埋弧焊焊丝焊剂的选择

1、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。 121 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

2、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 T149571994、GBT42411984 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/T149571994)19    注：表中*号为加入量。 钢种牌号化学成分（质量分数）( % )CMnSiCrNiMoV 其他SP用途碳素结构钢H08H08AH08EH08 MnH08 MnAH15AH15 Mn0.100.100.100.100.100.110.180.110.18 0.3

3、00.550.300.550.300.550.801.100.801.100.350.650.801.10 0.030.030.030.070.070.030.070.200.200.200.200.200.200.20 0.300.300.300.300.300.300.30 0.0400.0300.0250.0400.0300.0300.040 0.0400.0300.0250.0400.0300.0300.040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H10 Mn2H08 Mn2SiH08 Mn2SiAH10 MnSiH10 MnSiMo H10 MnSiMoTi

4、AH08MnMoAH08 Mn2MoAH10 Mn2MoAH08 Mn2MoVAH10 Mn2MoVAH08CrMoAH13CrMoAH18CrMoAH08CrMoVAH08CrNi2MoAH30CrMoSiAH10MoCrA0.120.110.110.140.140.080.120.100.060.110.080.130.060.110.080.13 0.100.110.160.150.220.100.050.100.250.35 0.10 1.501.901.702.101.802.100.801.100.901.201.001.301.201.601.601.901.702.001.60

5、1.901.702.000.400.700.400.700.400.700.400.700.500.850.801.100.400.70 0.070.650.950.650.950.600.900.701.100.400.700.250.250.400.250.400.150.350.150.350.150.350.150.350.100.300.901.200.150.35 0.200.200.200.200.200.200.200.200.200.200.200.801.100.801.100.801.101.001.300.701.000.801.100.450.65 0.300.300

6、.300.300.300.300.300.300.300.300.300.300.300.300.301.401.800.300.30 0.150.250.200.400.300.500.500.700.600.800.500.700.600.800.400.600.400.600.150.250.500.700.200.400.400.60 0.060.120.600.120.150.35Ti0.050.15Ti0.15(*)Ti0.15(*)Ti0.15(*)Ti0.15(*)Ti0.15(*) 0.0400.0400.0300.0300.0300.0250.0300.0300.0300.

7、0300.0300.0300.0300.0250.0300.0250.0250.030 0.0400.0400.0300.0400.0400.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0300.0250.0300.030 用于合金结构钢的电弧焊、气焊、埋弧焊、电渣焊和气体保护焊等 1.2 埋弧焊材料焊丝、焊剂及选配表 2 国产不锈钢焊丝标准化学成分(GB42411984)19 类别牌号化学成分（质量分数）( % ) CSiMnPSNiCrMo其他奥氏体型H0Cr21Ni10H00Cr21Ni10H1Cr24Ni13H1Cr24Ni13M

8、o2H1Cr26Ni21H0Cr26Ni21H0Cr19Ni12Mo2H00Cr19Ni12Mo2H00Cr19Ni12Mo2Cu2H0Cr20Ni14Mo3H0Cr20Ni10TiH0Cr20Ni10NbH1Cr21Ni10Mn6 0.060.030.120.120.150.080.080.030.030.060.060.080.100.600.600.600.600.20.59 0.600.600.600.600.600.600.600.200.601.002.501.002.501.002.501.002.501.002.501.002.501.002.501.002.501.002.5

9、01.002.501.002.501.002.505.007.00 0.300.300.300.300.300.300.300.300.300.300.300.300.30 0.200.200.200.200.200.200.200.200.200.200.200.200.20 9.0011.009.0011.0012.0014.0012.0014.0020.0022.5020.0022.5011.0014.0011.0014.0011.0014.0013.0015.009.0010.509.0011.009.0011.00 19.5022.0019.5022.0023.0025.0023.0

10、025.0025.0028.0025.0028.0018.0020.0018.0020.0018.0020.0018.5020.5018.5020.5019.0021.5020.0022.00 2.003.002.003.002.003.002.003.003.004.00 Cu1.002.50Ti9×C%1.00Nb10×C%1.00 铁素体型 H0Cr14H1Cr17 <0.060.10 0.300.700.500.300.700.600.300.30 0.300.300.6013.0015.0015.5017.00 马氏体型 H1Cr130.120.500.60

11、0.300.3011.5013.50H1Cr5Mo0.120.150.350.400.700.300.300.304.006.000.400.60    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。         

12、; 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1.62.4mm ， 自动埋弧焊时一般使用36mm 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  &#

13、160;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A115-500 125-600 150

14、-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 (GBl3001977) 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 1.620 250 15.0 10.0 6.0 2.535 350 30.0 12.0 8.0 4.060 500 40.0 15.0 1

15、0.0 6.590 500 40.0 20.0 12.0 122  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

16、剂的型号是按照国家标准划分的，我国的现行GB52931999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b/MPa屈服点s/MPa伸长率()341055030322.0414055033022.0548065043722.0表8 焊剂型号中第三位数字的

17、含义 ×30123456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GBT52931985 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410550MPa，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

18、意。  1）熔炼焊剂，如表 9 、 10 所示。表 9 熔焊剂牌号中第一位数字含义 焊剂牌号 焊剂类型 w(MnO)() HJl×× 无锰 >2 HJ2×× 低锰 215 HJ3×× 中锰 1530 HJ×× 高锰 >30     牌号前“ HJ ”表示埋弧焊用熔炼焊剂。    牌号中第一位数字表示焊剂中氧化锰的含量    牌号中第二位数字表示二氧化硅、氟化钙的含量。

19、0;   牌号中第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号，按 0、1、2 9 顺序编排。    同一牌号生产两种颗粒度时，在细颗粒焊剂号后面加×。    2）烧结焊剂，如表10所示表 10 熔炼焊剂牌号中第二位数字含义 焊剂牌号 焊剂类型 w(SiO 2 ) () w(CaF2) () HJ×1× 低硅低氟 <10 <10 HJ×2× 中硅低氟 1030 <10 HJ×3× 高硅低氟 >30 &l

20、t;10 HJ×4× 低硅中氟 <10 1030 HJ×5× 中硅中氟 1030 1030 HJ×6× 高硅中氟 >30 1030 HJ×7× 低硅高氟 <10 >30 HJ×8× 中硅高氟 1030 >30     例如：表 11 烧结焊剂牌号中第一位数字含义 焊剂牌号熔渣渣系类型主要组成范围(质量分数)()SJ1××氟碱型CaF215CaO+MgO+MnO+CaF2>50SiO220 SJ2

21、15;×高铝型Al2O320Al2O3+CaO+MgO>45 SJ3××硅钙型CaO+MgO+SiO2>60SJ4××硅锰型MgO+SiO2>50SJ5××铝钛型Al2O3+TiO2>45SJ6××其他型     牌号前“ SJ 广表示埋弧焊用烧结焊剂。    牌号中第一位数字：表示焊剂熔渣渣系的类型。    牌号中第二位、第三位数字：表示同一渣系类型焊

22、剂中的不同牌号焊剂， 按 01 、02 、09 顺序编排。    例如：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 牌号成分类型组成成分（质量分数）(%)用途配用焊丝适用电源种类SiO2CaF2CaOMgOAl2O3MnOFeOK2O+Na2OSP其他HJ130无锰高硅低氟354047101814191216020.050.05TiO2711 低碳钢、低合钢H10Mn2交直流HJ131无锰高硅低氟34382.54.54855691.01.53

23、.00.050.08镍基合金(薄板)Ni基焊丝交直流HJ150无锰中硅中氟212325333791328321.030.080.08轧锟堆焊2Cr13直流HJ172无锰低硅高氟364555252835120.830.050.05ZrO224NaF23 高铬铁素体钢相应钢种焊丝直流HJ173无锰低硅高氟44558132022331.00.050.04ZrO224锰、铝高合金钢相应钢种焊丝直流HJ230低锰高硅低氟4046711814101410175101.50.050.05低碳钢、低合钢H08MnA，H10Mn2交直流HJ250低锰中硅中氟182223304812161823581.530.0

24、50.05低合金高强度钢相应钢种焊丝直流HJ251低锰中硅中氟1822233036141718237101.00.080.05珠光体耐热钢Cr-Mo钢焊丝直流HJ253低锰中硅中氟20242430131712166101.00.080.05TiO224低合金高强度钢(薄板)相应钢种焊丝直流HJ260低锰高硅中氟293420254715181924241.00.070.07不锈钢，轧锟堆焊不锈钢焊丝直流HJ330中锰高硅低氟44483631620422261.510.080.08重要低碳钢及低合钢H08MnA，H10Mn2交直流HJ350中锰中硅中氟303514201018131814191.0

25、0.060.07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3845596538471.80.100.10重要低碳钢及低合钢H08A，H08MnA交直流HJ431高锰高硅低氟404436.55.555.7434.5381.80.100.10重要低碳钢及低合钢H08A，H08MnA交直流HJ433高锰高硅低氟4245244314471.80.30.50.150.10低碳钢H08A交直流 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××

26、15;，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+TiO2CaO+MgOAl2O3+MnOCaF2SPSJ101氟碱1.82530252.00.060.08H08MnA，H08MnMoAH

27、08Mn2MoA，H10Mn2 多层焊、多丝焊、窄间隙双单焊AC、DCRPSJ1023.51015354515252030DCRPSJ1042.73035202520252025H08Mn2，H08MnMoTiH08MnA SJ1052.01622303418201825AC、DCRPSJ301硅钙1.0253520302540515H08A ，H08MnAH08MnMoA多层焊、多丝焊双单焊DCRPSJ3021.1202520253040820SJ401硅锰< 1451040H08A常规单丝焊SJ4020.735454050515薄板较高速焊SJ4034520200.040.04H08

28、A耐磨堆焊SJ501铝钛0.50.825404560100.060.08H08A，H08MnA，H08MnMoA多丝高速焊SJ502< 14530105H08A薄板较高速焊SJ5030.70.92535456017H08A，H08MnA常规单丝焊SJ601其他1.8510304061040500.060.06H00Cr21Ni10，H0Cr21NiTi多道焊不锈钢SJ6041.8583035484050SJ6412.02025202215202025CHF6023.03.2(SiO2)812 (MgO)2430(Al2O3)8122025(BaCO3) 3821H08MnNiMoA，H1

29、0Cr2Mo1A厚壁压力容器DCRPCH6032.32.7(SiO2)610(MgO)222818231520(CaCO3) 2024H13Cr2Mo1A，H11CrMoAH04Ni13A，H08Mn2Ni2ACr-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。     &#

30、160;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、脱渣容易、以及产生的有毒气体少。     3)焊剂颗粒度应符合要求   普通焊剂的颗粒度为0.4502.50mm。0.450mm 以下的细粒不得大于5。2.50mm 以上的粗粒不得大于2。细颗粒度的焊剂，粒度为0.2801.425mm。0.280mm 以下的细粒不得大于5 。1.425mm 以上的粗粒不得大于2。   4) 焊剂 w(H2O)0.10。  &

31、#160; 5) 焊剂中机械夹杂物的含量不得大于0.30 ( 质量分数 )    6) 焊剂的 w(S)0.060 ；w(P)0.080。    牌号为“HJ431”的焊剂，在其质量保证单、使用说明书及包装上标注“符合GBT52931985 HJ431H08A”。其含义为此焊剂与H08A 焊丝配合使用，按所规定的母材及焊接工艺焊接试板，其焊接熔敷金属的力学性能为：b=410 550MPa(42.056.0kgfmm2) ：=330MPa(33.6kgff mm2)；22.0：在O°C 时的冲击吸

32、收功 Akv27J ；焊剂的焊接工艺性能、颗粒度、含水量、机械夹杂物、硫与磷的含量均满足GBT52931985 的规定要求。     熔炼焊剂与烧结焊剂比较，如表 14 所示。表 14 熔炼焊剂与烧结焊剂比较 比较项目 熔炼焊剂 烧结焊剂 焊接工艺性 能 高速焊接性能 焊道均匀，不易产生气孔和夹渣 焊道无光泽，易产生气孔，夹渣 大电流焊接性能 焊道凹凸显著，易粘渣 焊道均匀，易脱渣 吸潮性能 比较小，可不必再烘干 比较大，必须再烘干 抗锈性能 比较敏感 不敏感 韧性 受焊丝成分和焊剂碱度影响大 比较容易得到较好的韧性 焊缝性能 成分波动 焊丝参数变化时，

33、成分波动小，均匀 成分波动大，不容易均匀 多层焊性能 焊缝金属的成分变动小 焊缝金属成分波动比较大 合金剂的添加 几乎不可能 容 易     (4) 各类型焊剂的主要用途 各种类型焊剂的主要用途介绍如下：     1)高硅型熔炼焊剂   根据含 MnO 量的不同，高硅焊剂又可分为：高锰高硅焊剂、中锰高硅焊剂、低锰高硅焊剂和无锰高硅焊剂等 4 竹。由于w(SiO2)>30，可通过焊剂向焊缝中过渡硅，其中含 MnO 高的焊剂有向焊缝金属过渡锰的作用。当焊剂中的 SiO 2 和 MnO 含量加大时，硅、锰的过渡量增加。硅的过渡10(w(SiO2) 为4248时，锰会烧损：当 w(MnO) 从10增加到25 35时，锰的过渡量显著增大：但当 w(MnO)>2530后，再增加MnO 对锰的过渡影响不大。锰的过渡量不但与焊剂中 SiO2 含量有关，而且与焊丝的含锰量也有很大关系。焊丝含锰量越低，通过焊剂过渡锰的效果越好。因此，