焊接材料的选择标准

焊接材料的选择标准

前言：

在地面工艺流程施工建设中，大到工艺流程安装，小到管道阀门的焊补更换都离不开焊接，而只要焊接就离不开焊接材料，因此，在焊接工作中，焊接材料的工艺性能决定了焊缝质量。焊接材料的选择标准就成为保证焊接质量的关键之所在。

碳钢、铸铁、不锈钢等是目前工艺流程施工中应用最广泛的材料，对于这些不同的材质应根据母材的成分、性能及工作条件来选择焊接材料。从而保证焊缝达到施工工艺要求的焊接质量。日常工作中，此三种材料的焊接均采用手工电弧焊。因此，为满足施工工艺要求，确保焊接质量，焊条的选择标准就显得尤为重要。

众所周知，焊条是由焊芯和药皮（涂料）两部分组成。焊芯起导电和填充焊缝金属的作用，药皮则是用于保证焊接顺利进行并使焊缝具有一定的化学成分和力学性能。但是，焊条焊芯的成分和药皮的原料、名称及其作用则是不为人了解的。

一、焊芯

焊芯是焊条中的金属芯部，在电弧高温作用下熔化，与焊件金属母材熔合形成焊缝。焊芯的成分对焊缝质量有很大的影响。因此用作焊芯的钢丝通常使用平炉冶炼的优质钢，先轧制成盘条，然后再拔制成不同直径的焊芯。E4303（J422）、E5015(J507)、E5016(J506)三种焊条均使用“H08”钢芯，其中“H”表示焊芯的牌号，“08”表示焊芯中的碳含量为0.08％。“08＃”钢属于低碳钢，其塑性好，易于拉拔。

二、药皮

1、焊条药皮的组成

药皮主要由矿物、铁合金、有机物和水玻璃等四类物质组成。根据原材料的作用特点还可以分为稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、稀释剂、粘接剂等。

2、焊条药皮的作用

焊接是一个复杂的冶金反应过程，在这个过程中，焊条药皮起很大作用，主要有：①稳弧作用②造气保护作用③造渣保护作用④脱氧、去硫、去磷作用⑤渗合金作用⑥套筒保护作用。通过以上六个作用保证了焊接过程的稳定，并且使焊缝达到所要求的成分和性能。

3、根据药皮类型及特点可分为：

钛铁矿型、钛钙型、铁粉钛钙型、铁粉钛型、高纤维素钾型、高纤维素钠型、氧化铁型、铁粉氧化铁型、铁粉低氢型、低氢纳型、低氢钾型药皮。

三、药皮的酸碱度

焊条药皮中的氧化物多为酸性氧化物，其熔渣的化学性质呈酸性，药皮中主要有TiO2、MnO2、FeO、SiO2等氧化物，氧化性强，元素烧损量大，含氧、氮高，所以机械性能差。又因为酸性渣脱硫脱磷能力差，所以抗裂性能差，但其工艺性能好，对油、锈、水不敏感，抗气孔能力强，并且可用交、直流电源，因此适用于一般碳钢结构的焊接。此类焊条称为酸性焊条。如：E4303（J422）

药皮中含有大量碱性氧化物同时还含有氟化钙的焊条，药皮中主要有CaCO3、CaF2、SiO2、MgCO3及大量铁合金，脱氧能力强，脱硫、脱磷能力也较强，所以机械性能和抗裂性能均较好；但是工艺性能差，对油、

锈、水很敏感，易产生气孔，又因为含有CaF2，所以影响电弧稳定，只能用直流电源施焊。主要适用于重要碳钢结构和对焊缝力学性能要求高的焊缝的焊接，称为碱性焊条。又因为含氢量较低，故又称为低氢型焊条。如：E5015(J507)、E5016(J506)。

注意：E5015(J507)、E5016(J506)这两种是我们常用的碱性焊条，习惯上我们都将其称之为“中碳钢”焊条。其实这是一个误区！综合以上所介绍焊条的焊芯材质、药皮的分类、作用及酸碱度可以看出这两种焊条与酸性焊条E4303(J422)同属于低碳钢“H08”钢芯，只是药皮的酸碱度不同。而对于焊条的称谓则主要是根据焊芯的含碳量来命名，因此E5015(J507)、E5016(J506)这两种焊条属于“低碳钢”焊条，工作中应称之为结507、结506或称其为碱性焊条。

四、材料的选择标准

1、对于碳钢来说，塑性好，抗拉强度低，具有良好的焊接性。选择焊条时应该遵循“等强度和等条件”两个原则。即对于承受静载或一般载荷，结构简单、工艺性能要求低、焊接部位难以清理干净的焊件选用抗拉强度与母材相近的酸性焊条；对于要求承受动载荷或冲击载荷、冲击韧性高、抗裂能力强的结构要选用碱性焊条。

2、对于铸铁来说，含碳量较高（C>2％），抗拉强度低，焊接性差。日常焊接工作中多是对于灰铸铁的焊补。在焊条的选择原则上主要是保证在焊接过程中防止裂纹的产生，使焊缝达到技术规程要求的力学性能及在保证焊缝质量的前提下价格优廉。由于灰铸铁具有良好的铸造及切削加工性能并具有一定的力学性能，因此，选择焊条应遵循“等同性原则”使焊补后的焊缝金属也应具有与母材相同或相近的性能。如：Z308(EZNi-1),

焊芯材料为纯镍，药皮类型属于石墨型。焊后焊缝金属就具有与母材相近的性能。

3、对于不锈钢来说，其主要合金元素是铬，当含铬量Cr>12％时，铬比铁优先与氧化合在钢的表面形成一层致密的氧化膜，可提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。焊接过程中，焊条选择的是否正确，焊前预热和焊后热处理是否得当，都直接影响焊缝的质量。所以，焊条的选择主要根据母材化学成分、金属组织类别、焊件的工作条件及要求、焊件刚度的大小等因素决定。常用不锈钢为奥氏体不锈钢，其抗裂、抗腐蚀性能优良。选择焊条应遵循“等同性和等条件”原则，使焊缝金属获得在特殊环境的条件下工作时与母材相同的性能。如：A102(E308-16)及A132(E347-16)焊条焊后获得奥氏体+5%铁素体双相组织的焊缝可减少和防止热裂纹产生以及良好的耐腐蚀性能。

结论

因此，对于在碳钢、铸铁、不锈钢材料的焊接工作中，选择焊条必须遵从“等强度、等同性、等条件”三个原则标准。通过三个原则选择标准的焊条在很大程度上满足了“与母材强度相同、性能相近、工作条件相当”的施工工艺要求。从而，可以更好的保证焊缝质量和施工质量。

参考文献

《焊工技师手册》机械工业出版发布

《钢制管道焊接及验收》国家发改委发布

《石油工业电焊焊接作业安全规程》国家经贸委发布