附錄2 碳鋼和低合金鋼焊絲的選用瀏覽數:3937次
焊絲的選用 一、焊絲選用的基本要點 焊絲的選擇要根據被焊鋼材種類、焊接部位的質量要求、焊接施工條件（板厚、坡口形狀、焊接位置、焊接條件、熱處理及焊接作業性）及成本等予以綜合考慮。 焊絲選定順序通常如下： ⒈根據被焊結構的鋼種選擇焊絲。對于碳鋼及低合金高強鋼，主要是按“等強度”的原則，選擇滿足力學性能要求的焊絲。而對于耐熱鋼和耐候鋼，主要是側重考慮焊縫金屬與母材化學成分的一致或相近，以滿足其耐熱性和耐腐蝕性等方面的要求。 ⒉焊接部位的質量，尤其是沖擊韌性的變化，與焊接條件、坡口形狀、保護氣體的混合比等施工條件有關，要在確保焊接部性能的前提下，選擇達到最大焊接效率及降低焊接成本的焊接工藝方法。 ⒊根據現場的焊接位置，對應于板厚選擇所使用的焊絲直徑，確定所使用的電流值，參考產品資料及使用經驗，選擇適合于焊接位置及使用電流的焊絲牌號。 焊接工藝性能是表示焊接作業難易程度的術語，它包括電弧穩定性、飛濺顆粒大小及數量、脫渣性、焊縫的外觀與形狀等項內容。對于碳鋼的焊接（特別是半自動焊），主要是根據焊接工藝性能來選擇焊接施工方法及焊接材料。 二、氣保焊焊絲的選用 焊絲的選用，必須根據母材的化學成分、接頭的力學性能、結構的拘束程度、焊后是否需要熱處理以及耐腐蝕、耐高溫、耐低溫等使用條件進行綜合考慮，并經工藝評定試驗符合要求后予以確定。 ⒈ 碳鋼和低合金高強鋼焊絲的選用 選用這類焊絲時，首先要滿足焊縫金屬與母材等強度以及其它力學性能指標（如低溫沖擊韌性等）符合規定的要求。焊接熱軋鋼、正火鋼及焊態下使用的低碳調質鋼時，首先考慮焊縫金屬的力學性能與母材相接近或相當，焊縫金屬化學成分與母材的一致性則放在次要。在焊接某些大厚度、大拘束的構件時，為防止出現焊接冷裂紋，可采用低匹配原則，即選用焊縫強度稍低于母材強度的焊絲。 中碳調質鋼焊接后，一般要進行調質處理。因此，在選擇焊絲時，力求保證焊縫金屬主要合金成分與母材成分相近，以保證經過調質處理后，焊縫性能與母材一致。同時應嚴格控制焊縫金屬中S、P等雜質含量，以防止結晶裂紋和脆化。 對于藥芯焊絲，其渣系對焊縫金屬擴散氫含量及低溫沖擊韌性的影響，都不及焊條那么大。無論哪種類型的藥芯焊絲，其擴散氫含量都可達到15mL/100g以下的控氫標準，而堿性藥芯焊絲的擴散氫含量通常都在5mL/100g以下。國外最新研制成功的鈦型藥芯焊絲的擴散氫含量也能控制到很低水平（低于4mL/100g）。對于焊條，焊縫金屬抗拉強度大于540MPa時，都必須選用低氫型藥皮，而對于藥芯焊絲，抗拉強度在850MPa時，仍可選用鈦型渣系。 碳鋼和低合金鋼氣保焊用焊絲的選用列于表1。
表1 碳鋼和低合金高強鋼氣保焊焊絲的選用
⒉ 耐熱鋼焊絲的選用 Cr-Mo耐熱鋼焊絲的選擇，首先要保證焊縫的化學成分和力學性能與母材盡量一致，使焊縫具有良好的抗氧化、抗氣體介質腐蝕能力和一定的高溫強度。其次，應考慮材料的焊接性，避免選用雜質含量較高或強度較高的焊接材料。Cr-Mo耐熱鋼焊縫的含碳量一般控制在0.07%～0.12%之間，含碳量過低會降低焊縫的高溫強度，含碳量太高又易出現焊縫結晶裂紋。超低碳（C≤0.04%）的Cr-Mo耐熱鋼焊接材料（如ER55-B2L、ER62-B3L實心焊絲及E500T5-B2L、E600T1-B3L等藥芯焊絲），為了提高焊縫抗裂性能，降低焊接預熱溫度，甚至不預熱。 在焊接大剛度構件、焊補焊接缺陷、焊后不能熱處理或焊接12Cr5Mo等焊接性較差的耐熱鋼時，可采用強度低、塑性好、溶氫量大的Cr-Ni奧氏體型焊絲進行焊接，以釋放焊接應力，提高接頭韌性，防止焊接裂紋。 一些重要的高溫、高壓耐熱鋼管道，普遍采用TIG焊方法進行封底焊接。管子的全位置焊接，多采用實心焊絲的熔化極氣體保護焊，通常所用的保護氣體是Ar+2%CO2。平焊時主要采用噴射過渡，全位置焊接時采用短路過渡或脈沖噴射過渡。若采用CO2氣保焊，則飛濺較大，焊縫金屬的氧含量增高，沖擊韌性降低。 常用的Cr-Mo耐熱鋼焊絲的選用見表2。 表2 耐熱鋼氣保焊焊絲的選用
3. 異種耐熱鋼焊接用焊絲的選用 異種耐熱鋼焊接時，焊絲的選擇應按照“低匹配”原則，即耐熱鋼與低碳鋼或低合金鋼（如16Mn）焊接時，按低碳鋼或低合金鋼選用焊絲。當不同Cr、Mo含量的耐熱鋼焊接時，按Cr、Mo含量低的耐熱鋼選用焊絲。但焊接條件的選擇卻相反，焊前準備、焊接工藝及焊后熱處理等，應按照Cr、Mo含高的焊接性較差的耐熱鋼來考慮，以減少異種鋼接頭的淬硬和冷裂傾向。異種耐熱鋼焊接用焊絲的選用見表3。 表3 異種耐熱鋼焊接用焊絲的選用
注：預熱溫度，℃： a—250～350 ； b—200～300；c—150～250 d—150～225； e—100～200；f—100 回火溫度，℃ ①—750；②—690； ③—620 4. 低溫鋼焊絲的選用 低溫鋼是制造－20℃～－253℃低溫下工作的焊接結構的專用鋼材。作為低溫用鋼，最主要的要求是：在低溫工作條件下具有足夠的強度、塑性和韌性；具有良好的制造工藝性能；對應變時效脆性和回火脆性的敏感性要小，以便在結構制成后，保證鋼材和焊接接頭區的脆性轉變溫度低于最低工作溫度，因而具備足夠的抗斷裂能力，達到安全使用的目的。 在焊絲的選配上，無論是實心焊絲還是藥芯焊絲，大都采用與母材含Ni量相當的鎳合金化的低合金鋼焊絲，并盡量降低焊絲中C、S、P等雜質含量。 低溫鋼用藥芯焊絲按保護氣體種類可分為CO2氣保護、混合氣保護和自保護；按渣系可分為鈦型渣系、堿性渣系和金屬粉型。 低溫鋼用焊絲的選配列于表4。 表4 低溫鋼焊絲的選用
5. 耐候鋼焊絲的選用 耐候鋼由于含有少量的Cu、P或Cr、Ni等元素（一般含量P～0.1%、Cr～0.4%），使其耐大氣腐蝕能力比普通碳鋼（如Q215、Q235等）要提高1/3以上，成為具有一定耐大氣及海水腐蝕性能的耐蝕鋼。如08MnP、15MnVCu、16MnCu、10NiCuP、10MnPNbRe鋼等?？捎糜诩b箱、橋梁、機車車輛、石油井架及港口工程。耐候鋼用焊絲，其熔敷金屬合金系統一般可分為Cu-Cr系、Cu-Cr-Ni系及Cu-Ni系，焊縫金屬抗拉強度有490MPa與590MPa二種。耐候鋼的耐大氣腐蝕性能主要取決于Cu、Cr、Ni等合金元素的含量，故選用焊絲時，推薦采用與被焊鋼種合金系統相一致的化學成分。由于P在焊縫中易引起脆化和裂紋，故焊材中一般不采用添加P來提高其耐大氣腐蝕的能力。 鐵道的機車車輛等用耐大氣腐蝕用氣保焊絲選用見表5。 表5 耐候鋼焊絲的選用
6. 橋梁鋼焊絲的選用 橋梁鋼按屈服極限分級，主要有 Q345q（A、B、C、D、E）、 Q370q（A、B、C、D、E）、 Q420q （A、B、C、D、E）。采用先進的冶煉、軋制和熱處理技術，使鋼材的關鍵成分得到控制，降低，雜質，如C、S、P、O2含量很低，微觀夾雜物含量亦很低，鋼材的韌、塑性優良。由于橋梁是在長期交變載荷條件下工作，焊縫金屬容易造成疲勞，因此選用焊接材料是應注意焊縫強度的匹配。焊縫強度超過母材強度120～150MPa以上時，會降低接頭的斷裂韌性；超匹配的焊縫金屬焊接時預熱溫度要求更高、冷裂紋敏感性更大。橋梁鋼焊絲的選用見表6。 表6 橋梁鋼焊絲的選用
三、埋弧焊焊絲的選用 埋弧焊焊絲選配的原則，主要是根據被焊鋼材的類別及對焊接接頭的性能要求加以選擇，并與適當焊劑相配合。一般來講，對低碳鋼、低合金高強鋼的焊接，應根據等強度原則，選用與母材強度相匹配的焊絲；對于耐熱鋼的焊接，應選用與母材成分相匹配的焊絲（但有時碳可稍低）；對于低溫鋼的焊接，主要是根據低溫韌性或CTOD值來選用。對低溫下工作的高強鋼，同時還應考慮焊縫金屬的等強匹配。 低碳鋼埋弧焊時，由于焊縫中合金成分不多，故既可采用焊絲滲合金，也可采用焊劑滲合金。通過焊劑向焊縫中過渡錳，有利于改善焊縫的抗熱裂紋能力和抗氣孔性能，通過焊絲向焊縫過渡錳時，有利于提高焊縫的低溫韌性。一般選用實心焊絲H08A或H08E與高錳高硅低氟的熔煉焊劑HJ430、HJ431或HJ433等配合，其中應用最廣泛的是與HJ431焊劑相配合。也可選用中錳、低錳或無錳的焊劑與含錳較高的焊絲（如H08MnA、H10Mn2等）相匹配，同樣可獲得滿意的結果。 燒結焊劑具有工藝性能好、熔敷金屬力學性能優良的優點。將SJ101、SJ101G、SJ101q、SJ105、SJ301等燒結焊劑與H10Mn2、H08MnA、H08A等焊絲相配合焊接低碳鋼、低合金鋼時，其焊縫質量優良，焊接效率高，可單面焊雙面成形。 焊接低合金高強鋼時，焊縫金屬強度不宜過高，一般滿足母材強度的下限即可。因為強度過高，往往會導致焊縫韌性、塑性和接頭抗裂性能降低。要根據焊縫強度級別和韌性的要求，分別采用不同合金系統的焊絲。強度在490MPa級的焊縫可采用Mn-Mo系焊絲，如H08MnMoA、H08Mn2MoA、H10MnSiMoTi及H10Mn2Mo焊絲等；690～780MPa級的焊縫多采用Mn-Cr-Mo系、Mn-Ni-Mo系或Mn-Ni-Cr-Mo系焊絲。當對焊縫韌性要求較高時，往往采用含Ni的焊絲成分系統，如H08CrNi2MoA等焊絲。焊接690MPa級以下的鋼種時，既可采用熔煉焊劑，也可采用燒結焊劑；焊接780MPa級高強鋼時，為了得到高的韌性，最好采用燒結焊劑。因為熔煉型焊劑堿度較低，為提高韌性，就應提高焊劑堿度，但這又會導致焊接工藝性能明顯變壞，故熔煉型焊劑的應用受到限制。 Cr-Mo耐熱鋼埋弧焊時，為保證焊縫成分與母材相接近，多采用Cr-Mo系的實芯焊絲，如焊接1Cr-0.5Mo、2.25Cr-1Mo及5Cr-0.5Mo鋼時，可分別采用H08CrMoA、H08Cr2MoA和HCr5MoA焊絲，所用焊劑通常為熔煉型焊劑。最新研究表明，對1.25Cr-0.5Mo和2.25Cr-1Mo鋼而言，焊縫金屬的最佳含C量應控制在0.08～0.12%，此時焊縫金屬具有較高的沖擊韌性和與母材相當的蠕變強度。為了降低焊縫金屬的回火脆性，已研制出了降低焊縫含磷量的熔煉型焊劑和燒結型焊劑，同時應嚴格限制焊絲中P、S、Sn、Sb及As等有害雜質的含量，以滿足厚壁容器對抗回火脆性的嚴格要求。 低溫鋼埋弧焊時，其主要是如何保證焊縫金屬的低溫韌性。首先，焊絲成分要控制得當，C、Si的含量要低些，S、P等有害雜質含量要盡可能降低?？蛇x用中性熔煉焊劑配合Mn-Mo系焊絲或堿性熔煉焊劑配合含Ni焊絲。目前在大多數情況下，通常選用燒結焊劑配合Mn-Mo或含Ni焊絲。根據使用溫度的不同，焊絲中可加入不同數量的Ni。使用溫度越低，加入的Ni越多。為了不使焊縫強度過高而影響低溫韌性，一般當焊絲含Ni低時，Mn量可適當高些；當含Ni高時，Mn量要適當降低。為了消除回火脆性，還應加入0.3%左右的Mo。當采用C-Mn系焊絲時，需通過燒結焊劑向焊縫金屬過渡合金元素（如Ti、B、Ni等），以確保焊縫金屬具有良好的低溫韌性。 在選擇焊絲與焊劑的組合時，還應注意坡口和接頭形式的影響。如采用HJ431+HO8A焊接16Mn鋼對接接頭（開I形坡口）時，由于母材熔合比較大，所得到的焊縫可滿足力學性能的技術要求；但對于16Mn鋼厚板開坡口的對接接頭，若用HJ431+H08A，由于母材熔合比小，故焊縫強度偏低，此時應采用HJ431+H08Mn或HJ431+H10Mn等焊材組合。對于16Mn鋼角接焊縫則應采用HJ431+H08A，此時若選用HJ431+H08MnA，則角焊縫可能強度偏高，塑性偏低。 焊絲與焊劑的不同組合，可獲得不同性能及不同成分的熔敷金屬。所以，在焊接生產中，應根據所焊產品的具體技術要求和生產條件，選擇適當的焊劑與焊絲的組合。必要時應通過工藝評定來選用定型。 表7列出了碳鋼和低合金高強鋼用埋弧焊焊絲的選用舉例，表8為耐熱鋼、低溫鋼及耐候鋼埋弧焊焊絲的選用舉例。 表7 碳鋼、低合金高強埋弧焊焊絲的選用舉例
表8 耐熱鋼、低溫鋼及耐候鋼埋弧焊絲的選用
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