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焊材选用指南
焊材推荐原则

1. 考虑工件的物理、力学性能和化学成分
(1)按等强度的原则,选择满足接头力学性能要求的焊材。特殊情况:根据母材的焊接性,选用不等强度(高强度匹配或低强度匹配)而韧性好的焊材,但需通过改变焊缝结构形式,以满足设计强度、抗疲劳和刚度的要求。
(2)使熔敷金属的合金成分符合或接近母材的合金成分
(3)当母材化学成分中的碳或硫、磷等有害杂质含量较高时,应选择抗裂性和抗气孔能力较强的焊接材料,如低氢型焊条或碱性药芯焊丝等。
必须说明,焊接构件对力学性能和化学成分的要求并不是均衡的,有的焊件可能偏重于强度、韧性等方面的要求,而对化学成分不一定要求与母材一致,如选用结构钢焊材时,首先应侧重考虑熔敷金属与母材间的等强度,或熔敷金属的高韧性;有的焊件又可能偏重于化学成分方面的要求,如对耐热钢、不锈钢焊材的选择,由于主要考虑耐热钢的高温性能或不锈钢的耐蚀性,通常侧重于考虑熔敷金属与母材化学成分的一致或相近。有时也可能对两者都有严格的要求,因此在选择焊材时,应分清主次,综合考虑。
2. 考虑工件的工作条件和使用性能
(1)工件在承受动载荷和冲击载荷的情况下,除了要求保证抗拉强度、屈服强度外,对冲击、塑性均有较高的要求。此时应选用低氢型焊条或韧性好的气保焊(气体保护焊)焊丝。
(2)工件在腐蚀介质中工作,必须分清介质种类、浓度、工作温度以及腐蚀类型(一般腐蚀、晶向腐蚀、应力腐蚀等),从而选择合适的耐腐蚀焊接材料。
(3)工件在受磨损条件下工作时,必须区分是一般磨损还是冲击磨损,是金属向磨损还是磨料磨损,是在常温下磨损还是在高温下磨损等。还应考虑是否在腐蚀介质中工作,以选择合适的堆焊焊接材料。
(4)处在低温下或高温下工作的工件,应选择能保证低温或高温力学性能的焊接材料。
3. 考虑工件的复杂程度、刚度大小、焊接坡口制备和焊接部位
形状复杂或大厚度的工件,由于其熔敷金属冷却速度快及在冷却收缩时产生的内应力大,容易产生裂纹。因此,必须采用抗裂性好的焊接材料。焊接部位所处的位置不能翻转时,必须选择能进行全位置焊接的焊接材料。因受条件限制而使有些焊接部位难以清理干净时,就应考虑选用氧化性强,对铁锈、氧化皮和油污反应不敏感的酸性焊接材料,以免产生气孔等缺陷。
4. 考虑施焊工作条件
没有直流焊机的地方就应选用交直流两用的焊材。某些钢材(如铁素体耐热钢)需进行焊后热处理,以消除残余应力,但受设备条件限制或本身结构限制而不能进行焊接接头热处理时,应选用与母材金属化学组成不同的焊材(如奥氏体不锈钢焊条),可以不进行焊后热处理。此外,还应根据现场施工条件,如野外操作、焊接工作环境等,来合理选择焊材。
5. 考虑改善焊接工艺和保证工人身体健康
在酸性和碱性焊条都可以满足性能要求的情况下,鉴于碱性焊条对操作技术及施工准备要求高,且其产生的焊接烟尘有害影响较大,故应采用酸性焊条。对于密闭容器内或通风不良场所焊接时,应尽量采用低尘,低毒焊条或酸性焊条。
6. 考虑经济性
在保证使用性能的前提下,尽量选用价格低廉的焊材。对性能有不同要求的主次焊缝,可采用不同焊材,不用片面追求焊材的全面性能。
7. 考虑效率
对焊接工作量大的结构,有条件时应尽量选用高效率焊接材料。
焊材保管储存
1.焊条的储存及保管
(1)焊条储存中常见的问题
① 损伤 虽然焊条在一般情况下具有抗外界损坏的能力,但不能忽视由于保管不好容易遭受损坏。焊条是一种陶质产品,抗冲击性差,因此在装货和卸货时不能撞击。
② 吸潮 所有的焊条在空气中都能吸收水分,空气中相对湿度和温度越高,水蒸汽分压也就越高,则药皮越容易吸湿。在相对湿度为90%时,焊条药皮吸收水分很快,碱性焊条露在外面一天受潮应很严重,甚至相对湿度为70%时药皮水分增加也很快,只有在相对湿度为60%或更低时,焊条长期储存才不致受到影响。
(2)受潮焊条对产品性能的影响
① 电弧吹力变大,燃烧不稳定;
② 飞溅量增多、颗粒变大,有爆炸声。
③ 熔渣覆盖不良,焊缝成形变差
④ 吸潮严重的焊条,还会影响熔敷金属的力学性能。对低氢焊条影响更大, 气孔、白点产生倾向增大,扩散氢含量增高,熔敷金属抗裂性能变差。
(3)焊条保管原则
① 焊条的保管要特别注意环境湿度。当空气中水蒸汽分压≤5mmHg时药皮吸湿量很小,但一般建议空气中的相对湿度低于60%,并离开地面和墙壁一定的距离约30厘米。
② 分清焊条型号、规格、不能混错。
③ 焊条堆放过程应注意不要损伤药皮,对药皮强度较差的焊条,如高强钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条等等更要当心;焊条堆放不能太高。
④ 使用时,按照“先进先出”的原则。
(4)焊条的重新烘干
焊条从制造到使用因放置相当长的时间而吸潮,如果焊芯不生锈和药皮不变质,焊条重新烘干后可确保原来的性能。烘干温度均按焊条说明书规定,温度过低达不到除去水份的目的;过高容易引起粘结剂的分解造成药皮开裂,焊接时熔化到裂纹处很近时产生脱落现象,而且随着烘焙温度提高,药皮内的合金元素将氧化,影响合金的过渡。焊条烘干,一般采用专用的带自动控制温度的烘箱,宜采取随烘随用的原则,烘干后在室外露放时间不超过四小时。重新烘干次数一般可以重复2次。
2.焊丝的保管及质量管理
(1)焊丝的保管要求
① 要求在推荐的保管条件下,原始未打开包装的焊丝,至少有12个月可保持在“工厂新鲜”状态。的保管时间取决于周围的大气环境(温度、湿度等)。仓库推荐的保管条件为室温10~15℃(40℃)以上,相对湿度为60%。
② 焊丝应存放在干燥、通风良好的库房中,不允许露天存放或放在有有害气体和腐蚀性介质(如SO2等)的室内。室内应保持整洁。堆放时不宜直接放在地面上,放在离地面和墙壁不小于250mm的架子上或垫板上,以保持空气流通,防止受潮。
③ 在搬运过程中,要避免乱扔乱放,防止包装破损。一旦包装破损,可能会引起焊丝吸潮、生锈。
(2)焊丝使用中的管理
① 开包后的焊丝应在两天内用完。
② 开包后的焊丝要防止其表面被锈、油脂及其他碳氢化合物所污染,保持焊丝表面干净、干燥。
但实际施工中,对于受潮较为严重的焊丝,也应进行焊前烘干处理。但焊丝的烘干温度不宜过高,一般为(120~150)℃×(1~2)h即可。焊丝烘干对消除焊缝中的气孔及降低扩散氢含量有利。
(3)焊丝的质量管理
① 要按焊丝的类别、规格分别堆放,防止错用。
② 按照“先进先出”的原则发放焊丝,尽量减少焊丝的存放期。
③ 发现焊丝包装破损,要认真检查。对于有明显机械损伤或有过量锈迹的焊丝,不能用于焊接。
(4)焊丝的清理及烘干
焊丝在使用前应进行仔细清理(去油、去锈等),一般不需要进行烘干处理。
3.焊剂的使用及保管
(1)焊剂的运输与储存
焊剂不能受潮、污染及渗入杂物,并应保持其颗粒度。焊剂的使用与保管应注意以下事项:
① 各种焊剂应储存在干燥库房内,其室温为5~50℃,不能放在高温、高湿度的环境中。
② 焊剂的颗粒小于0.1mm和大于2.5mm时,粉尘大,影响环境卫生,因此焊接时不能使用;焊剂的颗粒大于2.5mm时,不能很好地隔绝空气以保护熔敷金属,而且对合金元素过渡也会产生不良影响。因此,在储运和回收焊剂时,均应防止焊剂结块或粉化,以防止焊剂对焊接过程的不利影响。
(2)焊剂的使用与烘干
① 焊剂烘干工艺参数 焊剂在使用前应按使用说明书规定的工艺参数进行烘干,烧结焊剂通常在300~400℃烘干2h。焊剂干燥时散布在盘中,厚度不能超过5cm。
② 焊剂应清洁纯净 未消毒或未熔化的焊剂可以多次反复使用,但不能被锈、氧化皮或其他外来物质污染,焊剂中渣壳和碎粉也应清除。被油或其他物质污染的焊剂应做报废处理。
③ 适宜的堆放高度 焊接时,焊剂堆放高度与焊接熔池表面的压力成正比。堆放过高,焊缝表面波纹粗大,凹凸不平,有“麻点”。一般使用的玻璃状焊剂堆放高度为25~45mm,高速焊时焊剂堆放宜低些,但不能太低,否则电弧外露,焊缝表面会变得粗糙。
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