～34

18～20

18～25

AC、DCRP

SJ301

硅钙

1.0

25～35

20～30

25～40

5～15

H08A，H08MnA

H08MnMoA

多层焊、多丝

焊双单焊

DCRP

SJ302

1.1

20～25

20～25

30～40

8～20

SJ401

硅锰

<1

45

10

40

—

H08A

常规单丝焊

SJ402

0.7

35～45

40～50

5～15

—

薄板较高速焊

SJ403

—

≥45

≥20

≥20

—

≤0.04

≤0.04

H08A

耐磨堆焊

SJ501

铝钛

0.5～0.8

25～40

45～60

≤10

—

≤0.06

≤0.08

H08A，H08MnA，H08MnMoA

多丝高速焊

SJ502

<1

45

30

10

5

H08A

薄板较高速焊

SJ503

0.7～0.9

25～35

45～60

—

≤17

H08A，H08MnA

常规单丝焊

SJ601

其他

1.8

5～10

30～40

6～10

40～50

≤0.06

≤0.06

H00Cr21Ni10，H0Cr21NiTi

多道焊不锈钢

SJ604

1.8

5～8

30～35

4～8

40～50

SJ641

2.0

20～25

20～22

15～20

20～25

CHF602

3.0～3.2

（SiO2）

8～12

（MgO）

24～30

（Al2O3）

8～12

20～25

（BaCO3）38～21

H08MnNiMoA，H10Cr2Mo1A

厚壁压力容器

DCRP

CH603

2.3～2.7

（SiO2）

6～10

（MgO）

22～28

18～23

15～20

（CaCO3）20～24

H13Cr2Mo1A，H11CrMoA

H04Ni13A，H08Mn2Ni2A

Cr-Mo钢

Ni钢

AC、DCRP

（3）焊剂质量要求

     1）焊剂应具有良好的冶金性能  在焊接时配合适当的焊丝及合理的焊接工艺，焊缝金属应能得到适宜的化学成分及良好的力学性能，以及较强的抗气孔、抗裂纹的能力。

     2）焊剂应具有良好的工艺性能  焊接过程中电弧燃烧稳定，熔渣具有适宜的熔点、粘度和表面张力。

焊缝表面成形良好、