穿用焊条的选用

第三节船舶用结构钢焊接材料的选用原则一、选用焊接材料的基本原则二、船舶结构钢常用的几种焊剂材料三、焊接材料的使用与保管一、选用焊接材料的基本原则（一）焊条的选用原则（二）埋弧自动焊焊接材料的选用原则（三）二氧化碳气体保护焊的焊接材料的选用原则（一）焊条的选用原则焊条是由焊芯（金属芯）和药皮组成的。在焊条药皮前端有45°左右的倒角，这是便于引弧。在尾部有一段裸焊芯，约占焊条总长1/16，便于焊钳夹持并有利于导电。焊条直径（实际指的是焊芯直径）通常为2、2.5、3.2mm或3、4、5、5.8mm（或6mm）等几种，常用的是Ф3.2、Ф4、Ф5三种，其长度一般在250～450mm之间。焊条的选用原则如下：1、考虑焊件的力学性能、化学成分（1）低碳钢、中碳钢和低合金钢可按其强度等级来选用相应强度的焊条；在焊接结构刚性大，受力情况复杂时，应选用比钢材强度低一级的焊条。这样，焊后可保证焊缝既有一定的强度，又能得到满意的塑性，以避免因结构刚性过大而使焊缝撕裂。（2）在焊条的强度确定后再次决定选用酸性还是碱性焊条时，主要取决于焊接结构具体形状的复杂性，钢材厚度的大小，焊件载荷的情况和钢材的抗裂性等。一般来说，对于塑性、冲击韧性和抗裂性能要求较高，低温条件下工作的焊缝都应选用碱性焊条。当受某种条件限制而无法清理低碳钢焊件坡口处的铁锈、油污和氧化皮等脏物时，应选用对铁锈、油污和氧化皮敏感性小，抗气孔性能较强的酸性焊条。2、考虑焊件的工作条件与使用性能（1）对于工作环境有特定要求的焊件，应选用相应的焊条，如低温钢焊条，水下焊条等。（2）对珠光体耐热钢，一般选用与钢材化学成分相似的焊条或根据焊件的工作温度来选取。3、考虑简化工艺、提高生产率、降低成本（1）薄板焊接或点焊须考虑使焊件不易烧穿且易引弧。（2）在满足焊件使用性能和焊条操作性能的前提下，应选用规格大、效率高的焊条。（3）在使用性能基本相同时，应尽量选择价格较低的焊条，降低焊接生产的成本。为了保证焊工的身体健康，在允许的情况下应尽量多采用酸性焊条。•焊剂的选用原则除了和前面焊条的选用原则相同之外还应提到的是：埋弧焊的焊丝与手工电弧焊焊条的钢芯，同属于一个国家标准。按照焊丝的成分和用途，可分为碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢三大类。埋弧焊所用的焊丝的要求，与焊条的钢丝基本相同。常用的焊丝直径为2、3、4、5mm和6mm。焊丝在使用时，表面要清洁，不应有氧化皮、铁锈及油污等杂质。•在焊接时，根据被焊材料来选用焊剂，并要配以合适的焊丝，方可得到化学成分和力学性能符合要求的焊缝金属。•在一般的低碳钢、普通低合金钢焊接中，为保证焊缝的综合力学性能良好，并不要求其化学成分与焊件金属完全相同，通常要求焊缝金属的含碳量低，且含有适量的锰、硅等元素，以达到焊件所需的力学性能。•焊接实践证明，较为理想的焊缝金属化学成分，其含碳量为0.1%～0.13%；含锰量为0.6%～0.9%；含硅量为0.15%～0.30%，这都要求我们依靠焊剂和焊丝的选配来实现。（二）埋弧自动焊焊接材料的选用原则（三）二氧化碳气体保护焊的焊接材料选用原则二氧化碳气保焊中的二氧化碳气体，纯度应该在99.5%以上，其含水量、含氮量均不超过0.1%，否则会降低焊的力学性能，焊缝易产生气孔。为了确保焊缝的力学性能，并防止气孔出现，与二氧化碳气体相匹配的焊丝必须比焊件含有更多的Mn和Si等脱氧元素。此外，为减小飞溅，焊丝含碳量必须限制在0.1%以下。二氧化碳气保焊的焊丝直径在0.5～5mm范围内，二氧化碳半自动焊的常用焊丝有Ф2.0、Ф2.5、Ф3.0、Ф4.0、Ф5.0mm。焊丝表面有镀铜和不镀铜两种，镀铜可防止生锈，有利于保存，并可改变焊丝的导电性及焊丝的稳定性。焊丝在使用前应适当清除表面的油污和铁锈。二、船舶结构钢常用的几种焊剂材料（一）手工电弧焊焊条药皮材料（二）埋弧自动焊焊剂材料（三）二氧化碳气体保护焊的焊剂（一）手工电弧焊焊条药皮材料焊条是涂有药皮的并供手工电弧焊用的熔化电极，它由药皮和焊芯两部分组成。药皮被压涂在焊芯表面，在焊接过程中起着极为重要的作用。药皮在焊接过程中起着复杂的冶金反应和物理、化学变化，药皮是决定焊缝质量的主要因素之一。•药皮的作用•（1）机械保护作用•气保护在焊接时，焊条药皮熔化后产生大量的气体，笼罩着电弧区和熔池，基本上把熔化金属和空气隔绝开来。这些气体中绝大部分是还原气体（CO、H2等），能在电弧区和熔池周围形成一个很好的保护层，防止空气中的氧、氮侵入，起到了保护熔化金属的作用。•渣保护焊接过程中药皮被电弧高温熔化后形成熔渣，覆盖着熔滴和熔池金属，这不仅隔绝空气中的氧、氮，保护焊缝金属，而且还能减缓焊缝的冷却速度，促进焊缝金属中气体的排出，减少生成气孔的可能性，并能改善焊缝的成形和结晶。•（2）冶金处理作用•通过熔渣与熔化金属冶金反应，除去有毒杂质（如氧、氢、硫、磷）和添加有益的合金元素，使焊缝获得合乎要求的力学性能。•（3）改善焊接工艺性能•电弧稳定燃烧、飞溅小、焊缝成形好、易脱渣和熔敷效率高等。在药皮中加入低电离电位的物质，来提高电弧燃烧的稳定性。•药皮的组成•药皮是由多种矿物类、铁合金和金属类、有机物类及化工产品（水玻璃）等原料组成。一种焊条药皮的配方中，组成物多达七、八种之多。•药皮的组成物按照在焊接中的作用包括以下几种：•稳弧剂其作用主要是改善焊条引弧性能和提高焊接电弧稳定性。•造渣剂这类药皮组成物能熔成一定密度的熔渣浮于液体金属表面，使空气不能侵入，并具有一定的粘度和透气性及与熔池金属进行必需的冶金反应能力，确保焊缝金属的质量和成形美观。•造气剂造气剂的主要作用是造成保护气体，同时也有利于熔滴过渡。•脱氧剂脱氧剂的主要作用是对熔渣和焊缝金属脱氧。•合金剂合金剂的主要作用是向焊缝金属中掺入必要的合金成分。•稀释剂稀释剂的主要作用是降低焊接熔渣的粘度，增加熔渣的流动性。•粘结剂粘结剂的主要作用是将药皮牢固地粘结在焊芯上。•增塑剂增塑剂的主要作用是改善涂料的塑性和滑性，使之易于用机械压深在焊芯上。（二）埋弧自动焊焊剂材料焊剂的作用是：（1）焊接时覆盖焊接区，防止空气中氮、氧等有害气体侵入熔池，焊后熔渣覆盖在焊缝金属层上，减缓了焊缝金属的冷却速度，改善焊缝的结晶状况及气体逸出的条件，从而减少气孔。（2）对焊缝金属掺入合金，改善焊缝的化学成分和提高力学性能。（3）防止焊缝中产生气孔和裂纹。•对焊剂的要求是：•（1）与焊丝配合，能保证焊缝金属的化学成分及力学性能都符合要求。•（2）应有良好的焊接工艺性，即电弧能稳定燃烧，脱渣容易，焊缝成形美观。•（3）应有一定的物理性能，且不易吸潮。•在使用焊剂时要注意的是：•（1）焊剂应妥善运输防止破损，应存放在干燥的库房内，防止受潮。•（2）焊前焊接处应清除铁锈及油污。•（3）使用中回收的焊剂，应清除其中的渣壳、碎粉及其它杂物，并与新焊剂混匀后使用。•（4）使用直流电源时，一般均采用直流反接。（三）二氧化碳气体保护焊的焊剂焊接用的二氧化碳一般是将其压缩成液体贮存于钢瓶内，以供使用。二氧化碳气体的涂色标注为铅白色，并标有“液化二氧化碳”字样。一般容量为40L的气瓶，可装25kg的液态二氧化碳，满瓶压力约为5～7MPa。气瓶内的压力与外界温度有关，其压力随着外界温度的升高而增大。因此，二氧化碳气体不准靠近热源或置于烈日下爆晒，以防止发生意外。•液态二氧化碳在大气压力下的沸点为-78℃，所以在常温下容易气化，1kg液态二氧化碳可汽化成509L气态的二氧化碳。液态二氧化碳在温度高于-11℃时比水轻，可溶解占重量约0.05%的水。溶于液态二氧化碳中的水分，蒸发成水汽混入二氧化碳气体中，影响二氧化碳气体的纯度。•气瓶内汽化的二氧化碳气体中的含水量，与瓶内的压力有关，随着使用时间的增长，瓶内压力降低，水汽增多。当压力降至0.98MPa时，二氧化碳气体中含水量大为增加，便不能继续使用。•焊接用二氧化碳气体的纯度应大于99.5%，含水量，含氮量均不应超过0.1%，否则会降低焊缝的力学性能，焊缝也易产生气孔。如果二氧化碳气体的纯度达不到标准，可进行提纯处理。三、焊接材料的使用与保管（一）手工电弧焊焊条的使用与保管（二）焊丝和焊剂的使用与保管（一）手工电弧焊焊条的使用与保管焊条的合理使用250～350℃的温度烘干不少于2小时。当天用多少烘干多少，随用随取。若烘好的焊条当天未用完，第二天再用时仍需重新烘干。②酸性焊条可视受潮的具体情况，经70～150℃的温度烘干1～2小时。但氧化钛纤维型焊条的焙烘温度不宜超过100℃。③烘干焊条时，不可将焊条突然放入高温中或突然拿出冷却，以防止药皮因骤冷或骤热而产生开裂、剥落。④一般受潮的焊条，焊芯上虽有轻微锈斑，经烘干后焊接时，如未发现药皮成块脱落现象，焊接时焊缝表面无气孔，并不影响焊接接头的机械性能时，可以使用（在质量要求相当高的产品中不得使用）。如受潮严重，出现焊芯生锈、药皮变质等现象，应视其受潮程度分别降级使用或报废。焊条的保管①焊条必须存放于干燥、通风良好的库房内，库房室温最好为10～25℃，相对湿度小于50%，严防焊条受潮变质。②焊条存放时必须垫高，距离地面应在200毫米以上，并应分垛堆放，垛间与墙壁间应保持一定距离，使其上下左右通风流畅。③焊条搬运、堆放时应小心轻放，以免药皮脱落。④使用焊条时应随用随拆包装，未用完的焊条应妥善保管。（二）焊丝和焊剂的使用与保管1、焊丝焊剂应置于干燥通风的室内，严防焊丝生锈及焊剂受潮。2、焊剂在使用前应经250℃温度烘焙1～2小时。3、焊丝在使用前盘入焊丝盘时应清除焊丝上的油污和锈蚀。而带有油污、锈蚀、毛刺和压痕的焊丝不允许使用。另外，焊接材料，特别是低氢型焊条和焊剂，在使用前均按技术文件或说明书规定的温度和时间进行焙烘和保温。焙烘时每层堆放高度一般不超过70mm，两层相经空间应大于100mm。对于经焙烘易于发生药皮开裂的焊条，应随炉升温和降至150℃以下温度出炉。经焙烘的焊条，应有放在保温箱、筒内。保温箱、筒内的温度可根据焊条的性质和使用要求选定。已经焙烘的焊条和焊剂，在空气中允许存放时间不超过4h。