工程建设中常用焊条的选择

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　　摘要：在油田产能建设工程中，涉及的焊条种类较多，本文对焊条药皮特性、成分、力学性能、工作条件及被焊材质等方面进行总结分析，列举焊条选择要求，为正确地选择使用焊条提供综合说明。

　　关键词：常用 焊条 特性 选择 要点

　　电焊条的种类繁多，每种焊条都有一定的特性和用途，即使同一类别的焊条，由于不同的药皮类型，其使用特性也是不同的，加之被焊工件的理化性能、工作条件(结构形状及刚度)、施工条件的不同，还要考虑生产效率及经济性等因素，这些势必给焊条的选择带来一定的困难。

　　因此，有必要确定一些基本原则，为选择焊条提供指导。

　　在油田产能建设工程中，涉及的焊条种类较多，除了要认真了解各种焊条的成分、性能及用途等资料外，还必须结合被焊工件的状况施工条件及焊接工艺等，进行综合考虑，从而正确地选择使用焊条。

　　1常用焊条的特性考虑

　　1.1纤维素型焊条的特性

　　纤维素型焊条药皮中木粉、淀粉、纤维素等有机物达30%左右，还含有适量的TiO2、石棉等，采用锰铁脱氧。

　　焊接过程中有机物分解产生大量气体，以保护电弧和熔池金属故可称之谓气保护型焊条。

　　因为依靠气体保护，造渣剂可以减少，药皮厚度变薄，焊接时电弧吹力强、熔深大，脱渣容易，但飞溅较多。

　　该焊条适于全位置焊接，主用于向下立焊，目前在油田直径大于159毫米的管道工程中做为打底焊条应用相当广泛。

　　焊接时最好采用直流电源反极性：焊接电流应尽可能小一些，否则药皮过热，有机物将提前分解，熔池保护不充分，容易出现焊接缺陷。

　　1.2低氢型焊条特性

　　低氢型焊条不是按照药皮中主要原材料命名的，它表征的是熔敷金属中扩散氢含量少。

　　药皮中主要含有碳酸盐和萤石之类的氟化物，熔渣的碱度高，也称作碱性焊条。

　　造渣成分有CaO、CaF2、MgO、SiO2、TIO2、ZrO2等。

　　焊条制造时，烘干温度较高。

　　以便进一步去除药皮中的水分，降低氢的来源。

　　低氢型焊条的另一个重要优点是熔敷金属的扩散氢含量很低，为其他类型药皮的五分之一至十分之一。

　　扩散氢低，对改善冷裂纹的能力有着重要作用。

　　因此，大厚度或刚性结构应采用低氢焊条施焊，否则会在焊缝中或热影响区产生冷裂纹，随着钢种或焊缝强度的提高，允许的扩散氢量要降低。

　　因此，为避开产生焊接冷裂纹，焊接高强度钢时应采用超低氢焊条。

　　焊条药皮吸潮后，熔敷金属中的扩散氢量要明显提高，这也是造成焊接冷裂纹的重要理由之一。

　　低氢型焊条在油田产能建设工程中输送有毒、易燃介质及重要结构工程中广为应用;同时也是返修的优选焊条。

　　1.3酸性焊条特性

　　酸性焊条的药皮组分氧化性强，对水、锈产生气孔的敏感性不大，焊条在使用前经150℃烘焙1小时，纤维素焊条若不受潮，也可不烘干。

　　电弧稳定，可用交流施焊，焊接电流较大，可长弧操作。

　　合金元素过渡效果差，焊缝成形较好，除氧化铁型外熔深较浅，熔渣结构呈玻璃状，脱渣较方便。

　　焊缝常、低温冲击性能较高，除氧化铁型外，抗裂性能较差。

　　焊缝中含氢量高，易产生白点，影响塑性，焊接时烟尘较少。

　　1.4碱性焊条特性

　　碱性焊条药皮组分还原性强，对水、锈产生气孔的敏感性大，焊条在使用前经300~400℃，1~2小时烘干。

　　药皮中含有氟化物恶化电弧稳定性，须直流施焊，焊接电流较小，较同规格的酸性焊条小10%左右，须短弧操作，否则易引起气孔，合金元素过渡效果好。

　　焊缝成形尚好，容易堆高，熔深较深，熔渣结构成结晶状，坡口内第一层脱渣较困难，以后各层脱渣较容易。

　　焊缝常、低温冲击性能较高，抗裂性能较好，焊缝中含氢量较低，焊接时烟尘较多。

　　2电焊条的基本条件考虑

　　2.1考虑焊件的力学性能、化学成分的`要求

　　①从等强度的观点出发，选择满足力学性能要求的焊条。

　　或结合母材的焊接性，改用不等强度而韧性好的焊条，但要转变焊缝结构形式，以满足等强度、等刚度的要求。

　　②使熔敷金属的合金成分符合或接近母材。

　　③当母材化学成分中碳或硫、磷等有害杂质较高时，应选择抗裂性和抗气孔能力较强的焊条，如低氢型焊条。

　　必须指出，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，如选用结构钢焊条时，首先应侧重考虑焊缝金属与母材间的等强度，或焊缝金属的高韧性;有的焊件又可能偏重于化学成分方面的要求，如结合耐热钢、不锈钢焊条的选择，通常侧重于考虑焊缝金属与母化学成分的一致;有时也可能对两者都有严格的要求，因此在选择焊条时，应分清主次，综合考虑。

　　2.2考虑焊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，对冲击韧性、塑性均有较高的要求。

　　此时应选用低氢型、钛钙型或氧化铁型焊条。

　　②工件在腐蚀介质中工作时，必须分清介质种类、浓度、工作温度以及腐蚀类型(一般腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等)，从而选择合适的不锈钢焊条。

　　③工件在受磨损条件下工作时，须区分是一般磨损还是冲击磨损，是金属间磨损还是磨料磨损。

　　还应考虑是否在腐蚀介质中工作，以选择合适的堆焊焊条。

　　④处在低温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条。

　　2.3考虑工件的结构特点、受力状态、刚度大小、焊接坡口制备和焊接部位等因素

　　①形状复杂或大厚度的工件，由于其焊缝金属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条，如低氢型焊条、高韧性焊条或氧化铁型焊条。

　　②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条。

　　③因受条件限制而使某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条以免产生气孔等缺陷。

　　3同种钢材焊接时焊条的选择要点

　　3.1力学性能和化学成分要求

　　对于普通结构钢，通常要求焊缝金属与母材等强度，应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母材的焊条;对于合金结构钢，主要要求焊缝金属力学性能与母材匹配，有时还经求合金成分与母材相同或接近;在被焊结构刚性大，接头应力高、焊缝容易产生裂纹和不利情况下，可考虑选用比母材强度低一级的焊条;当母材中碳、硫、磷等元素含量偏高时，焊缝容易产生裂纹，应选用抗裂性能好的低氢焊条。

　　3.2焊件的使用性能和工作条件要求

　　对承受动载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的冲击韧性和塑形，可选用塑形和韧性指标较高的低氢焊条;接触腐蚀介质的焊件，应根据介质的性质及腐蚀特征选用不锈钢类焊条或其他耐蚀焊条;在高温或低温条件下工作的焊件应选用相应的耐热钢或低温钢焊条。

　　3.3焊件的结构特点和受力状态

　　对结构形状复杂、刚性大及大厚度焊件，由于焊接过程中产生很大的应力，容易使焊缝产生裂纹，应选用抗裂性能好的低氢焊条;对焊接部位难以清理干净的焊件，应选用氧化性强对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条;对受条件限制不能翻转的焊件，有些焊缝处于非平焊位置，应选用全位置焊接的焊条。

　　4施工的条件及设备

　　在没有直流电源，而焊接结构又要求必须使用低氢焊条的场合，应选用交直流两用低氧焊条;在狭小或通风条件差的场合，选用酸性焊条或低尘低氢焊条。

　　4.1操作工艺性能

　　在满足产品性能要求的条件下，尽量选用工艺性能好的酸性焊条。

　　4.2经济效益

　　在满足使用性能和操作工艺性能的条件下，尽量选用成本低、效率高的焊条。

　　5结束语

　　综上所述，在选择焊条过程中需要多方考虑，选择的应该是一个合适的范围，并进行焊条的工艺性能验证，通过实际操作看焊条能否容易地进行焊接作业，在焊接过程中考察电弧的发生状态熔渣的流动性，熔滴的过渡情况，焊后考察熔渣的清除程度、焊缝的外观等，通过整个焊接作业所表现出的性能及试验评定，来确定哪一种焊条是最优选择。

　　由于焊接工艺性能还受到焊工的技术水平、电焊机的性能、焊接工具、母材的性质(材质、板厚、接头的种类)、焊接参数等诸多因素的影响，所以要客观准确地评价焊条的工艺性能是比较困难的，因而在评定焊条的工艺性能时，还应固定焊工、电焊机、其他焊接工具、试验材料、焊接参数等条件。