焊丝牌号
焊丝牌号中,第一字母H表示焊丝,字母后面的两位数字表示焊丝中平均碳含量,如含有其他化学成分,在数字的后面用元素符号表示;牌号最后的A,E,C分别表示硫、磷杂质含量的等级。
焊剂型号
焊剂型号是根据使用各种焊丝与焊剂组合而形成的熔敷金属的力学性能而划分的。焊剂型号的示例如下:
F55A4-H08MnMoA:F,表示焊剂,F后面的数字表示抗拉强度的级别,强度级别后面的字母A表示在焊态下测试的力学性能,P,表示经热处理后测试的力学性能;在字母A或P,后面的数字表示熔敷金属冲击吸收功不小于27J时,对试验温度的要求。
任何牌号的焊剂,由于使用的焊丝、热处理状态不同,其分类型号可能有许多类别,因此,焊剂应至少标出一种或所有的试验类别型号。
焊剂类型
焊剂根据生产工艺的不同分为熔炼焊剂、粘结焊剂和烧结焊剂。按照焊剂中添加脱氧剂、合金剂分类,又可分为中性焊剂、活性焊剂和合金焊剂。不同类型焊剂可以通过相应的牌号及制造厂的产品说明书予以识别。
1.中性焊剂
中性焊剂是指在焊接后,熔敷金属化学成分与焊丝化学成分不产生明显变化的焊剂。中性焊剂用于多道焊,特别适应于厚度大于25mm的母材的焊接。中性焊剂的焊接注意事项如下。
由于中性焊剂不含或含有少量的脱氧剂,所以在焊接过程中只能依赖于焊丝提供脱氧剂。如果单道焊或焊接氧化严重的母材时,会产生气孔和焊道裂纹。
电弧电压变化时,中性焊剂能维持熔敷金属的化学成分的稳定。某些中性焊剂在电弧区还原,释放出的氧气与焊丝中碳化合,降低熔敷金属中的含碳量。某些中性焊剂含有硅酸盐,在电弧高温区还原成锰、硅,即使电弧电压变化很大时,熔敷金属的化学成分也是相当稳定的。
熔深、热输入量和焊道数量等参数变化时,抗拉强度和冲击韧性等力学性能会发生变化。
尽管焊剂在锰和硅方面可以是中性,但在活泼的合金元素方面可能不是中性的了,最显著的是铬。某些而不是全部中性焊剂会减少焊缝金属的铬含量(与焊丝中的相比)。此时,焊丝中铬含量应该比熔敷金属中的铬含量稍高。
2.活性焊剂
活性焊剂指加入少量锰、硅脱氧剂的焊剂。提高抗气孔能力和抗裂性能。活性焊剂主要用于单道焊,特别是对被氧化的母材。活性焊剂的焊接注意事项如下。
由于含有脱氧剂,那么熔敷金属中的锰、硅将随电弧电压的变化而变化。由于锰、硅增加将提高熔敷金属的强度,降低冲击韧性。因此,在使用活性焊剂进行多道焊时,应严格控制电弧电压。
活性焊剂中,更活泼的焊剂具有较强的抗氧化性能,但在多道焊时会产生较多的问题。
3.合金焊剂
合金焊剂指使用碳钢焊丝,其熔敷金属为合金钢的焊剂。焊剂中添加较多的合金成分,用于过渡合金,多数合金焊剂为粘结焊机和烧结焊剂。
焊剂中性指数
焊剂中性指数是测量焊剂中性的一种简便方法。它是用来表示焊丝一焊剂组合焊接碳钢时,与焊缝金属中Mn、Si含量有关的指数,它不适用于合金焊剂。评价焊剂中性指数时,焊剂中性指数不能大于40,焊剂中性指数越小,则焊剂越呈中性。
焊剂中性指数计算方法如下:
a) 焊接两块化学成分分析试块,焊接第一块时,采用标准规定的焊接规范。
b) 焊接第二块试块时,采用比第一块电弧电压高8V的电压,其他规范相同。
c) 每个试块的表面加工平滑,取试块的第四层(顶)做熔敷金属分析。分别分析二个试样的Mn和Si含量。
d) 焊剂中性指数以二个试块的Mn、Si值的变化量的绝对值之和来计算,计算公式如下:
N=100(IΔSiI+IΔMnI)
式中:
IΔSiI----两个试块的Si含量的变化量,%;
IΔMnI----两个试块的Mn含量的变化量,%
焊丝的选择
在选择埋弧焊用焊丝时,最主要的是考虑焊丝中锰、硅和合金元素的含量。无论是采用单道焊还是多道焊,应考虑焊丝向熔敷金属中过渡的Mn,Si和合金元素对熔敷金属力学性能的影响。
熔敷金属中必须保证最低的锰含量,防止产生焊道中心裂纹。特别是使用低Mn焊丝匹配中性焊剂易产生焊道中心裂纹,此时应改用高锰焊丝和活性焊剂。
某些中性焊剂,采用Si代替C和Mn,并将其含量降到规定值。使用这样的焊剂时,不必采用Si脱氧焊丝。对于其他不添加Si的焊剂,要求采用Si脱氧焊丝,以获得合适的润湿性和防止气孔。因此焊丝、焊剂制造厂应相互配合,以使两种产品在使用时互补。
在单道焊焊接被氧化的母材时,特别当在有氧化皮的母材上焊接时,由焊剂、焊丝提供充分的脱氧成分,可以防止产生气孔。一般来讲,Si比Mn具有更强的脱氧能力,因此必须使用Si脱氧焊丝和活性焊剂。
埋弧焊熔敷金属力学性能
力学性能应按照标准规定的程序制备试样进行测试,这种程序对母材的稀释程度小。因此,可较准确地反映每种焊丝焊剂组合的熔敷金属力学性能。在使用中,焊丝和焊剂要分别对待,不必同时改变。
埋弧焊熔敷金属力学性能
力学性能应按照标准规定的程序制备试样进行测试,这种程序对母材的稀释程度小。因此,可较准确地反映每种焊丝焊剂组合的熔敷金属力学性能。在使用中,焊丝和焊剂要分别对待,不必同时改变。因此,确定焊丝和焊剂对焊缝金属力学性能的影响必须采用标准的试验方法。焊丝和焊剂熔化部分的化学反应和母材的稀释率对焊缝金属成分均有影响。
母材厚度在一定的范围之内,一般不采用多道焊工艺,而常常采用单道焊。当韧性要求高时,必须采用多道焊。
特殊力学性能受化学成分、冷却速度和焊后热处理的影响,大电流单道焊具有较大的熔深,所以比小电流多道焊时的母材稀释率大。而且,大电流单道焊的焊缝比小电流多道焊焊缝冷却得慢。先施焊的多道焊焊道经受后焊的焊道热循环的影响,这些焊道不同部位的组织发生变化。因此,使用相同的焊丝和焊剂焊接时,单道焊与多道焊的力学性能有差异。
熔敷金属力学性能是在焊态或焊后热处理状态下测定的,或两个状态下都测定。大多数的熔敷金属适用于任何一种状态,但是本标准不可能包含所有的制造和使用过程中所遇到的状态。因此本标准中的分类要求,熔敷金属力学性能也可以按照实际中遇到的某些具体条件进行制定和试验。此外,在焊丝尺寸、焊丝伸出长度、接头形式、预热温度、道间温度和焊后热处理等遇到的差别,对接头的力学性能有很大的影响。延长焊后热处理时间(通常很厚的截面用20h-30h)对熔敷金属的强度和冲击韧性有很大的影响。
埋弧焊熔敷金属扩散氢
当焊剂和焊丝保持干燥状态,埋弧焊一般为低氢焊接方法。本标准分类的低合金钢焊丝和焊剂的埋弧焊中,随着焊缝强度的提高,热影响区硬度的提高,扩散氢含量的升高,预热和道间温度的降低以及在道间温度及其以上温度的时间(焊接前后)的减小,扩散氢所引起的焊缝或热影响区裂纹的可能性增多,这种裂纹一般在冷却后延迟一定时间后才产生。主要表现为焊缝横向裂纹、纵向中心线裂纹和焊趾或热影响区裂纹。
熔敷金属扩散氢含量对氢致裂纹的影响极大,焊丝焊剂组合的熔敷金属扩散氢含量试验方法按GB/T3965。