考虑焊接效率:
(1)对焊接工作量大的结构,有条件时应尽量采用高效率焊条,如铁粉焊条、高效率不锈钢焊条、重力焊条、底层焊条、立向下焊条之类的焊条。
(2)水平位置焊接时采用铁粉焊条,垂直位置焊接时采用下向焊条等,均可大大提高生产率和降低成本。
一,概述
随着工业生产的发展和科学技术的进步,焊接已成为一门独立的学科,其中焊条电弧焊是工业生产中应用广的焊接方法。焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的一种焊接方法,焊接时电弧在焊条端部和工件之间“燃烧”,并将其局部加热到熔化状态,熔滴在气、渣联合保护下进入熔池,随着电弧向前移动,熔池金属逐步冷却结晶而形成焊缝。
二,焊条电弧焊的焊接常识
1,焊条电弧焊的焊条按用途分有:碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条、低温焊条、结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、特殊用途焊条等。但是对于活泼金属(如钛、铌、锆等)、难熔金属、小于1mm的焊件及大批量生产等不宜采用焊条电弧焊。
2,焊条电弧焊的电源通常采用陡降的电源外特性,以恒流加“外拖”特性电源,能保证电弧燃烧稳定;而不宜采用恒压外特性电源,因其在弧长波动时焊接电流波动较大,使电弧不稳。
焊条的选用原则
焊芯即焊条的金属芯,为了保证焊缝的质量与性能,对焊芯中各金属元素的含量都有严格的规定,特别是对有害杂质(如硫、磷等)的含量,应有严格的限制,**母材。焊条由焊芯及药皮两部分构成。其种类不同,焊芯也不同。焊芯成分直接影响着焊缝金属的成分和性能,所以焊芯中的有害元素要尽量少。
焊条分类
1、酸性焊条
药皮中含有大量的TiO2、SiO2等酸性造渣物及一定数量的碳酸盐等,熔渣氧化性强,熔渣碱度系数小于1。酸性焊条焊接工艺性好,电弧稳定,可交、直流两用,飞溅小、熔渣流动性和脱渣性好,熔渣多呈玻璃状,较疏松、脱渣性能好,焊缝外表美观。酸性焊条的药皮中含有较多的二氧化硅、氧化铁及氧化钛,氧化性较强,焊缝金属中的氧含量较高,合金元素烧损较多,合金过渡系数较小,熔敷金属中含氢量也较高,因而焊缝金属塑性和韧性较低。
2、碱性(低氢型)焊条
药皮中含有大量的碱性造渣物(大理石、萤石等),并含有一定数量的脱氧剂和渗合金剂。碱性焊条主要靠碳酸盐(如CaCO3等)分解出CO2作保护气体,弧柱气氛中的氢分压较低,而且萤石中的氟化钙在高温时与氢结合成氟化氢(HF),降低了焊缝中的含氢量,故碱性焊条又称为低氢型焊条。采用甘油法测定时,每100g熔敷金属中的扩散氢含量,碱性焊条为1~8mL,酸性焊条为17~50mL。碱性渣中CaO数量多,熔渣脱硫的能力强,熔敷金属的抗热裂纹的能力较强。而且,碱性焊条由于焊缝金属中氧和氢含量低,非金属夹杂物较少,具有较高的塑性和冲击韧性。碱性焊条由于药皮中含有较多的萤石,电弧稳定性差,一般多采用直流反接,只有当药皮中含有较多量的稳弧剂时,才可以交、直流两用。碱性焊条一般用于较重要的焊接结构,如承受动载荷或刚性较大的结构。
选用原则
1、考虑焊件材料的物理性能、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条。
■举例:
Q235,按等强度的原则应选用J42×焊条,而不应选用J50 ×焊条。
◆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)、而韧性好的焊条,但需通过改变焊缝结构形式,以满足设计强度和刚度的要求
(2)使熔敷金属的合金成分符合或接近母材。
■举例
15CrMo必须选用R307焊条(1Cr-0.5Mo),而不能选用R207焊条(0.5Cr-0.5Mo)。
(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。如低氢型焊条等。
★注意: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,如对于耐热钢、不锈钢焊条的选择,通常侧重于考虑焊缝金属与母材化学成分的一致;
▼有的也可能对两者都有严格的要求。如异种钢焊条的选择。因此在选择焊条时应分清主次,综合考虑。
2、考虑焊件的工作条件和使用性能:
(1)焊件在承受动载荷和冲击载荷情况下,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。
■举例:
16Mn钢用于非重要结构时可选用J502、J503等酸性焊条;而当用于重要结构时,则应选用J506、J507等碱性焊条。
(2)焊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。
■举例:
焊接1Cr18Ni9不锈钢时,为了满足焊缝与母材金属成分相同的要求,对于在腐蚀要求不高的条件下工作的焊件,可选用A102、A107焊条;而对于工作温度**300℃而耐腐蚀要求较高的焊件,则应选用A132、A137或A002焊条。
(3)焊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,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条。
(4)处在低温或高温下工作的焊件,应选择能保证低温或高温力学性能的焊条。
■举例:
▲12CrMo在400℃下工作,焊接应选R207 ,而不能选J507。
▲16MnDR在-40℃下工作,焊接应选J507RH( -40℃ ),而不能用J507、 J507Mo、 J507H等焊条( -30℃ )。
3、考虑焊件的复杂程度和结构特点、焊接接头型式等:
(1)形状复杂或大厚度的焊件,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、和高韧性焊条焊条。
(2)对于某些坡口较小的接头,或对根部焊透控制严格的接头,应选用具有较大熔深或熔透能力的焊条。
■举例:长输管线用钢X42焊接,为保证根部焊透又不至于有过大的焊,常采用纤维素型焊条E6010进行向下立焊操作。
(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,容易脱渣,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。
4、考虑焊缝的空间位置:
有的焊条只适用于某一位置的焊接,其它位置焊接时效果较差,有的焊条则是各种位置均能焊接的全位置焊条,选用时要考虑焊接位置的特点:
(1)对于仰焊、立焊缝较多的焊件,应选用钛钙型、钛型、低氢型或钛铁矿型的全位置焊条。
(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。
5、考虑施焊工作条件:
(1)没有直流焊机的场合,应选用交直流两用的焊条。
(2)某些钢材(如珠光体耐热钢)需进行焊后消除应力热处理,但受设备条件限制或本身结构限制而不能进行时,应选用与母材金属化学成分不同的焊条(如奥氏体不锈钢焊条),可以免进行焊后热处理。
(3)应根据施工现场条件,如野外操作、焊接工作环境等来合理选用焊条。
6、考虑改善焊接操作环境和保证工人身体健康:
(1)尽量选用发尘量小、产生有害气体少的焊条。
(2)在酸性焊条和碱性焊条都可以满足的地方,鉴于碱性焊条对操作技术及施工准备要求高,故应尽量采用酸性焊条。
(3)对于在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。
7、考虑焊接的经济性:
(1)在保证使用性能的前提下,尽量选用价格低廉的焊条。根据我国的矿藏资源,应大力推广钛铁矿型焊条(×××3型) 。
(2)对性能有不同要求的主次焊缝,可采用不同焊条,不要片面追求焊条的全面性能。
(3)根据结构的工作条件,合理选用焊条的合金系统。如对在常温下工作,用于一般腐蚀条件的不锈钢,就不必选用含铌的不锈钢焊条。
8、考虑焊接效率:
(1)对焊接工作量大的结构,有条件时应尽量采用高效率焊条,如铁粉焊条、高效率不锈钢焊条、重力焊条、底层焊条、立向下焊条之类的焊条。
(2)水平位置焊接时采用铁粉焊条,垂直位置焊接时采用下向焊条等,均可大大提高生产率和降低成本。
9、考虑焊条的工艺性能:
焊条工艺性能的好坏是焊条使用的前提。工艺性能不好的焊条会产生各种焊接缺陷 。
(1)对于同一牌号(型号)的焊条,不同的生产厂家,其工艺性能差别很大,需要我们在采购时认真分析。
(2)采购不同厂家同一牌号的焊条时,还应考虑焊工的习惯问题和对该焊条工艺性能的适用性。
焊条统一编号的意义
焊条通常用型号和牌号来反映其主要性能特点及类别。
◇焊条型号是以焊条国家标准为依据、反映焊条主要特性的一种表示方法。
◇焊条牌号是根据焊条的主要用途及性能特点,对焊条产品的具体命名。由焊条厂家制定。
◇我国焊条行业采用统一牌号:属于同一药皮类型、符合相同焊条型号、性能相似的产品统一命名为一个牌号。如J422、J507。
注意:不管是焊条厂自定的牌号,还是全国焊接材料行业统一牌号,都必须在产品样本或标签、质量证明书上注明该产品是“符合标准”、“相当标准”或不加标注(即与标准不符),以便用户结合产品性能要求,对照标准去选用。
每种焊条产品只有一个牌号,但多种牌号焊条可同时对应一个型号。如:牌号J507RH和J507R,型号均为E5015-G。
焊条牌号的表示方法
通常用一个汉语拼音字母(或汉字)与三位数字表示。如A302(奥302)、W607(温607)
有的焊条牌号在三位数字后面加注后缀字母和/或数字。如J507RH、A022Mo 、J422Fe16
一位字母:表示焊条种类;
前两位数字:表示熔敷金属强度或合金类型;
*三位数字:表示药皮类型及电流种类;
数字后面的字母和数字:附加合金元素或焊条特性(具有特殊性能和用途)。
如:G——高韧性焊条;
R——压力容器用焊条;
Fe——高效铁粉焊条:
X——向下立焊用焊条;
H——**低氢焊条;
RH——高韧性**低氢焊条;
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