焊條(coveredelectrode),是在金屬焊芯外将塗料(藥皮)均勻、向心地壓塗在焊芯上。
焊條的選用原則
焊芯即焊條的金屬芯,為了保證焊縫的質量與性能,對焊芯中各金屬元素的含量都有嚴格的規定,特别是對有害雜質(如硫、磷等)的含量,應有嚴格的限制,優于母材。焊條由焊芯及藥皮兩部分構成。其種類不同,焊芯也不同。焊芯成分直接影響着焊縫金屬的成分和性能,所以焊芯中的有害元素要盡量少。
焊條分類
1、酸性焊條
藥皮中含有大量的TiO2、SiO2等酸性造渣物及一定數量的碳酸鹽等,熔渣氧化性強,熔渣堿度系數小于1。酸性焊條焊接工藝性好,電弧穩定,可交、直流兩用,飛濺小、熔渣流動性和脫渣性好,熔渣多呈玻璃狀,較疏松、脫渣性能好,焊縫外表美觀。酸性焊條的藥皮中含有較多的二氧化矽、氧化鐵及氧化钛,氧化性較強,焊縫金屬中的氧含量較高,合金元素燒損較多,合金過渡系數較小,熔敷金屬中含氫量也較高,因而焊縫金屬塑性和韌性較低。
2、堿性(低氫型)焊條
藥皮中含有大量的堿性造渣物(大理石、螢石等),并含有一定數量的脫氧劑和滲合金劑。堿性焊條主要靠碳酸鹽(如CaCO3等)分解出CO2作保護氣體,弧柱氣氛中的氫分壓較低,而且螢石中的氟化鈣在高溫時與氫結合成氟化氫(HF),降低了焊縫中的含氫量,故堿性焊條又稱為低氫型焊條。采用甘油法測定時,每100g熔敷金屬中的擴散氫含量,堿性焊條為1~8mL,酸性焊條為17~50mL。堿性渣中CaO數量多,熔渣脫硫的能力強,熔敷金屬的抗熱裂紋的能力較強。而且,堿性焊條由于焊縫金屬中氧和氫含量低,非金屬夾雜物較少,具有較高的塑性和沖擊韌性。堿性焊條由于藥皮中含有較多的螢石,電弧穩定性差,一般多采用直流反接,隻有當藥皮中含有較多量的穩弧劑時,才可以交、直流兩用。堿性焊條一般用于較重要的焊接結構,如承受動載荷或剛性較大的結構。
選用原則
1、考慮焊件材料的物理性能、力學性能和化學成分:
(1)按等強度的原則,選擇滿足接頭力學性能要求的焊條。
■舉例:
Q235,按等強度的原則應選用J42×焊條,而不應選用J50 ×焊條。
◆特殊情況:根據母材的焊接性,選用不等強度(高強度匹配或低強度匹配)、而韌性好的焊條,但需通過改變焊縫結構形式,以滿足設計強度和剛度的要求。
(2)使熔敷金屬的合金成分符合或接近母材。
■舉例:
15CrMo必須選用R307焊條(1Cr-0.5Mo),而不能選用R207焊條(0.5Cr-0.5Mo)。
(3)當母材化學成分中碳或硫、磷等有害雜質較高時,應選擇抗裂性和抗氣孔能力較強的焊條。如低氫型焊條等。
★注意:焊接構件對力學性能和化學成分的要求并不是均衡的:
▼有的焊件可能偏重于強度、韌性等方面的要求,而對化學成分不一定要求與母材一緻。如選用結構鋼焊條時,首先應側重考慮焊縫金屬與母材間的等強度,或焊縫金屬的高韌性;
▼有的焊件又可能偏重于化學成分方面的要求,如對于耐熱鋼、不鏽鋼焊條的選擇,通常側重于考慮焊縫金屬與母材化學成分的一緻;
▼有的也可能對兩者都有嚴格的要求。如異種鋼焊條的選擇。因此在選擇焊條時應分清主次,綜合考慮。
2、考慮焊件的工作條件和使用性能:
(1)焊件在承受動載荷和沖擊載荷情況下,除了要求保證抗拉強度、屈服強度外,對沖擊韌性、塑性均有較高的要求。此時應選用低氫型、钛鈣型或氧化鐵型焊條。
■舉例:
16Mn鋼用于非重要結構時可選用J502、J503等酸性焊條;而當用于重要結構時,則應選用J506、J507等堿性焊條。
(2)焊件在腐蝕介質中工作時,必須分清介質種類、濃度、工作溫度以及腐蝕類型(一般腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕等),從而選擇合适的不鏽鋼焊條。
■舉例:
焊接1Cr18Ni9不鏽鋼時,為了滿足焊縫與母材金屬成分相同的要求,對于在腐蝕要求不高的條件下工作的焊件,可選用A102、A107焊條;而對于工作溫度低于300℃而耐腐蝕要求較高的焊件,則應選用A132、A137或A002焊條。
(3)焊件在受磨損條件下工作時,須區分是一般磨損還是沖擊磨損,是金屬間磨損還是磨料磨損,是在常溫下磨損還是在高溫下磨損等。還應考慮是否在腐蝕介質中工作,以選擇合适的堆焊焊條。
(4)處在低溫或高溫下工作的焊件,應選擇能保證低溫或高溫力學性能的焊條。
■舉例:
▲12CrMo在400℃下工作,焊接應選R207 ,而不能選J507。
▲16MnDR在-40℃下工作,焊接應選J507RH( -40℃ ),而不能用J507、 J507Mo、 J507H等焊條( -30℃ )。
3、考慮焊件的複雜程度和結構特點、焊接接頭型式等:
(1)形狀複雜或大厚度的焊件,由于其焊縫金屬在冷卻收縮時産生的内應力大,容易産生裂紋。因此,必須采用抗裂性好的焊條,如低氫型焊條、和高韌性焊條焊條。
(2)對于某些坡口較小的接頭,或對根部焊透控制嚴格的接頭,應選用具有較大熔深或熔透能力的焊條。
■舉例:長輸管線用鋼X42焊接,為保證根部焊透又不至于有過大的焊瘤,常采用纖維素型焊條E6010進行向下立焊操作。
(3)因受條件限制而使某些焊接部位難以清理幹淨時,就應考慮選用氧化性強,容易脫渣,對鐵鏽、氧化皮和油污反應不敏感的酸性焊條,以免産生氣孔等缺陷。
4、考慮焊縫的空間位置:
有的焊條隻适用于某一位置的焊接,其它位置焊接時效果較差,有的焊條則是各種位置均能焊接的全位置焊條,選用時要考慮焊接位置的特點:
(1)對于仰焊、立焊縫較多的焊件,應選用钛鈣型、钛型、低氫型或钛鐵礦型的全位置焊條。
(2)焊接部位所處的位置不能翻轉時,必須選擇能進行全位置焊接的焊條。
5、考慮施焊工作條件:
(1)沒有直流焊機的場合,應選用交直流兩用的焊條。
(2)某些鋼材(如珠光體耐熱鋼)需進行焊後消除應力熱處理,但受設備條件限制或本身結構限制而不能進行時,應選用與母材金屬化學成分不同的焊條(如奧氏體不鏽鋼焊條),可以免進行焊後熱處理。
(3)應根據施工現場條件,如野外操作、焊接工作環境等來合理選用焊條。
6、考慮改善焊接操作環境和保證工人身體健康:
(1)盡量選用發塵量小、産生有害氣體少的焊條。
(2)在酸性焊條和堿性焊條都可以滿足的地方,鑒于堿性焊條對操作技術及施工準備要求高,故應盡量采用酸性焊條。
(3)對于在密閉容器内或通風不良場所焊接時,應盡量采用低塵低毒焊條或酸性焊條。
7、考慮焊接的經濟性:
(1)在保證使用性能的前提下,盡量選用價格低廉的焊條。根據我國的礦藏資源,應大力推廣钛鐵礦型焊條(×××3型) 。
(2)對性能有不同要求的主次焊縫,可采用不同焊條,不要片面追求焊條的全面性能。
(3)根據結構的工作條件,合理選用焊條的合金系統。如對在常溫下工作,用于一般腐蝕條件的不鏽鋼,就不必選用含铌的不鏽鋼焊條。
8、考慮焊接效率:
(1)對焊接工作量大的結構,有條件時應盡量采用高效率焊條,如鐵粉焊條、高效率不鏽鋼焊條、重力焊條、底層焊條、立向下焊條之類的專用焊條。
(2)水平位置焊接時采用鐵粉焊條,垂直位置焊接時采用下向焊條等,均可大大提高生産率和降低成本。
9、考慮焊條的工藝性能:
焊條工藝性能的好壞是焊條使用的前提。工藝性能不好的焊條會産生各種焊接缺陷 。
(1)對于同一牌号(型号)的焊條,不同的生産廠家,其工藝性能差别很大,需要我們在采購時認真分析。
(2)采購不同廠家同一牌号的焊條時,還應考慮焊工的習慣問題和對該焊條工藝性能的适用性。
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