2 过程设备用焊接材料 除母材外，与焊接冶金或保护作用有关的其他材料，都为焊接材料。视焊接方法不同而异 手工电弧焊焊条 埋弧自动焊焊丝、焊剂 气体保护焊焊丝、保护气体 电渣焊焊丝、焊剂2.1 焊接冶金过程对焊接材料的要求2.1.1 焊接冶金过程特点 类似炼钢过程，既有化学反应，又有物质的迁移和分布，其特点： (1)电弧反应区温度高2024/7/19 弧柱温度6000 熔滴温度18002400 熔化金属吸收的气体量，超过标准溶解度，严重影响焊缝金属的成分和性能 (2)熔池体积小，冷却速度快 冶金反应时间短，仅铸锭的几千分之一 反应化学成分不均匀，存在偏析现象 液态金属吸收的气体来不及逸出形成气孔 一些非金属夹杂物来不及浮出而造成缺陷 (3)熔滴与气体、熔渣接触面积大 冶金反应速度加快，增加合金元素的蒸发、烧损2024/7/19 气体熔入金属的机会大大增加2.1.2 气体对焊缝金属的影响 焊接区内的气相成分，主要有 02、N2、H2、CO、C02、H20等 其中对焊接质量影响最大的是02、N2和H2 (1)氧对焊缝金属的影响 a.来源 空气 焊条药皮或焊剂的析出 杂质受热分解产生 冶金反应生成 b.危害2024/7/19 钢的强度、塑性、韧性全面 金属氧化物+硫化物共晶体焊缝金属热脆 易生成CO形成气孔 造成飞溅，影响焊接过程的稳定性 有益合金元素氧化烧损，改变焊缝金属的成分和性能 c.控制 保护隔绝空气 在焊接材料中加入脱氧剂，如Mn、Si等 注意对焊件的清理，焊材烘干 (2)氮对焊缝金属的影响2024/7/19 a.来源 空气 b.危害 强度、硬度，塑性、韧性 产生时效脆性 c.控制 保护，与空气隔绝 (3)氢对焊缝金属的影响 a.来源 焊材中的水份或有机物、杂质在焊接过程时析出或分解产生 空气中的水份在焊接过程时析出 b.危害 形成气孔 产生微裂缝2024/7/19 引起氢脆 形成冷裂纹 c.控制 限制焊缝金属中的含氢量 清除焊件及焊丝表面的杂质 采用低H焊接材料 焊后进行消氢处理2.1.3 焊接冶金过程对焊接材料的要求 (1)具有保护焊接区域防止空气侵入的性能 无保护的焊接不可能得到合格的焊缝 加强对熔化焊的保护，是对焊接材料的基本要求2024/7/19(2)保证焊缝合理的化学成分 通过焊丝或药皮向焊缝渗入、补充因蒸发、烧损的有益合金元素，以便对焊缝成分进行适当的调整和补充 脱除有害杂质S、O、P等2.2 手工电弧焊焊条 作用：传导电流、引燃电弧；填充金属与熔化的母材形成焊缝 组成：钢芯和药皮2.2.1 焊条钢焊芯 焊芯材料：碳钢、合金钢和不锈钢2024/7/19 (1)碳素钢焊芯的主要成分及作用 a. C脱氧剂。C+OCO、CO2，但C引起飞溅、产生气孔，强度 ，塑性易产生裂纹。一般限定C10. b. Mn脱S、O。一般限制在0.300.55 c. Si脱O。易产生夹杂。硅会使焊缝变脆，引起飞溅。一般限制在0.03以内。 d. S、P有害杂质，使焊缝金属的力学性能降低，产生裂纹，越少越好，一般要求含量不超过0.03。 (2)名称牌号 牌号表示方法为：H08MnA H表示焊接用钢芯2024/7/19 08数字表示含碳量（C的含碳量为0.08%） Mn合金元素名称和含量范围。后面没有数字，表示该合金元素平均含量在1左右，数字为“2”则表示其平均含量为2左右。 A表示硫、磷含量较少，不超过0.03%。2.2.2 药皮的作用与类型 (1)作用 a.稳弧含有易电离的稳弧剂，如K、Na等 b.保护隔绝空气，减小O、N、H的危害；降低焊缝金属的冷却速度，利于焊缝中有害气体的逸出。 c.脱除O、P、S2024/7/19 d.合金化保证有必要的合金元素 (2)类型 a.按成分氧化钛型、氧化钛钙型、氧化铁型等 b.按熔渣性质酸性、碱性 (3)酸性焊条与碱性焊条的区别 酸性焊条药皮溶化后形成的熔渣中酸性氧化物比碱性氧化物多 碱性焊条药皮溶化后形成的熔渣中碱性氧化物比酸性氧化物多2.2.3 焊条的型号与牌号 焊条型号与牌号均可反映焊条的主要特征，2024/7/19 如：药皮类型，电源要求，焊缝成分或性能等。 有区别：牌号是对某个焊条产品的具体命名，而型号并不是针对某个具体产品。同一个型号的焊条，可以包括多个牌号的焊条产品。 设备装配图上，通常标注焊条牌号 (1)焊条的型号 a.碳钢 E E表示焊条 熔敷金属最低坑拉强度b (kg/mm2) 焊接位置. 0,1全位置焊接,2平焊或平2024/7/19角焊,4向下立焊. 药皮类型及电源要求.15直流,碱性;16交流,酸性 b.低合金钢 E- E同碳钢 成分元素符号或化学成分分类代号 c.不锈钢 E- E表示焊条 成分分类代号,首位为3代表铬镍奥氏体不锈钢;首位为4代表铬不锈钢钢. 特殊要求代号字母或元素符号. 同碳钢.2024/7/19 (2)焊条的牌号 按用途共分为9大类,常用的有:结构钢、耐热钢、不锈钢等. a.结构钢焊条 包括碳钢、低合金钢 J(结) J(结) 表示结构钢焊条. 熔敷金属最低坑拉强度b (kg/mm2) 药皮类型，电源要求.15代表酸性;6、7代表碱性（7为直流）. 末尾数字及其后面的附加字母含义，不论何种焊条，均固定不变(见表2-6)；而首位字母及其2024/7/19后两位数字则随焊条大类不同而异. b.耐热钢焊条 R R表示耐热钢焊条 三位数字,第一位表示铬钼含量的等级(见表2-7);第二位表示牌号分类编号;第三位表示药皮类型和电流要求. c.不锈钢焊条 A A表示奥氏体不锈钢焊条 三位数字,第一位表示铬镍含量的等级(见表2-8);第二位表示牌号分类编号;第三2024/7/19位表示药皮类型和电流要求. 2.2.4 焊条选用原则 (1)按母材类型 母材不同,所用焊条不同,例如: 碳钢,低合金钢应采用结构钢焊条 J 铬钼耐热钢采用耐热钢焊条 R 奥氏体不锈钢采用不锈钢焊条 A (2)等成分原则 对特殊性能(如:耐热,耐腐蚀等)应侧重成分与母材匹配、相近或相等 (3)等强度原则 碳钢,低合金钢一般以强度为主,选用与母材2024/7/19强度相等的焊条. (4)结构受力情况,施工环境 承受动载荷或冲击,要求韧性、塑性高碱性低氢焊条. 结构复杂,刚性大,易裂碱性低氢焊条. 高强度级,刚性大,易裂碱性低氢焊条. 不能翻转件全位置焊条 焊接工作量大时,应采用高效焊条酸性焊条 在同样满足使用条件是,尽量选用酸性焊条 通风不良环境宜采用低尘焊条 二、三类压力容器必须使用碱性低氢焊条2024/7/192.3 焊 剂2.3.1 焊剂的分类 (1)按制造方法分 熔炼焊剂 非熔炼焊剂 粘结焊剂 烧结焊剂 (2)按化学成分分 高、中、低硅焊剂 高、中、低锰焊剂 高、中、低氟焊剂 (3)按氧化性强弱分 氧化性焊剂2024/7/19 弱氧化性焊剂 惰性焊剂(或称中型焊剂) (4)按熔渣的碱度分类 酸性焊剂(B1.O) 中性焊剂(B1.O1.5) 碱性焊剂(B1.5) 2.3.2 焊剂的牌号 (1) 熔炼焊剂 HJ HJ表示埋弧焊和电渣焊用焊剂 数字.第1位表示MnO的含量,1无2024/7/19锰、2低锰、3中锰、4高锰；第2位表示SiO2、CaF2的含量（见表2-11）；第2位表示同一类型熔炼焊剂的不同牌号序列号。若在第三位数字后加有,则表示是细颗粒焊剂。 (2)烧结焊剂 SJ SJ埋弧焊用烧结焊剂 数字.第1位表示熔渣的渣系组成，(见表212),第二、三位数字表示该渣系焊剂的牌号序，按01、02、编排(见表212)。2.3.3 烧结焊剂与熔炼焊剂的比较 烧结焊剂可加脱氧剂，脱氧效果好,熔炼焊2024/7/19剂不能加. 烧结焊剂合金化作用强。利于焊合金钢,而熔炼焊剂只能配一定成分的焊丝才能对焊缝金属合金化。 烧结焊剂比熔炼焊剂具有更好的抗锈、抗气孔能力。 烧结焊剂的碱度调节范围大，具有较好的焊接工艺性能。 烧结焊剂缺点： 吸潮性较大 脱氢性较差 烘干的要求比熔炼焊剂严格。2024/7/192.3.3 焊剂的选用原则 低碳钢及低合金钢宜用氧化性强的焊剂，如：HJ431等。 母材成分合金元素多的低合金钢宜用氧化性弱的焊剂，如：HJ350，260等。 高合金钢多采用惰性焊剂，如：HJ072(无锰低硅高氟),也可用弱氧化性焊剂HJ260. 必须用适当成分的焊丝相配,焊丝Mn,Si焊剂中则可相应。2.4 焊接用保护气体2.4.1 保护气体的类别与特性2024/7/19 惰性气体 Ar、He及其混合气体。不与金属起化学反应，不溶解于液态金属中，可减少焊接缺陷，获得高质量的焊缝。适用于高活泼性金属的焊接。 强氧化性气体 CO2及富CO2混合气体。氧化性强，合金元素易烧损，适用于碳钢与合金元素含量较少的低合金钢的焊接。 弱氧化性气体 富Ar加少量强氧化性气体，多用于焊接低合金高强度钢。 混合气体 惰性气体与氧化性气体以适当比例混合2024/7/192.4.2 保护气体的适用范围 （见表2-13）2.5 焊 丝2.5.1 作用与分类 (1) 作用 与焊剂或保护气体配用，导电和填充焊缝金属 (2) 分类 按照适用的焊接方法分 埋弧自动焊焊、电渣焊焊丝、C02焊焊丝和气焊焊丝等 按被焊材料分 碳钢焊丝、低合金钢焊丝2024/7/19不锈钢焊丝、铸铁焊丝和有色金属焊丝. 按制造方法与焊丝的形状分 实心焊丝和药心焊丝2.5.2 实心焊丝的牌号 H H焊接用实心焊丝 第1、2位表示含碳量，第3、4位表示合金元素符及其含量。含量以%表示，不足1%时略。若末尾标有A或E时表示优质或高级优质.2.5.3 焊丝的选用 (1)埋弧焊和电渣焊焊丝 a.低碳钢 低合金钢2024/7/19 低Mn焊丝 如:H08A配高Mn焊剂,用于低碳钢及低强度低合金钢 中Mn焊丝 如:H08MnA、 H10MnSi，用于高强度低合金钢 高Mn焊丝 如:H10Mn2、 H08Mn2Si，用于高强度低合金钢 b.不锈钢 焊剂要求氧化性,减少合金烧损,国外主要使用烧结焊剂,国内目前仍以熔炼焊剂为主。 成分与母材基本相似 Cr不锈钢 H0Cr14、H1Cr17等 Cr、Ni不锈钢 H00Cr19Ni9、H0Cr19Ni9等2024/7/19 (2)气体保护焊丝 a.钨极氩弧焊 (TIG) 保护气体为纯Ar，无氧化性.焊丝成分与母材一致. b.弱氧化性（MIG和MAG) 有一定的氧化性，应适当提高焊丝中Si、Mn等脱氧元素的含量 c.强氧化性(CO2) 氧化性强, 焊丝中的Mn、Si的含量则应,如: H08MnSi、 H08Mn2Si等 (3)电渣焊 熔渣更新少,主要通过焊丝合金化,故焊丝中的Mn、Si。2024/7/19