第10讲 焊接材料.docx

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第10讲焊接材料

焊接材料简介

焊接材料是焊接时使用的形成熔敷金属的填充材料、保护熔融金属不受氧化氮化的保护材料、协助熔融金属凝固成形的衬垫材料等等。

包括焊条、焊丝、电极、焊剂、气体、衬垫等。

（1）焊条

焊条由焊芯和药皮组成。

手工焊条电弧焊时，焊条焊芯既是电极，又是填充金属。

1）常用焊条类型及其特点

焊条药皮类型主要有6种，其特点如下：

①低氢型焊条：

——药皮主要由碳酸盐及氟化物等碱性物质组成的碱性焊条，可分为低氢钠型（型号为EXX15碱性，只能用直流电源）和低氢钾型（型号为EXX16碱性，也可以是钛型或钛钙型，可交直流两用）两种。

正确使用时，熔敷金属中的扩散氢的含量低，其冲击韧性和塑性较好。

这类焊条熔渣流动性好，焊接工艺性一般，焊波较粗，飞溅稍大，电弧较短，熔深较深，脱渣一般，适于全位置焊接。

一般用直流电源。

是压力容器用得最多的一种焊条。

②钛钙型焊条：

——（型号为EXX03）药皮中含有质量分数为30%以上氧化钛（金红石或钛白粉）及适量的（质量分数＜20%）的钙和镁碳酸盐矿石的酸性焊条。

这类焊条熔渣流动性好，电弧较稳定，熔深一般，脱渣容易，飞溅少，焊波美观，适于全位置焊接，电源可为交直流。

属于钛钙型焊条的还有铁粉钛钙型（型号为EXX23）。

③钛铁矿型焊条：

——（型号为EXX0l）药皮中含有质量分数为30%以上钛铁矿一定量的碳酸盐的酸性焊条。

这类焊条熔渣流动性良好，电弧稍强，熔深较深，烙渣覆盖良好，脱渣容易，飞溅一般，焊波整齐，适于全位置焊接，可交直流两用。

④高钛型焊条：

——药皮中以氧化钛为主要组成物，其质量分数≥35％的酸性焊条，可分为高钛钠型（型号为EXX12）和高钛钾型（型号为EXX13）两种。

这类焊条电弧稳定，引弧容易，熔深较浅、熔渣覆盖良好、焊波美观、脱渣容易、飞溅少，适于全位置焊接，可交直流焊接。

但熔敷金属的塑性和抗裂性较差。

EXX14、EXX24是铁粉钛型焊条，后者比前者铁粉量更多些。

⑤高纤维素型焊条：

——药皮中含有多量有机物的酸性焊条。

可分为高纤维素钠型（型号为EXX10）和高纤维素钾型（型号为EXX11）两种。

纤维素含量约占药皮总量的20%～30%。

这类焊条的纤维素产生大量气体保护熔敷金属，电弧吹力强，熔深深，熔化速度快，脱渣少，飞溅一般，适于全位置焊接，尤其是立焊和仰焊，也可向下焊，可交直流两用。

⑥氧化铁型焊条：

——（型号为EXX20、EXX22，20不适用于薄板焊接，而22适用于薄板焊接）药皮中含有多量氧化铁及二氧化硅组成物的酸性焊条。

这类焊条熔化速度快，焊接生产率高，电弧稳定，引弧容易，熔深较深，飞溅稍多，最适合中厚板平焊，立焊和仰焊的操作性能较差，熔敷金属抗裂性较好，可交直流两用。

2）国产焊条的分类

一般有三种分类方法：

按焊条用途分（即按《焊接材料产品样本》分类）

①结构钢焊条，以“结”字或“J”表示；

②钼和铬钼耐热钢焊条，以“热”字或“R”表示；

③不锈钢焊条，以“铬”和“奥”字或“G”或“A”表示；

④堆焊焊条，以“堆”字或“D”表示；

⑤低温钢焊条，以“温”字或“W”表示；

⑥铸铁焊条，以“铸”字或“Z”表示；

⑦镍及镍合金焊条，以“镍”或“Ni”表示；

⑧铜及铜合金焊条，以“铜”或“T”表示；

⑨铝及铝合金焊条，以“铝”或“L”表；

⑩特殊用途焊条，以“特”或“TS”表示。

按焊条药皮熔化后熔渣性质分：

①酸性焊条；

②碱性焊条。

按药皮的类型分类见表8.2。

表8.2焊条药皮类型

牌号

药皮类型

焊接电源

牌号

药皮类型

焊接电源

××0

不规定的类型

不规定

××5

纤维素型

交流或直流

××1

氧化钛型

交流或直流

××6

低氢型

交流或直流

××2

氧化钛钙型

交流或直流

××7

低氢型

直流

××3

钛铁矿型

交流或直流

××8

石墨型

交流或直流

××4

氧化铁型

交流或直流

××9

盐基型

直流

3）结构钢焊条牌号

结构钢焊条牌号的表示

表8.3结构钢焊条焊缝强度等级

牌号

焊缝金属抗拉强度等级Mpa（kgf/mm2）

焊缝金属屈服强度等级Mpa（kgf/mm2）

J42×

420（43）

330（34）

J50×

490（50）

410（42）

J55×

540（55）

440（450）

J60×

590（60）

530（54）

J70×

690（70）

590（60）

J75×

740（75）

640（65）

J80×

780（80）

690（70）

J85×

830（85）

740（75）

J90×

880（90）

780（80）

J10×

980（100）

880（90）

表8.4焊条特殊用途符号

特殊用途符号

含义

特殊用途符号

含义

G

管道焊接（只有J422G）

RH

高韧性超低氢

X

立向下焊

GH

有较高低温韧性低氢

GM

盖面

Z

重力

R

高韧性

D

底层焊

XG

管子用立向

H

超低氢

GR

低温高韧性

DF

低尘

CuP

焊接铜磷钢用

LMA

耐吸潮

Fe

铁粉焊条

4）钼钢和铬钼耐热钢焊条牌号

钼钢和铬钼耐热钢焊条牌号的表示：

表8.5耐热钢焊条化学成份等级

牌号

焊缝主要化学成份Cr（%）等级

焊缝主要化学成份Mo（%）等级

热1××

——

0.5

热2××

0.5

0.5

热3××

1—2

0.5—1

热4××

2.5

1

热5××

5

0.5

热6××

7

1

热7××

9

1

热8××

11

1

5）不锈钢焊条牌号

不锈钢焊条牌号表示：

表8.6不锈钢焊缝金属化学成份等级

牌号

焊缝金属主要化学成份Cr（%）组成等级

焊缝金属主要化学成份Ni（%）组成等级

G2××

13

G3××

17

——

A0××

（C含量≤0.04%超低碳）

A1××

18

8

A2××

18

12

A3××

25

13

A4××

25

20

A5××

16

25

A6××

15

35

A7××

铬锰氮不锈钢

A8××

18

18

A9××

待发展

6﹚焊条型号和焊条牌号的对应关系

焊条型号是国家标准中规定的焊条编号，牌号是原国家机械工业委员会在“焊接材料产品样本”中统一规定的焊条行业编号。

它们之间差别在于，牌号中没有区别焊接位置的编号。

型号和牌号之间的对应关系见表8.7。

表8.7国标焊条型号与焊条牌号对照

国家标准

焊接材料产品样本

焊条大类﹙按化学成分分﹚

焊条大类﹙按用途分﹚

标准号

名称

代号

类别

名称

代号

字母

汉字

GB5117-95

碳钢焊条

E

1

J

结

GB5118-95

低合金钢焊条

E

1

结构钢焊条

J

结

2

钼和铬钼耐热钢焊条

R

热

3

低温钢焊条

W

温

GB983-85

不锈钢焊条

E

4

不锈钢焊条

G

铬

A

奥

GB984-85

堆焊焊条

ED

5

堆焊焊条

D

堆

——

——

—

6

铸铁焊条

Z

铸

——

——

—

7

镍及镍合金焊条

Ni

镍

GB3670-83

铜及铜合金焊条

TCu

8

铜及铜合金焊条

T

铜

GB3669-83

TAI

9

铝及铝合金焊条

L

铝

——

——

—

10

特殊用途焊条

TS

特殊

7﹚碳钢焊条型号编号方法

表8.8焊条型号关于焊接位置、药皮类型、焊接电流种类的含义

焊条型号

第三位数字代表的

焊接位置

第三、第四位数字组合代表的

药皮类型

焊接电流种类

E××00

各种位置

﹙平、立、横、仰﹚

特殊型

交流、直流正、反接

E××01

钛铁矿型

E××03

钛钙型

E××10

高纤维素型

直流反接

E××11

高纤维素钾型

交流或直流反接

E××12

高钛钠型

交流或直流正接

E××13

高钛钾型

交流或直流正、反接

E××14

铁粉钛型

交流或直流正、反接

E××15

低氢钠型

直接反接

E××16

低氢钾型

交流或直流反接

E××18

铁粉低氢型

交流或直流反接

E××20

平角焊

氧化铁型

交流或直流反接

E××22

平

交流或直流正、反接

E××23

平、平角焊

铁粉钛钙型

交流或直流正、反接

E××24

铁粉钛型

交流或直流正、反接

E××27

铁粉氧化铁型

交流或直流正接

E××28

铁粉低氧型

E××48

平、立、仰、立向下

铁粉低氢型

交流或直流反接

8﹚不锈钢焊条型号表示方法

不锈钢焊条型号表示方法与碳钢焊条的表示方法基本一样，不同的是“E”后面的一组数字不是表示强度，而是表示不锈钢的化学成分。

常用不锈钢焊条型号GB/T983-1995与GB983-1985的对照表如下：

表8.9不锈钢焊条型号新旧标准对照

GB/T983-1995

GB983-1985

GB/T983-1995

GB983-1985

E308

E019-10

E310

E2-26-21

E308L

E00-19-10

E316

E0-18-12MO2

E309

E1-23-13

E316L

E00-18-12MO2

E309L

E00-23-13

E347

E019-10Nb

﹙2﹚焊丝

1﹚焊丝的种类

实心焊丝是从金属线材直接拉拔而成的焊丝。

药芯焊丝是将薄钢带卷成圆形钢管或异形钢管的同时，在其中填满一定成份的药粉，经拉制而成的焊丝。

2﹚实芯焊丝牌号编制方法

3﹚药芯焊丝牌号编制方法

表8.10药芯焊丝牌号中保护方法的含义

牌号

焊接时的保护方法

YJ××—1

气保护

YJ××—2

自保护

YJ××—3

气保护自保护两用

YJ××—4

其它保护形式

﹙3﹚钨极

钨极和焊条或埋弧焊、电渣焊、熔化极气体保护的焊丝都是电极，但它是不熔化为填充金属的电极。

钨的熔点为3410℃，沸点为5900℃，是常见金属中最高的，因而是不熔极电弧的最合适的电极材料。

钨极有纯钨、钍钨、铈钨三种。

纯钨极电子逸出功大，电子发射能力差，要求空载电压高，承载电流能力小，目前基本不用。

钍钨极加入氧化钍可降低电子逸出功，提高电子发射能力，可降低空载电压，改善引弧性能和稳弧性能，增大电流许用范围。

但有微量放射性。

牌号有WHh-10﹙含ThO21.0%~1.5%﹚和WHh-15﹙含ThO21.5%~2.0%﹚

铈钨极加入少量氧化铈，比钍钨极更易引弧，电弧损耗更少，放射性剂量也低得多，是目前应用最多的钨极。

牌号为Wce-20﹙含CeO22.0%﹚

﹙4﹚焊剂

埋弧时、电渣焊都用焊剂。

常用焊剂有熔炼焊剂和烧结焊剂。

1﹚熔炼焊剂牌号表示方法

表8.11熔炼焊剂牌号与硅、氟量

牌号

焊剂类型

二氧化硅Si02﹙%﹚

氟化钙CaF2﹙%﹚

HJ×1×

低硅低氟

<10

<10

HJ×2×

中硅低氟

10-30

<10

HJ×3×

高硅低氟

>30

<10

HJ×4×

低硅中氟

<10

10-30

HJ×5×

中硅中氟

10-30

10-30

HJ×6×

高硅中氟

>30

10-30

HJ×7×

低硅高氟

<10

>30

HJ×8×

中硅高氟

10-30

>30

HJ×9×

其他

表8.12熔炼焊剂牌号与氧化锰含量

牌号

焊剂类型

氧化锰Mn0含量﹙%﹚

HJ1××

无锰

<2

HJ2××

低锰

2~5

HJ3××

中锰

15~30

HJ4××

高锰

>30

2﹚烧结焊剂牌号表示方法

焊剂其作用相当于焊条的药皮，它的作用如下：

①保护熔池，防止空气中氧、氮等气体侵入；

②具有脱氧与合金化作用，与焊丝配合可得到所需成分和性能的焊缝金属；

③使焊缝成形良好；

④使熔敷金属的冷却速度减慢，减少气孔、夹渣等缺陷产生；

⑤防止飞溅，减少损失，提高熔敷系数。

熔炼焊剂主要由矿物熔炼后成玻璃状再碎成一定粒度的颗粒，制造时耗能多，焊剂中不能加入脱氧剂和合金剂，但颗粒强度高，不易粉化，耐潮性较好。

烧结焊剂由药粉加粘结剂拌好后造粒烧结而成。

制造时耗能较少，焊剂中可加入脱氧剂和合金剂，有利于提高焊缝质量和性能，但颗粒强度低，易粉化，耐潮性不好。

﹙5﹚中外常用焊条、焊剂对照

表8.13常用焊条、焊剂牌号对照及烘焙要求

牌号

符合（相当）下述标准的焊条型号

烘干温度

（℃）

保温时间

（小时）

GB

AWS

JIS

J442

E4303

D4303

150

1-2

J427

E4315

E6015

350-400

1-2

J502

E5003

D5003

150

1-2

J507

E5015

E7015

D5015

350-400

1-2

A132

E347-16

E347-16

D347-16

150

1-2

A137

E347-15

E347-15

350-400

1-2

A302

E309-16

E309-16

D309-16

150

1-2

A307

E309-15

E309-15

350-400

1-2

HJ350

HJ402-H10Mn2

F6A0-EH14

YSF43-W41

250-350

2

HJ250G

250-350

2

HJ431

HJ401-H08A

F6A2-EL12

YSF42-W11

250-350

2