焊条知识.docx

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焊条知识

∙1 什么是焊条？

对焊条有什么要求？

涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极称为焊条。

它由药皮和焊芯两部分所组成。

对焊条的基本要求是：

1）电弧应容易引燃，在焊接过程中电弧燃烧平稳，再引弧容易。

2）药皮应均匀熔化，无成块脱落现象。

药皮的熔化速度应稍慢于焊芯的熔化速度，使焊条熔化端部能形成喇叭形套筒，有利于金属熔滴过渡和造成保护气氛。

3）焊接过程中不应有过多的烟雾或过大、过多的飞溅。

4）保证熔敷金属具有一定的抗裂性、所需的力学性能和化学成分。

5）焊后焊缝成形正常，焊渣容易清除。

6）焊缝射线探伤应不低于GB3323—87《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》所规定的Ⅱ级标准。

2 焊条是如何分类的？

按照已颁布的国家标准，焊条的类别分为：

GB/T5117—1995 碳钢焊条、GB/T5118—1995 低合金钢焊条、GB983—1995 不锈钢焊条、GB984—85 堆焊焊条、GB3669—83 铝及铝合金焊条、GB/T3670—1995 铜及铜合金焊条和GB10044—88 铸钢焊条及焊丝。

作为商品出售的焊条，按原国家机械工业委员会编制的《焊接材料产品样本》中规定将焊条分为10类：

第一类 结构钢焊条、第二类 钼和铬钼耐热钢焊条、第三类 低温钢焊条、第四类 不锈钢焊条、第五类 堆焊焊条、第六类 铸铁焊条、第七类 镍及镍合金焊条、第八类 铜及铜合金焊条、第九类 铝及铝合金焊条和第十类特殊用途焊条。

3 试述焊芯的主要成分及其牌号表示

焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。

焊接钢用的焊芯材料有碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢三类，其中主要的常存元素和杂质是C、Mn、Si、S和P；对于不锈钢还胡Cr、Ni、Ti、Nb等。

焊芯的牌号用“焊”表示，代号为“H”，后面的数字表示含碳量，其它合金元素的表示方法与钢号大致相同。

质量不同的焊芯在最后标以一定符号以示区别：

A表示高级优质钢，其S、P的质量分数不超过0.03%；E表示特级优质钢，其S、P的质量分数不超过0.025%。

常用碳钢焊条和低合金钢焊条的焊芯牌号及化学成分见表1。

目前最常用的焊芯代号是H08A。

表1 碳钢和低合金钢焊条常用焊芯

牌号

代号

化学成分（质量分数）

C

Mn

Si

Cr

Ni

S

P

≤

焊08高

焊08特

H08A

H08E

≤0.10

≤0.10

0.30～0.55

0.30～0.55

≤0.03

≤0.03

≤0.20

≤0.20

≤0.03

≤0.03

0.03

0.025

0.03

0.025

4 为什么要限制焊芯的直径和长度?

增加焊芯的直径和长度，可以延长电弧燃烧的时间，增加熔敷金属量，因此可以提高焊接生产率。

但实用中不能过多地扩大焊芯直径和增加焊芯长度，这是因为：

扩大焊芯直径，就要使用大电流焊接，这将使焊钳极容易过热，影响焊工操作。

增加焊芯长度，将使电流通过焊芯的时间增长，产生的电阻热也就增多，严重时焊芯末端（此处通电时间最长）将因过大的电阻热使温度迅速升高，使焊芯外层的药皮在未进入焊接区前就可能变质失效。

此外，过长的焊条也会给焊工在操作时带来很多不便。

5 对焊芯的直径和长度有何具体规定？

焊条的直径即指焊芯的直径，不包括药皮的厚度。

结构钢用焊条的焊芯直径有1.6、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0、6.0、8.0mm等几种，对应的焊芯长度见表2。

表2 结构钢用焊条焊芯的直径和长度

焊  芯  直  径

焊  芯  长  度

1.6

2.0

2.5

3.2

4.0

5.0

6.0

8.0

200    250

250    300

250    300

                            350  400

                            350  400

                                  400  450

                                  400  450

                                                 500  650 

不锈钢用焊条的焊芯直径有1.6、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0、6.0mm等几种，对应的焊芯长度见表3。

由表2、表3可知：

1）焊芯直径越粗，焊芯长度越长。

这是因为电流通过焊芯产生的电阻热与焊芯直径成反比，即焊芯直径越粗，电阻热越小，因此可以适当增加焊芯的长度，因为焊芯的长度主要受电阻热的约束。

∙2）同一直径的焊芯，不锈钢焊芯长度比结构钢焊芯来得短，这是因为不锈钢的电阻率约为结构钢的5倍，如通过相同的电流，则不锈钢焊芯上产生的电阻热比结构钢焊芯大得多，所以只能限制不锈钢焊芯的长度。

表3 不锈钢用焊条焊芯的直径和长度

焊  芯  直  径

焊  芯  长  度

1.6，2.0

2.5

3.2

4.0，5.0，6.0

200～240

220～240或290～310

300～320或340～360

340～360或380～400

6 什么是焊条药皮？

它有什么作用？

压涂在焊芯表面上的涂料层称为焊条药皮。

焊条药皮具有下列作用：

1）提高焊接电弧的稳定性。

2）保证熔化金属不受外界空气的影响。

3）过渡合金元素使焊缝获得所要求的性能。

4）改善焊接工艺性能提高焊接生产率。

7 焊接结构钢用的焊条药皮有哪些类型？

焊接结构钢用的焊条药皮有以下类型：

钛铁矿型、钛钙型、铁粉钛钙型、高纤维素钠型、高纤维素钾型、高钛钙型、高钛钾型、铁粉钛型、氧化铁型、铁粉氧化铁型、低氢钠型、低氢钾型、铁粉低氢型。

目前生产中以钛钙型及低氢钠型两种类型药皮的焊条用得最多。

8 试述钛钙型及低氢钠型两种类型焊条药皮各自的特点。

钛钙型和低氢钠型类型药皮的特点如下：

⑴钛钙型 药皮中含质量分数为30%以上的氧化钛和20%以下的Ca或Mg的碳酸盐矿石。

熔渣流动性良好，脱渣容易，电弧稳定，熔深适中，飞溅少，焊波整齐，适用于全位置焊接，焊接电源为交流或直流正、反接。

⑵低氢钠型 药皮主要组成物是碳酸盐矿石和萤石，碱度较高。

熔渣流动性好，焊接工艺性能一般，焊波较粗，角焊缝略突出，熔深适中，脱渣性较好，焊接时要求焊条干燥，并采用短弧焊。

可全位置焊接，焊接电源为直流反接。

熔敷金属具有良好的抗裂性和力学性能。

9 什么是酸性焊条？

什么是碱性焊条？

两者各有什么特性？

在焊条药皮中，如果含有以酸性氧化物（如氧化钛、硅砂）为主的涂料成分，这种焊条称为酸性焊条，如钛铁矿型焊条、钛钙型焊条、高钛型焊条、氧化铁型焊条和纤维素型焊条；如果含有以碱性氧化物（如氧化钙）为主的涂料成分，这种焊条称为碱性焊条，如以含碳酸盐和萤石为主的低氢型焊条。

酸性焊条和碱性焊条的比较，见表4。

表4 酸性焊条和碱性焊条的比较

酸  性  焊  条

碱  性  焊  条

1、药皮组分氧化性强

2、对水、锈产生气孔的敏感性不大，焊条在使用前经75～150℃烘焙1h

3、电弧稳定，可用交流或直流施焊

4、焊接电流大

5、宜长弧操作

6、合金元素过渡效果差

7、焊缝成形较好，熔深较浅

8、熔渣结构呈玻璃状

9、脱渣较方便

10、焊缝常、低温冲击性能一般

11、抗裂性能较差

12、焊缝中的含氢量高，易产生“白点”，影响塑性

13、焊接时烟尘较少

1、药皮组分氧化性弱

2、对水、锈产生气孔的敏感性较大，焊条在使用前经350～400℃烘焙1～2h

3、由于药皮中含有氟化物，恶化电弧稳定性，必须用直流施焊。

只有当药皮中加稳弧剂后才可交、直流两用。

4、焊接电流较小，较同规格的酸性焊条约小10%左右

5、宜短弧操作，否则易引起气孔

6、合金元素过渡效果好

7、焊缝成形尚好，容易堆高，熔深稍深

8、熔渣结构呈结晶状

9、坡口内第1层脱渣较困难，以后各层脱渣较容易

10、焊缝常、低温冲击性能较高

11、抗裂性能好

12、焊缝中的含氢量低

13、焊接时烟尘较多

10 为什么碱性焊条又称低氢焊条？

一般在焊条药皮中都要放入一定量的造气剂，利用造气剂在焊接过程中产生的气体来保护电弧和熔池，免受空气的侵入。

酸性焊条常用淀粉、木粉、纤维素等作为造气剂，它们都是碳、氢化合物，受热分解后在焊接区域产生数量较多的氢气，使焊缝金属中的含氢量显著增高。

碱性焊条常用碳酸盐（如大理石）作为造气剂，它们受热后将产生下述反应

                         CaCO3─→CaO+CO2↑

反应结果产生的CO2就成为保护气体，所以焊接区域的氢很少，因而焊缝金属的含氢量很低，所以碱性焊条又称低氢焊条。

碱性焊条含氢量低是碱性焊条相对酸性焊条的一大优点。

11 焊条的型号和牌号有什么区别？

型号是国家标准中对焊条规定的编号，用来区别各种焊条熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类。

标有型号的焊条，其技术要求、性能指标、检验方法都应按国家标准的规定进行。

焊条国家标准不可能包括所有的焊条。

焊条牌号是焊条制造厂对作为产品出厂的每种焊条标的特定编号，用来区别不同焊条熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型和焊接电流种类。

与焊条的型号相比，牌号中没有区别焊接位置的编号，但增加了特殊性能的符号（如超低氢、高韧性、打底焊……）。

12 试述碳钢焊条型号的编制方法。

根据GB/T5117—1995《碳钢焊条》的规定，碳钢焊条型号的编制方法如下：

1）字母“F”表示焊条。

2）第一、第二位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为MPa或N/mm2。

3）第三位数字表示焊条的焊接位置，“0”及“1”表示焊条适用于全位置焊接（平、立、仰、横），“2”表示焊条适用于平焊、角焊及平角焊），“4”表示焊条适用于向下立焊。

4）第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型

13 试述低合金钢焊条型号的编制方法。

根据GB/T5118—1995《低合金钢焊条》的规定，低合金钢焊条型号编制方法与碳钢焊条型号编制方法相同，只是在四位数字后添加了后缀字母和附加化学成分记号。

1）后缀字母为熔敷金属的化学成分分类代号，并以短划“-”与前面数字分开。

如A1表示碳钼钢焊条，B1、B2、B3、B4、B5表示铬钼钢焊条；C1、C2、C3表示镍钢焊条；D1、D2、D3表示锰钼钢焊条；G、M、W表示所有其它低合金钢焊条。

2）如还具有附加化学成分时，附加化学成分直接用元素符号表示，并以短划“-”与前面后缀字母分开。

焊条型号E5515-B3-VWB熔敷金属的化学成分（质量分数）（在GB/T5118—1995中查得）为：

C0.05%～0.12%、Mn1%、Si0.60%、Cr1.50%～2.50%、Mo0.30%～0.80%、V0.20%～0.60%、W0.20%～0.60%、B0.001%～0.003%、S、P≤0.035%。

14 试述不锈钢焊条型号的编制方法。

根据GB983—1995《不锈钢焊条》的规定，不锈钢焊条型号的编制方法如下：

1）字母“E”表示焊条。

2）熔敷金属碳含量用“E”后的一位或二位数字表示，具体含义为：

“00”表示碳的质量分数不大于0.04%。

“0”表示碳的质量分数不大于0.10%。

“1”表示碳的质量分数不大于0.15%。

“2”表示碳的质量分数不大于0.20%。

“3”表示碳的质量分数不大于0.45%。

3）熔敷金属铬的质量分数以近似值的百分之几表示，并以短划“-”与表示碳的数字分开。

4）熔敷金属镍的质量分数以近似值的百分之几表示，并以短划“-”与表示铬的数字分开。

5）若熔敷金属中含有其它合金元素，当元素平均的质量分数低于1.5%时，型号中只表明元素符号，而不标注具体的质量分数；当元素平均的质量分数等于或大于1.5%、2.5%、3.5%…时，一般在元素符号后面相应标注2、3、4…等数字。

6）焊条药皮类型及焊接电流种类在焊条型号后面附加如下代号表示：

后缀15表示焊条为碱性药皮，适用于直流反接焊接；

后缀16表示焊条为碱或其它类型药皮，适用于交流或直流反接焊接。

15 试述堆焊焊条型号的编制方法。

根据GB984—85《堆焊焊条》的规定，堆焊焊条型号的编制方法如下：

1）焊条以字母“E”表示，为型号第一字。

2）堆焊焊条以字母“D”表示，为型号第二字。

3）型号中第三字至倒数第三字表示焊条特点，用字母或化学元素符号表示堆焊焊条的型号分类，见表5。

表5 堆焊焊条熔敷金属化学组成类型

型号分类

熔敷金属化学组成类型

型号分类

熔敷金属化学组成类型

EDP××-××

EDR××-××

EDCr××-××

EDCrMn××-××

EDMn××-××

EDCrNi××-××

普通低、中合金钢

热强合金钢

高铬钢

高铬锰钢

高锰钢

高铬镍钢

EDD××-××

EDZ××-××

EDZCr××-××

EDCoCr××-××

EDW××-××

EDT××-××

高速钢

合金铸铁

高铬铸铁

钴基合金

碳化钨

特殊型

4）型号中最后二数字表示药皮类型和焊接电源，用短划“-”与前面符号分开：

00表示特殊型，交流或直流；03表示钛钙型，交流或直流；15表示低氢钠型，直流；16表示低氢钾型，交流或直流；08表示石墨型，交流或直流。

5）在同一基本型号内有几个分型时，可用字母A、B、C…标志，如果再细分可加注下角数字1、2、3…如A1、A2、A3等。

此时再用短划“-”与前面符号分开。

16 试述铸铁焊条型号的编制方法。

根据GB10044—88《铸铁焊条及焊丝》，铸铁焊条型号的编制方法如下：

字母“E”表示焊条；字母“Z”表示焊条用于铸铁焊接；在“EZ”字母后熔敷金属主要化学元素符号或金属类型代号表示，见表6，再细分时用数字表示。

表6 铸铁焊条的型号表示

类   别

名   称

型   号

铁基焊条

灰铸铁焊条

EZC

球墨铸铁焊条

EZXQ

镍基焊条

纯镍铸铁焊条

ZENi

镍铁铸铁焊条

EZNiFe

镍铜铸铁焊条

EZNiCu

镍铁铜铸铁焊条

EZNiFeCu

其它焊条

纯铁及碳钢焊条

EzFe

高钒焊条

EZV

17 试述铝及铝合金焊条型号的编制方法。

根据GB3669—83《铝及铝合金焊条》的规定，铝及铝合金焊条型号的编制方法如下：

1）用字母“T”表示焊条。

2）化学元素符号表示焊芯的化学成分组成类型，见表7。

表7 铝及铝合金焊条的型号

型   号

焊芯的化学成分（质量分数）组成类型

TA1

TA1Si

TA1Mn

A1≥99.5%的铝

Si约5%的铝硅合金

Mn约1.0%～1.5%的铝锰合金

18 试述铜及铜合金焊条型号的编制方法。

根据GB/T3670—1995《铜及铜合金焊条》的规定，铜及铜合金焊条型号的编制方法如下：

1）用字母“T”表示焊接。

2）化学元素符号表示熔敷金属化学成分组成类型，见表8。

表8 铜及铜合金焊条的型号

型   号

焊芯的化学成分（质量分数）组成类型

TCu

TCuSi

TCuSnA

TCuSnB

TCuA1

TCUMnA1

Cu≥99%的铜

Si约3%的硅青铜

Su约6%的磷青铜

Sn约8%的磷青铜

A1约8%的铝青铜

A1约6%、Mn约10%的铝青铜

19 试述结构钢焊条牌号的编制方法。

原国家机械工业委员会在“焊接材料产品样本”中统一规定了焊条行业牌号的编制方法，但这不是部颁标准。

并将碳钢焊条和部分低合金钢焊条称为结构钢焊条，其牌号的编制方法如下：

1）在焊条牌号中字母“J”表示结构钢焊条。

2）第一、第二位数字表示焊缝金属抗拉强度的最小值，单位为㎏f/mm2（应换算成相应的MPa），共分9个等级：

42、50、55、60、70、80、85、10（100）。

3）第三位数字表示药皮类型和焊接电源种类，从0到7，共八个，见表9。

表9 结构钢焊条牌号中的药皮类型和电源种类

焊 条 牌 号

药 皮 类 型

电 源 种 类

J××0

J××1

J××2

J××3

J××4

J××5

J××6

J××7

不属已规定的类型

氧化钛型

氧化钛钙型

钛铁矿型

氧化铁型

纤维素型

低氢钾型

低氢钠型

不规定

直流或交流

直流或交流

直流或交流

直流或交流

直流或交流

直流或交流

直  流

4）第三位数字后的符号，表示某种特殊用途，如：

“Fe”，表示铁粉焊条（药皮中含有铁粉）。

“X”，表示立向下焊专用焊条。

“G”，表示管道焊接专用焊条。

“GM”，表示盖面专用焊条。

“D”，表示封底焊专用焊条。

“Z”，表示重力焊条。

“GR”，表示高韧性焊条。

 “LMA”，表示耐潮焊条。

“H”，表示超低氢焊条。

“R”，表示韧性焊条。

“DF”，表示低氟焊条。

20 试列出常用结构钢焊条型号和牌号的对照。

常用结构钢焊条型号和牌号的对照，见表10。

表10 常用结构钢焊条型号和牌号对照表

焊  条  型  号

焊   条  牌   号

E4313

E4303

E4314

E4323

E4301

E4320

E4327

E4311

E4316

E4315

E5024

E5003

E5014

E5023

E5001

E5027

E5011

E5016

E5018

E5028

 E5016-G

E5015

 E5015-G

 E5018-G

 E5501-G

 E5516-G

 E5515-G

J421，J421X，J421Fe

J422，J422GM

J422Fe

J422Fe13，J422F16，J422Z13

J423

J424

J424Fe14

J425

J426

J427，J427Ni

J501Fe15，J501Fe18，J501Z18

J502

J502Fe

J502Fe16

J503，J503J

J504Fe，J504Fe14

J505，J505MoD

J506，J506DF，J506D，J506GM

J506Fe，J506MA，J507Fe

J506Fe16，J506Fe18

J506GR，J506RH

J507，J507H，J507X，J507DF，J507XG

J507GR，J507RH，J507D

J507FeNi

J553

J556

J557，J557Mo，J557MoV

21 常用结构钢专用焊条有哪些？

为提高焊接生产率或根据不同焊件特殊的需要，所使用的焊条称为专用焊条。

专用焊条分为如下几种：

⑴铁粉焊条 指药皮中含有一定量的铁粉，熔敷效率（熔敷金属量与熔化的填充金属量的百分比）在105%以上的焊条，称为铁粉焊条。

其特点是在焊接时，由于铁粉受热氧化而产生大量热量，成为除电弧以外的补加热源，因此可以提高焊芯的熔化系数和焊缝金属的熔敷效率，从而提高焊接生产率。

铁粉焊条的牌号有J421Fe、J422Fe、J502Fe、J507Fe等。

⑵重力焊条 这是重力焊用的高效率焊条，长度达500～1000mm，在焊条的引弧端涂有引弧剂，以便自动引弧。

重力焊是将重力焊条的引弧端对准焊件接缝，另一端夹持在重力焊架上，见图1，引燃电弧后，焊条在可滑动夹具上靠自重下降进行自动焊接的一种高效率焊接法。

主要用于横角接和圆角接，重力焊条的牌号有J422Z13、J503Z。

⑶立向下焊条 这是立焊时，由上向下操作的专用焊条。

操作时，焊条自上向下运行，不需要摆动，直拖而下，见图2。

优点是焊接速度快，焊缝成形好，生产率高，适用于焊接薄板，这种焊条牌号有J421X、J507X等。

⑷封底焊条 开坡口时，焊接第一条焊道要求单面焊双面成形的焊条。

可免去清根工序，保证根部焊透，专门用于厚壁小直径容器和钢管的底层打底焊接。

这种焊条牌号有J505MnD、J507D等。

⑸低氟焊条 这是种焊接发尘量低，对人体有害的可溶性氟化物及锰化物含量少的焊条。

适用于密闭容器及通风条件不良场所的焊接。

这种焊条牌号有J506DF、J507DF等。

22 试述铬钼耐热钢焊条牌号的编制方法。

这种铬钼耐热钢焊条牌号的编制方法如下：

1）字母“R”表示钼和铬钼耐热钢焊条。

2）牌号第一位数字，从1至8，表示焊缝金属主要化学成分（质量%）等级，见表11。

表11 铬钼耐热钢焊条牌号焊缝金属化学成分等级

焊  条  牌  号

焊缝金属化学成分（质量分数）等级

R1××

R2××

R3××

R4××

R5××

R6××

R7××

R8××

Mo约为0.5%

Cr约为0.5%，Mo约为0.5%

Cr约为1%～2%，Mo约为0.5%～1.0%

Cr约为2.5%，Mo约为1.0%

Cr约为5.0%，Mo约为0.5%

Cr约为7.0%，Mo约为1.0%

Cr约为9.0%，Mo约为1.0%

Cr约为11.0%，Mo约为1.0%

3）牌号第二位数字表示同一焊缝金属主要化学成分组成等级中的不同牌号，对同一药皮类型焊条，可有10个牌号0、1、2…、9顺序排列。

4）牌号第三位数字，表示药皮类型和焊接电源种类，2表示钛钙型，交、直流两用；7表示低氢钠型，限用直流。

23 试列出常用铬钼耐热钢焊条型号和牌号的对照。

常用耐热钢焊条型号和牌号的对照，见表12。

表12 常用铬钼耐热钢焊条型号和牌号对照表

型号

E5003-A1

E5015-A1

E5503-B1

E5515-B1

牌号

R102

R1-7

R202

R207

型号

E5515-B2

E5512-B2-V

E5015-B3

E5515-B3-VWB

牌号

R307

R317

R407

R347

24 试述不锈钢焊条牌号的编制方法。

不锈钢焊条的牌号编制方法如下：

1）字母“G”字或“A”字表示不锈钢焊条。

2）第一位数字表示焊缝金属主要化学成分组成等级，见表13。

表13 不锈钢焊条牌号焊缝金属化学成分等级

焊条牌号

焊缝金属化学成分（质量分数）等级

G2××

G3××

A0××

A1××

A2××

A3××

A4××

A5××

A6××

A7××

A8××

A9××

Cr约为13%

Cr约为17%

Cr≤0.04%（超低碳）

Cr约为18%，Ni约为8%

Cr约为18%，Ni约为12%

Cr约为25%，Ni约为13%

Cr约为25%，Ni约为20%

Cr约为16%，Ni约为25%

Cr约为15%，Ni约为35%

铬锰氮不锈钢

Cr约为18%，Ni约为18%

待发展

3）第二位数字表示同一焊缝金属主要化学成分组成等级中的不同牌号，对同一类型药皮焊条，可有10个牌号，按0、1、2、…9顺序排列。

4）第三位数字表示药皮类型和焊接电流种类：

2表示钛钙型，交、直流两用；7表示低氢钠型，限用直流。

25 试列出常用不锈钢焊条