第一篇：焊接工艺3(焊工工艺学电子教案)

３、箭头线的位置

箭头线相对焊缝的位置一般没有特殊要求，但是在标注 Ｖ、Ｙ、J形焊缝时，箭头线应指向带有坡口一侧的工件。必要时，允许箭头线弯折一次。４、基准线的位置

基准线的虚线可以画在基准线的实线下侧或上侧。基准线一般应与图样的底边相平行，但在特殊条件下亦可与底边相垂直。５、基本符号相对基准线的位置

为了能在图样上确切地表示焊缝的位置，特将基本符号相对基准线的位置作如下规定：

（1）如果焊缝在接头的箭头侧，则将基本符号标在基准线的实线侧。（2）如果焊缝在接头的非箭头侧，则将基本符号标在基准线的虚线侧。（3）标对称焊缝及双面焊缝时，可不加虚线。

三、焊缝尺寸符号及其标注位置

１、一般要求

（１）基本符号必要时可附带有尺寸符号及数据，这些尺寸符号见表４—７。

（２）焊缝尺寸符号及数据的标注原则。

１）焊缝横截面上的尺寸，标在基本符号的左侧；

２）焊缝长度方向尺寸，标在基本符号的右侧；

３）坡口角度、坡口面角度、根部间隙等尺寸，标在基本符号的上侧或下侧；

４）相同焊缝数量符号，标在尾部（国际标准ＩＳＯ２５５３对相同焊缝数量及焊缝段数未作明确区分，均用ｎ表示）；

５）当需要标注的尺寸数据较多又不易分辨时，可在数据前面增加相应的尺寸符号。

当箭头线方向变化时，上述原则不变。

第三节：焊接工艺参数

焊接工艺参数（焊接规范），是指焊接时为保证焊接质量而选定的诸物理量（例如，焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等）的总称。

手工电弧焊的焊接工艺参数通常包括。焊条选择、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊接层数等。焊接工艺参数选择得正确与否，直接影响焊缝的形状、尺寸、焊接质量和生产率，因此选择合适的焊接工艺参数是焊接生产上不可忽视的一个重要问题。

一、焊条的违择 １、焊条牌号的选择

焊缝金属的性能主要由焊条和焊件金属相互熔化来决定。在焊缝金属中填充金属约占50％～７０％。因此，焊接时应选择合适的焊条牌号，才能保证焊缝金属具备所要求的性能。否则，将影响焊缝金属的化学成分、力学性能和使用性能。

2、焊条直径的选择

为了提高生产率，应尽可能选用较大直径的焊条，但是用直径过大的焊条焊接，会造成未焊透或焊缝成形不良。因此必须正确选择焊条的直径，焊条直径大小的选择与下列因素有关：

（１）焊件的厚度‘厚度较大的焊件应选用直径较大的焊条；反之，薄焊件的焊接；则应选用小直径的焊条。

（２）焊缝位置 在板厚相同的条件下焊接平焊缝用的焊条直径应比其它位置大一些，立焊最大不超过 ５ ｍｍ，而仰焊、横焊最大直径不超过４ ｍｍ，这样可造成较小的熔池，减少熔化金属的下淌。

（３）焊接层数 在进行多层焊时，如果第一层焊缝所采用的焊条直径过大，会造成因电弧过长而不能焊透，因此为了防止根部焊不透，所以对多层焊的第一层焊道，应采用直径较小的焊条进行焊接，以后各层可以根据焊件厚度，选用较大直径的焊条。

（４）接头形式 搭接接头人形接头因不存在全焊透问题，所以应选用较大的焊条直径以提高生产率。

二、焊拨电流的选择

焊接时，流经焊接回路的电流称为焊接电流。焊接电流的大小是影响焊接生产率和焊接质量的重要因素之一。

增大焊接电流能提高生产率，但电流过大易造成焊缝咬边、烧穿等缺陷，同时增加了金属飞溅，也会使接头的组织产生过热而发生变化；而电流过小也易造成夹渣、未焊透等缺陷，降低焊接接头的力学性能，所以应适当地选择电流。焊接时决定电流强度的因素很多，如焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头形式、焊缝位置和层数等。但是主要的是焊条直径、焊缝位置和焊条类型。１、根据焊条直径选择

焊条直径的选择是取决于焊件的厚度和焊缝的位置，当焊件厚度较小时，焊条直径要选小些，焊接电流也应小些，反之则应选择较大直径的焊条。焊条直径越大，熔化焊条所需要的电弧热量也越大，电流强度也相应要大。

焊接电流只是一个大概数值，在实际生产中，焊工一般都凭自己的经验来选择适当的焊接电流。先根据焊条直径算出一个大概的焊接电流，然后在钢板上进行试焊。在试焊过程中，可根据下述几点来判断选择的电流是否合适：

（１）看飞溅 电流过大时，电弧吹力大，可看到较大颗粒的铁水向熔池外飞溅，焊接时爆裂声大；电流过小时，电弧吹力小，熔渣和铁水不易分清。

（２）看焊缝成形 电流过大时，熔深大、焊缝余高低、两侧易产生咬边；电流过小时，焊缝窄而高、熔深浅、且两侧与母材金属熔合不好；电流适中时，焊缝两侧与母材金属熔合得很好，呈圆滑过渡。

（３）看焊条熔化状况 电流过大时，当焊条熔化了大半根时，其余部分均已发红；电流过小时，电弧燃烧不稳定，焊条容易粘在焊件上。

２．根据焊缝位置选择

相同焊条直径的条件下，在焊接平焊缝时，由于运条和控制熔池中的熔化金属都比较容易，因此可以选择较大的电流进行焊接。但在其它位置焊接时，为了避免熔化金属从熔池中流出，要使熔池尽可能小些，所以电流相应要比平焊小一些。

３．根据焊条类型选择

当其它条件相同时，碱性焊条使用的焊接电流应比酸性焊条小些，否则焊缝中易形成气孔。

三、电弧电压的选择

手工电弧焊的电弧电压主要由电弧长度来决定。电弧长，电弧电压高；电弧短，电弧电压低。

在焊接过程中，电弧不宜过长，电弧过长会出现下列几种不良现象：

１．电弧燃烧不稳定，易摆动，电弧热能分散，飞溅增多，造成金属和电能的浪费。

２．焊缝有效厚度小，容易产生咬边、未焊透、焊缝表面高低不平整、焊波不均匀等缺陷。

３．对熔化金属的保护差，空气中氧、氮等有害气体容易侵入，使焊缝产生气孔的可能性增加，使焊缝金属的力学性能降低。

因此在焊接时应力求使用短弧焊接，在立、仰焊时弧长应比平焊时更短一些，以利于熔滴过渡，防止熔化金属下淌。碱性焊条焊接时应比酸性焊条弧长短些，以利于电弧的稳定和防止气孔。所谓短弧一般认为应是焊条直径的０．５～１．０倍。

四、焊接速度

单位时间内完成的焊缝长度称为焊接速度。焊接过程中，焊接速度应该均匀适当，既要保证焊透又要保证不烧穿，同时还要使焊缝宽度和高度符合图样设计要求。

如果焊接速度过慢，使高温停留时间增长，热影响区宽度增加，焊接接头的晶粒变粗，力学性能降低，同时使变形量增大。当焊接较薄焊件时，则易烧穿。如果焊接速度过快，熔地温度不够，易造成未焊透、未熔合、焊缝成型不良等缺陷。

焊接速度直接影响焊接生产率，所以应该在保证焊缝质量的基础上，采用较大的焊条直径和焊接电流，同时根据具体情况适当加快焊接速度，以保证在获得焊缝的高低和宽窄一致的条件下，提高焊接生产率。

五、焊接层数

在焊件厚度较大时，往往需要多层焊。对于低碳钢和强度等级低的普低钢的多层焊时，每层焊缝厚度过大时，对焊缝金属的塑性（主要表现在冷弯角上）稍有不利的影响。因此对质量要求较高的焊缝，每层厚度最好不大于 ４～５ ｍｍ。

根据实际经验：每层厚度约等于焊条直径的０．８～１．２倍时，生产率较高，并且比较容易操作

手工电弧焊时的焊接工艺参数可参阅P72页表４—１１。表中的数据仅供参考，焊接时应根据具体工作条件和焊工技术熟练程度合理选用。

上述各项焊接工艺参数，在选择时，不能单以一个参数的大小来衡量对焊接接人的影响，因为单以一个参数分析是不全面的。例如，焊接电流增大，虽然热量增大，但不能说加到焊接接头的热量也大，因为还要看焊接速度的变化情况。当焊接电流增大时，如果焊接速度也相应增快，则焊接接头所得到的热量就不一定大，故对焊接接头的影响就不大。因此焊接工艺参数的大小应综合考虑，即用线能量来表示。

所谓线能量，是指熔焊时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的能量。电弧焊时，焊接能源是电弧。根据焊接电弧可知，焊接时是通过电弧将电能转换为热能，利用这种热能来加热和熔化焊条和焊件的。如果将电弧看作是把全部电能转为热能时，则电弧功率可由下式表示： ｑ。＝ＩhUh 大中ｑ；；——电弧功率，即电弧在单位时间内所释放出的能量（Ｊ／s）；

Ｉh——焊接电流（Ａ）；

Uh—一电弧电压（Ｖ）。

实际上电弧所产生的热量不可能全部都用于加热熔化金属，而总有一些损耗，例如飞溅带走的热量，辐射、对流到周围空间的热量，熔渣加热和蒸发所消耗的热量等。所以电弧功率中一部分能量是损失的，只有一部分能量利用在加热焊件上。

各种电弧焊方法的有效功率系数，在其它条件不变的情况下，均随电弧电压的升高而降低，因为电弧电压升高即电弧长度增加，热量辐射损失增多，因此有效功率系数，值降低。

当焊接电流大，电弧电压高时，电弧的有效功率就大。但是这并不等于单位长度的焊缝上所得到的能量一定多，因为焊件受热程度还受焊接速度的影响。例如用较小电流，小焊速时，焊件受热也可能比大电流配合大焊速时还要严重。显然，在焊接电流、电压不变的条件下，加大焊速，焊件受热减轻。

焊接工艺参数对热影响区的大小和性能有很大的影响。采用小的工艺参数，如降低焊接电流，增大焊接速度等，都可以减少热影响区尺寸。不仅如此，从防止过热组织和晶粒粗化角度看，也是采用小参数比较好。

当焊接电流增大或焊接速度减慢使焊接线能量增大时，过热区的晶粒尺寸粗大，韧性降低严重；当焊接电流减少或焊接速度增大，在硬度强度提高的同时，韧性也要变差。因此，对于具体钢种和具体焊接方法存在一个最佳的焊接工艺参数。例如图中２０Ｍｎ钢（板厚１６ ｍｍ、堆焊），在线能量ｑ／ｖ—３００００ Ｊ／cｍ左右，可以保证焊接接头具有最好的韧性，线能量大于或小于这个理想的数值范围，都引起塑性和韧性的下降。

以上是线能量对热影响区性能的影响。对于焊缝金属的性能，线能量也有类似的影响。对于不同的钢材，线能量最佳范围也不一样，需要通过一系列试验来确定恰当的线能量和焊接工艺参数。此外还应指出，仅仅线能量数据符合要求还不够，因为即使线能量相同，其中的Ｉh、Ｕh、v的数值可能有很大的差别，当这些参数之间配合不合理时，还是不能得到良好的焊缝性能。例如在电流很大，电弧电压很低的情况下得到窄而深的焊缝；而适当地减小电流，提高电弧电压则能得到较好的焊缝成形，这两者所得到焊缝性能就不同。因此应在参数合理的原则下选择合适的线能量。

第四节： 预热、后热、焊后热处理及提高手弧焊生产率的途径

一、预热

1、预热的作用

预热能降低焊后冷却速度。对于给定成分的钢种，焊缝及热影响区的组织和性能取决于冷却速度的大小。对于易淬火钢，通过预热可以减小淬硬程度，防止产生焊接裂纹。另外，预热可以减小热影响区的温度差别，在较宽范围内得到比较均匀的温度分布，有助于减小因温度差别而造成的焊接应力。

由于预热有以上良好作用，在焊接有淬硬倾向的钢材时，经常采用预热措施。但是，对于铬镍奥氏体钢，预热使热影响区在危险温度区的停留时间增加，从而增大腐蚀倾向。因此，在焊接铬镍奥氏体不锈钢时，不可进行预热。

２．预热温度的选择

焊件焊接时是否需要预热，预热温度的选择，应根据钢材的成分、厚度、结构刚性、接头型式、焊接材料、焊接方法及环境因素等综合考虑，并通过可焊性试验来确定。

３．预热方法

预热时的加热范围，对接接头每侧加热宽度不得小于板厚的５倍，一般在坡口两侧各７５～１００ｍｍ范围内应保持一个均热区域，测温点应取在均热区域的边缘。如果采用火焰加热，测温最好在加热面的反面进行。除火焰加热外，还可用工频感应加热、红外线加热等方法加热。在刚度很大的结构上进行局部预热时，应注意加热部位，避免造成很大的热应力。

二、后热

１．后热的作用

焊后将焊件保温缓冷，可以减缓焊缝和热影响区的冷却速度，起到与预热相似的作用。对于冷裂纹倾向性大的低合金高强度钢等材料，还有一种专门的后热处理，也称为消氢处理；即在焊后立即将焊件加热到２５０～３５０Ｃ温度范围，保温２～６ｈ后空冷。消氢处理的目的，主要是使焊缝金属中的扩散氢加速逸出，大大降低焊缝和热影响区中的氢含量，防止产生冷裂纹。消氢处理的加热温度较低，不能起到松弛焊接应力的作用。对于焊后要求进行热处理的焊件，因为在热处理过程中可以达到除氢目的，不需要另作消氢处理。但是，焊后若不能立即热处理而焊件又必须及时除氢时测需及时作消氢处理，否则焊件有可能在热处理前的放置期间内产生裂纹。例如，有一台大型高压容器，焊后探伤检查合格，但因焊后未及时热处理，又未进行消氢处理，结果在放置期间内产生了延迟裂纹。当容器热处理后进行水压试验时，试验压力未达到设计工作压力，容器就发生了严重的脆断事故，使整台容器报废。

２．后热的方法

后热的加热方法、加热区宽度、测温部位等要求与预热相同。

三、焊后热处理

１．焊后热处理的目的和种类

焊后热处理是将焊件整体或局部加热保温，然后炉冷或空冷的一种处理方法，可以降低焊接残余应力，软化淬硬部位，改善焊缝和热影响区的组织和性能，提高接头的塑性和韧性，稳定结构的尺寸。最常用的焊后热处理是在６００～６５０℃范围内的消除应力退火，并低于人；点温度的高温回火。另外还有为改善铬镍奥氏体不锈钢抗腐蚀性能的稳定化处理等。消除应力退火的加热温度一般为６００～６５０Ｃ，对于含钒低合金钢，在６００～６２０Ｃ左右加热时，塑性和韧性下降，应在５５０～５９０℃下进行消除应力退火。消除应力退火的保温时间一般根据板厚确定，每毫米厚度 1~2ｍｉｎ，最短不少于 ３０ ｍｉｎ，最多不超过 ３ ｈ。

铬钥耐热钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢等材料，焊后在６５０～７６０Ｃ不同温度范围内回火处理，主要起改善组织和性能及降低焊接残余应力的作用。

２、焊后热处理的方法

1）整体加热处理 将焊件置于加热炉中整体加热处理，可以得到满意的处理效果。焊件进炉和出炉时的温度应在３００Ｃ以下，在３００Ｃ以上的加热和冷却速度与板厚有关。对于厚壁容器，加热和冷却速度为５０～１５０Ｃ巾，整体处理时炉内最大温差不得超过50℃。如果焊件太长分成二次处理时，重叠加热部分应在1.5m以上。

２）局部热处理 对于尺寸较长不便整体处理，但形状比较规则的简单筒形容器、管件等，可以进行局部热处理。局部热处理时，应保证焊缝两侧有足够的加热宽度。

局部热处理常用火焰加热、红外线加热、工颇感应加热等加热方法。

一般在下列情况要考虑焊后热处理：

１）母村金属强度等级较高，产生延迟裂纹倾向较大的普遍低合金钢。

２）处在低温下工作的压力容器及其它焊接结构，特别在脆性转变温度以下使用的压力容器。

３）承受交变载荷工作，要求疲劳强度的构件。

４）大型受压容器。

５）有应力腐蚀和焊后要求几何尺寸较稳定的焊接结构。

四、提高手弧焊生产率的途径

提高焊接生产率从二方面着手，一方面应积极研究与推广优质高效的焊接方法；另一方面，就是设法提高手弧焊接生产率。

目前提高手弧焊生产率的途径主要是：研制高效率焊条和专用焊条；采用特殊工艺措施或使手弧焊半机械化及减少辅助时间等。

１．采用高效率焊条和专用焊条

1）高效率铁粉焊条“高效率铁粉焊条在国外已普遍使用，我国目前生产的这类焊条牌号有Ｔ4323（结422铁）、Ｔ5018（结506铁）等。它们分别是在钛钙型和低氢型焊条药皮的基础上加入25％～40％的铁粉。因药皮中含有较多的铁粉，焊接时铁粉向焊缝过渡，使焊条的熔敷速度（熔焊过程中，单位时间内熔敷在焊件上的金属量）和熔敷效率（溶敷金属量与熔化的填充金属量的百分比）都大大提高。同时铁粉的加入，使焊条具有较好的导电、导热性能，故可采用较大的焊接电流。“铁粉焊条的熔敷效率可达一般焊热敷效率的１３０％～２５０％，我国Ｔ4323的熔敷效率是Ｔ4303的 135％。用这种焊条焊角焊缝时，其焊脚比同直径的一般焊条大，直径为5—8ｍｍ的铁粉焊条，单道焊缝焊脚可达７～10ｍｍ，这样可以减少焊接层次，大大提高了生产率。此外，这种焊条脱渣性好、飞溅小、焊缝成形好，可全位置焊接。

（２）立向下焊专用焊条 生产中立焊焊缝大都是自下而上进行焊接，为了防止熔化金属下淌，熔池尺寸必须加以限制，因此电流只能用得很小，生产率极低。六十年代末发展了一种立向下焊专用焊条。我国生产的Ｅ5018就是立向下焊专用焊条，焊条为铁粉低氢型。这种电焊条最大的工艺特点是立焊位置由上向下施焊，熔渣较少，渣凝固快，熔渣和铁水无下淌现象，电弧燃烧稳定，熔渣容易去除，焊缝成形美观，熔深适中，焊接电流和平焊时电流相近，因而可显著提高立焊生产率。

２．高效率重力焊接法

它是高效率铁粉焊条和重力焊装置相结合的一种半机械化焊接法。滑轨式重力焊采用的焊条是重力焊专用焊条，它比普通铁粉焊条粗而长，目前我国一般采用直径为5—5.8ｍｍ。长度为 700～800 ｍｍ（国外重力焊焊条直径达8.5 ｍｍ，长度为 900～1000ｍｍ）。为了使焊接时通电后焊条能自行起弧，在焊条头上涂有专门供引弧用的涂料。

滑轨式重力焊装置的作用是模仿手工焊的动作，即保证焊条随着其熔化自动下送，并能沿着焊接方向均匀移动。它主要由专用焊钳、滑轨、连接板、磁铁、底座及焊接电缆支架等组成。

焊接时，将重力焊装置与立板靠紧，由于底座上磁铁作用，装置能牢固地吸在预定位置上，随后将焊条插入焊钳内并使焊条头抵住接缝处，接通电流后，能自动引弧。随着焊条的熔化，专用焊钳在重力作用下沿着滑轨以固定角度下滑，而逐渐形成焊缝。当焊条将熔化完时，焊钳也已滑到滑轨下端圆弧形弯头处，该弯头能使焊钳上挠，起自动熄灭电弧的作用。调节滑轨与水平板之间、焊条与滑轨之间的夹角，可以改变一根焊条所能焊得的焊缝长度和截面尺寸。这种重力焊，由于设备简单，采用长而粗的高效即条，一人可以同时管理几个焊接工作位置，所以生产率比手工焊高３～５倍，大大减轻了焊工劳动强度。目部它主要用于焊接直线形的平角焊缝。

重力焊在日本已被广泛使用于造船工业，我国造船厂也已推广使用。

３．单面焊双面成形

为了保证焊缝根部焊透和获得正反两面均好的焊缝成形，一般焊件都需进行双面焊，这样不但焊接工时较长，而且有的结构不能任意翻转，势必带来大量封底仰焊缝，有时由于焊接位置狭小，甚至无法进行封底焊，这给焊接生产带来了一家困难

手工单面焊双面成形法，是一种强制反面成形的焊接方法。它借助于在接缝处反面衬上一块紫铜板而达到反面成形的目的。

为了保证焊缝反面焊透和外形美观，要求不留钝边的Ｖ型玻口，如焊件极厚在 １２～２０ｍｍ的范围内，要求焊件接缝反面平直，以便保证铜垫板能贴紧。焊接时将紫铜垫板用托架固定在焊缝反面。

底层焊缝是反面成形的关键，但是选用的焊接电流不宜过大，如直径为4mm的焊条，焊接电流约在 150～170为宜。运条时，摆动不宜过大，焊条向焊接方向倾0斜30左右，采用短弧焊接。为了保证焊缝连接处质量，更换焊条应迅速，在焊缝热态下连接。这种焊接工艺可大大提高劳动生产率和减轻焊工劳动强度。此外，合理组织焊接生产，采用装配焊接夹具等均能提高焊接生产率。

第五节：手工堆焊及补焊

一、手工堆焊技术

堆焊主要用来修复机械设备工作表面的磨损部分和金属表面的残缺部分，以恢复原来的尺寸，或堆焊成耐磨、耐蚀的特殊金属表面层。

堆焊时必须根据不同要求选用不同的焊条．修补用焊所用的焊条成分一般和焊件金属相同。但堆焊特殊金属表面时，应选用专用焊条，以适应机件的工作需要。

不同堆焊工件和堆焊焊条要采用不同的堆焊工艺，才能获得较满意的堆焊质量。堆焊前，对堆焊处的表面必须仔细地清除杂物、油脂等后，才能开始堆焊。在堆焊第二条焊道时，必须熔化第一条焊道的１／３～１／２宽度，这样才能使各焊道间紧密的连接，并能防止产生夹渣和未焊透等缺陷。

当进行多层堆焊时，由于加热次数较多，且加热面积又大，所以焊件极易产生

0变形，甚至会产生裂纹。这就要求第二层焊道的堆焊方向与第一层互相成90，同时为了使热量分散，还应注意堆焊顺序。

轴堆焊时，可采用纵向对称堆焊和横向螺旋形堆焊，堆焊时必须注意变形量。堆焊时，还需注意每条焊缝结尾处不应有过深的弧坑，以免影响堆焊层边缘的成形。因此应采取将熔池引到前一条堆焊缝上的方法。

为了增加堆焊层的厚度，减少清渣工作，提高生产效率，通常将焊件的堆焊面放成垂直位置，用横焊方法进行堆焊，有时也将焊件放成倾斜位置用上坡焊堆焊。为了满足堆焊后焊件表面机械加工的要求，应留有一定厚度（３～５mｍ）的加工量。

二、铸钢作缺陷和裂纹的焊补技术

１．铸钢件缺陷的焊补

铸钢件的缺陷一般有两种：即明缺陷，焊接时电弧能直接作用到整个缺陷表面；另一种是暗缺陷，焊接时只能在局部缺陷上进行焊补。修补缺陷时，除了要遵守堆焊的规则外，还应特别注意焊前缺陷处的清洁修整工作，必须使缺陷完全显露出来，并要露出新的金属光泽，同时坡口不应有尖锐的形状，以防止产生未焊透、夹渣等缺陷。

明缺陷的焊补是将缺陷表面清除干净，用Ｔ5015焊条按照堆焊的方法，把缺陷填满即可。如果铸钢件较大，为了防止产生裂纹，可在焊补处进行局部预热300～350℃。

焊补暗缺陷时，必须认真地修整缺陷，除去妨碍电弧进入的金属，待缺陷完全暴露且清除干净后进行，焊补方法与明缺陷相同。

２．裂纹的焊补

焊补前应彻底检查、分析裂纹部分，然后将裂纹诊成一定的坡口形式，坡口底部不要呈尖角状。为了避免在凿削过程中，裂纹受震动而蔓延，凿削前应在裂纹的两端技直径为10～15ｍｍ的小孔。裂纹的焊补一般采用Ｔ5015焊条，焊后的焊缝强度和塑性均能满足多求。在焊接过程中还要注意焊接顺序，并根据具体情况，在焊接前还可以将焊补处进行局部预热300～350℃，同时适当敲击焊缝处，以消除局部应力，防止产生新的裂纹。

第五章 焊 条

焊条是涂有药皮的并供手弧焊用的熔化电极，它由药皮和焊芯两部分组成。近几十年来焊接技术迅速发展，各种新的焊接工艺方法不断涌现，焊接技术的应用范围也越来越广泛。但是手工电弧焊仍然是焊接工作中的主要方法，根据资料统计，手工电弧焊的焊条用钢约占焊接材料用钢（包括焊条及各种自动焊焊丝的总和）的６０％～８０％，这充分说明手工电弧焊在焊接工作中占有重要地位。

手工电弧焊时，焊条既作为电极，在焊条熔化后又作为填充金属直接过渡到熔池，与液态的母材熔合后形成焊缝金属。因此，焊条不但影响电弧的稳定性，而且直接影响到焊缝金属的化学成分和力学性能。为了保证焊缝金属的质量，必须对焊条的组成、分类、牌号及选用、保管知识有较深刻的了解。第一节： 焊条的组成及作用

0 焊条是由焊芯（金属芯）和药皮组成。在焊条前端药皮有45左右的倒角，这是为了便于引弧。在尾部有一段裸焊芯，约占焊条总长1／16，便于焊钳夹持并有利于导电。焊条直径（实际上是指焊芯直径）通常为２、2.5、3.2ｍｍ或３、４、５、5.8ｍｍ（或６ｍｍ）等几种，常用的是Φ3.2、Φ４、Φ５三种，其长度“Ｌ”一般在 250～450ｍｍ之间。

一、焊芯

焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯，焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。焊接时，焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能；二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝。

手弧焊时，焊芯金属约占整个焊缝金属的５０％～７０％。所以焊芯的化学成分，直接影响焊缝的质量。因此，做焊芯用的钢丝都是经特殊冶炼的，并规定了它的牌号与成分，这种焊接专用钢丝，用作制造焊条，就是焊芯。如果用于埋弧自动焊、电渣焊、气体保护焊、气焊等熔焊方法作填充属时则称为焊丝。

１．焊芯中各合金元素对焊接质量的影响

（１）碳：碳是钢中的主要合金元素，当合碳量增加时，钢的强度、硬度明显提高，而塑性降低。在焊接过程中，碳是一种良好的脱氧剂，在电弧高温作用下与氧发生化合作用，生成一氧化碳和二氧化碳气体，将电弧区和熔池周围空气排除，防止空气中的氧、氮有害气体对熔池产生的不良影响，减少焊缝金属中氧和氮的含量。若含碳量过高，还原作用剧烈，会引起较大的飞溅和气孔。考虑到碳对钢的淬硬性及其对裂纹敏感性增加的影响，低碳钢焊芯的含碳量一般＜0.1％。

（２）锰：锰在钢中是一种较好的合金剂，随着锰含量的增加，其强度和韧性不断提高。在焊接过程中，锰也是一种较好的脱氧剂，能减少焊缝中氧的含量。锰与硫化合形成硫化锰浮于熔渣中，从而减少焊缝热裂纹倾向。因此一般碳素结构钢焊芯的含锰量为0.30％～0.55％，焊接某些特殊用途的钢丝，其合标量高达1.70％～2.10％。

（３）硅：硅也是一种较好的合金剂，在钢中加人适量的硅能提高钢的强度、弹性及抗酸性能；若含量过高，则降低塑性和韧性，在焊接过程中，硅具有比锰还强的脱氧能力，与氧形成二氧化硅，但它会提高渣的粘度，易促进非金属夹杂物生成。过多的二氧化硅，还能增加焊接熔化金属的飞溅，因此焊芯中的含硅量越少越好，一般限制在0.03％以下。

（４）铬：铬对钢来说是一种重要合金元素，用它来冶炼合金钢和不锈钢，能够提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。对于低碳钢来说，铬便是一种偶然的杂质。铬的主要冶金特征是易于急剧氧化，形成难熔的氧化物三氧化二铬，从而增加了焊缝金属夹杂物的可能性。三氧化二铬过渡到熔渣后，能使熔渣粘度提高，流动性降低，因此焊芯中的含铅量限制在0.20％以下。

（５）镍：镍对低碳钢来说，是一种杂质。因此焊芯中的含镍量要求小于0.30％。镍对钢的韧性有比较显著的效果，一般低温冲击值要求较高时，适当渗入一些镍。

（６）硫：硫是一种有害杂质，它能使焊缝金属力学性能降低，硫的主要危害是随着硫含量的增加，将增大焊缝金属的热裂纹倾向，因此焊芯中硫的含量不得大于0.04％。在焊接重要结构时，硫含量不得大于0.03％。

（７）磷：磷是一种有害杂质。它能使焊缝金属力学性能降低，磷的主要危害是使焊缝产生冷脆现象，随着磷含量的增加，将造成焊缝金属的韧性，特别是低温冲击韧性下降，因此焊芯中磷含量不得大于0.04％。在焊接重要结构时，磷含量不得大于0.03％。

２．焊芯的分类及用号

（１）焊芯的分类 焊芯是根据国家标准“焊接用钢丝”（ＧＢ１３００－７７）的规定分类的，用于焊接的专用钢丝可分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢三类。

（２）焊芯牌号的含义 焊芯的牌号前用“焊”字注明，以表示焊接用钢丝，它的代号是“Ｈ”，即“焊”字汉语拼音的第一字母，其后的牌号表示法与钢号表示方法一样。末尾注有“高”字（字母用A表示），说明是高级优质钢，含硫、磷量较低（不大于0.030％）；末尾注有“特”字（字母用“Ｅ”表示），说明是特级钢材，其含硫、磷量更低（不大于0.025％）；末尾未注字的，说明是一般钢，含硫、磷量不大于0.04％。

二：药皮

压涂在焊芯表面上的涂料层称为药皮。焊条药皮在焊接过程中起着极为重要的作用，若采用无药皮的光焊条焊接，则在焊接过程中，空气中的氧和氮会大量侵人熔化金属，将金属铁和有益元素碳、硅、锰等氧化和氮化形成各种氧化物（如FeO）和氮化物（如FeＮ），并残留在焊缝中，造成焊缝夹渣或裂纹。而熔入熔池的气体可能使焊缝产生大量气孔。这都使焊缝的力学性能（强度、冲击值等）大大降低，同时使焊缝变脆。此外用光焊条焊接，电弧很不稳定，飞溅严重，焊缝成形很差。

人们发现在光焊条外面涂一薄层由白要等物组成的药皮，能使电弧燃烧稳定，这种焊条叫薄药皮焊条，由于其焊缝质量仍很差，目前已很少采用。随着工业发展，现已广泛应用优质厚药皮焊条。生产实践证明，焊芯和药皮二者之间要有一个适当的比例，这个比例就是焊条药皮与焊芯（不包括夹持端）的重量比，称为药皮的重量系数（Ｋ。）。Ｋ。值一般在４０％～６０％左右。

药皮在焊接过程中起着复杂的冶金反应和物理、化学变化，基本上克服了光焊条在焊接时出现的问题，所以说药皮也是决定焊缝金属质量的主要因素之一。

１．焊条药皮的作用（１）机械保护作用

1）气保护 在焊接时，焊条药皮熔化后产生大量的气体，笼罩着电弧区和熔池，基本上把熔化金属和空气隔绝开来。这些气体中绝大部分是还原性气体（ＣＯ、H2等），能在电弧区和熔池周围形成一个很好的保护层，防止空气中的氧、氮侵入，起到了保护熔化金属的作用。

２）渣保护 焊接过程中药皮被电弧高温熔化后形成熔渣，覆盖着熔滴和熔池金属，这样不仅隔绝空气中的氧、氮，保护焊缝金属，而且还能减缓焊缝的冷却速度，促进焊缝金属中气体的排出，减少生成气孔的可能性，并能改善焊缝的成形和结晶，起到渣保护作用。

（２）冶金处理渗合金作用 通过熔渣与熔化金属冶金反应，除去有害杂质（如氧、氢、硫、磷）和添加有益的合金元素，使焊缝获得合乎要求的力学性能。

药皮虽然具有机械保护作用，但液态金属仍不可避免地要受到少量空气侵入并氧化，此外药皮中某些物质受电弧高温作用而分解放出氧，使液态金属中的合金元素烧损，导致焊缝质量降低。因此在药皮中要加入一些还原剂，使氧化物还原，以保证焊缝质量。此外药皮中根据焊条性能的不同还加入一些去氢、去硫物质，以提高焊缝金属的抗裂性。

由于电弧的高温作用，焊缝金属中所含的某些合金元素被烧损（氧化或氮化），使焊缝的力学性能降低。通过在焊条药皮中加入铁合金或纯合金元素，使之随着药皮的熔化而过渡到焊缝金属中去，以弥补合金元素烧损和提高焊缝金属的力学性能。

（３）改善焊接工艺性能 使电弧稳定燃烧、飞溅少、焊缝成形好、易脱渣和熔敷效率高等。

在焊接电弧这一章中，我们已知道要保证电弧能正常、稳定地燃烧，除阴极发射电子外，还必须使电弧空间的气体易电离。气体越易电离，气体导电性越好，电弧燃烧越稳定。为此，在药皮中加入低电离电位的物质，来提高电弧燃烧的稳定性。

焊条药皮的熔点稍低于焊芯的熔点（约低100～250℃），但因焊芯处于电弧的中心区，温度较高，所以，还是焊芯先熔化，药皮稍晚一些熔化。这样，在焊条端头形成不长的一小段药皮套管。套管使电弧热量更集中，能起稳定电弧燃烧作用，并可减小飞溅，有利于熔滴向熔池过渡，提高了熔敷效率。

总之，药皮的作用是保证焊缝金属获得具有合乎要求的化学成分和力学性能，并使焊条具有良好的焊接工艺性能。

２．焊条药皮的组成

焊条药皮是由各种矿物类、铁合金和金属类、有机物类及化工产品（水玻璃类）等原料组成。焊条药皮的组成的成分相当复杂，一种焊条药皮的配方中，组成物有七、八种之多。按其在焊接过程中所起的作用通常分为：

（１）稳弧剂 稳弧剂的主要作用是改善焊条引弧性能和提高焊接电弧稳定性。我们知道，凡能使气体电离电位（电离势）降低的物质，都能提高电弧的稳定性。所以一般多采用碱金属及碱土金属的化合物，如钾、钠、钙的化合物。因为钾、钠、钙等元素的电离电位均很低（4.33～6.10ｅＶ），当焊条药皮里含有这些低电离势的物质后，能改善电弧空间气体电离的条件，即使电弧的导电性能增强，使焊接电流易于通过电弧空间，因而大大增加了焊接电弧的稳定性。常用的稳弧剂有碳酸钾、碳酸钠、钾硝石、水玻璃及大理石或石灰石、花岗石、长石、钛白粉等。

（２）造渣剂 造渣剂的主要作用是能形成具有一定物理、化学性能的熔渣，产生良好的机械保护作用和冶金处理作用。焊接熔渣好比炼钢炉的炉渣，没有炉渣就炼不出优质钢，同样，没有焊接熔渣，也就不可能有优质焊缝金属。这类药皮组成物能熔成一定密度的熔渣浮于液体金属表面，使之不受空气侵入，并具有一定的粘度和透气性及与熔池金属进行必需的冶金反应的能力，保证焊缝金属的质量和成形美观，如钛铁矿、赤铁矿、金红石、长石、大理石、花岗石、萤石、菱苦土、锰矿、钛白粉等。它们在一定的配方下，能获得具有一定性能的熔渣。

（３）造气剂 造气剂的主要作用是造成保护气氛，同时也有利于熔滴过渡。这类组成物有碳酸盐类矿物，如大理石、菱镁矿、白云石等。有机物，如木粉、纤维素、淀粉等。

碳酸盐类矿物在电弧高温条件下能分解出大量的二氧化碳气体。有机物类组成物一般都是碳、氢、水等的化合物，只要温度达２５０Ｃ以上时，它们就要分解解出的一氧化碳和氢气均属还原性气体，特别是一氧化碳，能有效地保护焊缝金属．”

（４）脱氧剂 脱氧剂的主要作用是对熔渣和焊缝金属脱氧。在焊接过程中，若金属熔池被氧气侵人，便会使合金元素烧损，铁被氧化，不仅影响焊缝质量，还会造成气孔，因而必须脱氧。焊缝金属的脱氧方法很多，用脱氧剂脱氧是其中一种，它是利用熔融在焊接熔渣里某种与氧亲和力比铁大的元素，通过在熔渣及熔化金属内进行的一系列冶金反应来达到脱氧的目的。常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、铝铁、钛铁、石墨等。

（５）合金剂 合金剂的主要作用是向焊缝金属中掺入必要的合金成分，以补偿已经烧损或蒸发的合金元素和补加特殊性能要求的合金元素。常用的合金剂有铬、铝、锰、硅、钛、钨、钒的铁合金和金属铬、锰等纯金属。

（６）稀释剂 稀释剂的主要作用是降低焊接熔渣的粘度，增加进渣的流动性。如萤石能与熔渣中其它成分形成ＣａＯ·ＳiＯ2·ＣａＦ共晶（熔点为1130℃），可降低熔渣的粘度。常用稀涤剂有萤石、长石。钛铁矿、钛白粉、金红石、锰矿等。

（７）粘结剂 粘结剂的主要作用是将药皮牢固地粘结在焊芯上。常用的粘结剂是水玻璃，也可用树胶类物质。

（８）增塑剂 增塑剂的主要作用是改善涂料的塑性和滑性，使之易于用机器压涂在焊芯上，如云母、白泥、钛白粉等。

由上述可见，焊条药皮中的许多物质，往往同时可起几种作用。例如。大理石既有稳弧作用，又是造气剂和造渣剂。某些铁合金（如锰铁、硅铁）既可作脱氧剂，又可作合金剂。粘结剂水玻璃（含钾与钠）实际上还起到稳弧和造渣作用。

第二节： 焊条药皮的类型及焊条的分类

一、焊条药在的类型

为了适应各种工作条件下材料的焊接，对于不同的焊芯和焊缝的要求，必须有一定特性的药皮。因此，各种焊条药皮是由不同数量及用途的矿物、铁合金、化工材料，有的还有有机物混合组成。根据药皮材料中主要成分的不同焊条药皮可分为各种不同的类型。药皮类型不同，焊条的操作工艺性能和其它性能及特点也不同。如焊芯牌号相同，涂的药皮类型不同，则焊条的性能也不同。

手工电弧焊焊条的药皮主要分为下列八种类型：

１、钛型

药皮中以氧化钛为主要组成物（ＴiＯ2量约35％以上）的焊条，称为钛型焊条。这类药皮电弧燃烧稳定，再引弧容易，熔深较浅，易于脱渣，飞溅少，焊波特别美观，适用于全位置焊接，特别适用薄板焊接。但焊缝金属塑性和抗裂性能较差。焊接电源为交直流两用。

２、钛钙型

药皮中含有30％以上氧化钛及小于20％钙或镁的碳酸盐矿石的焊条，称为钛钙型焊条。这类药皮使电弧燃烧较稳定，熔渣流动性良好，熔深一般，脱渣容易，飞溅少，焊波美观，适用于全位置焊接。焊接电源为交直流两用。

３、钛铁矿型

药皮中含有30％以上钛铁矿的焊条，称为钛铁矿型焊条。这类药皮熔渣流动性良好，电弧稍强，熔深较深，渣覆盖良好，脱渣容易，飞溅一般，焊波整齐，适用于全位置焊接。焊接电源为交直流两用。

４、氧化铁型

药皮中含有多量氧化铁及较多锰铁作脱氧剂的焊条，称为氧化铁型焊条。这类药皮熔化速度快，焊接生产率较高，电弧燃烧稳定，再引弧容易，熔深较深，飞溅稍多，最适宜中厚板的平焊工作，立焊和仰焊操作性能较差，而焊缝金属抗裂性较好。焊接电源为交直流两用。

５、纤维素型

药皮中含有15％以上有机物和30％左右氧化钛的焊条，称为纤维素型焊条。这类药皮焊接时，有机物在电弧区分解产生大量气体，保护熔化金属。这种焊条具有电弧强，熔深深，熔化速度快、熔渣少，脱渣容易，飞溅一般，适用于全位置焊接，特别适宜于立焊和仰焊，也可进行向下立焊，并可作深熔焊接，同时可用作多层焊或单面焊打底焊时采用。焊接电源为交直流两用。

６．低氢钠型和低氢钾型

药皮主要由碳酸盐及氟化物等碱性物质组成的焊条。正确使用时，熔敷金属中扩散氢的含量低于规定值，称为低氢型焊条。这类药皮熔渣流动性好，焊接工艺性能一般，焊波较高，脱渣较难，适用于全位置焊接，具有良好的抗裂性能和力学性能，气孔敏感性较强，所以对焊件坡口清理要求及药皮干燥要求严格。焊接时要求采用短弧，焊接电流比酸性焊条要小些。

低氢钠型采用直流反极性焊接电源；低氢钾型由于药皮在低氢钠型的基础上增加适量的稳弧剂，因此可采用交直流电源。

７、石墨型

药皮中含有较多量的石墨，使焊缝金属获得较高的游离碳或碳化物。采用低碳钢芯的石墨型药皮焊条，一般焊接工艺性能较差，飞溅较多，烟雾较大，熔渣极少。这种焊条只适用于平焊工作。采用有色金属芯的石墨型药皮，一般焊接工艺性能较好，飞溅极少，熔深较浅，熔渣少，适用于全位置焊接。石墨型药皮焊条引弧容易，药皮强度较差。此外，由于抗裂性较差和焊条尾部容易发红，故施焊时一般采用小工艺参数为宜。通常这类药皮用于配制部分铸铁焊条和堆焊焊条。焊接电源为交流或直流。

８、盐基型

这类药皮主要由氯化物和氟化物组成。由于药皮吸潮性较强，焊前焊条必须烘干。并且有熔点低，熔化速度快的特点。这种焊条焊接工艺性能较差，焊接时要求电弧很短。熔渣具有一定的腐蚀性，要求焊后仔细清除干净。一般采用残甲基纤维素作粘结剂，通常用于配制铝及铝合金焊条。焊接电源为直流。

在上述各种类型药皮的基础上，若药皮中含有３０％以上的铁粉，按照基本类型不同，分别称作铁粉ＸＸ型，例如铁粉低氢钾型。在钢焊条药皮中加入铁粉后，有改善工艺性能和提高熔敷效率的优点，但铁粉加入量较多的焊条，不能适于立焊或仰焊操作。

对钢焊条来说，由于在钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型及纤维素型的焊条药皮中所含强碱性氧化物较少，而酸性氧化物较多，故一般将这五种类型药皮的焊条称为酸性焊条。而低氢钠型和低氢钾型焊条药皮中含有较多的大理石和萤石，碱性较强，故称为碱性焊条。

二、焊条的分类

１．按焊条的用途分

（１）低碳钢和低合金高强度钢焊条（简称结构钢焊条）这类焊条的熔敷金属，在自然气候环境中具有一定的力学性能。

（２）钼和铬钼耐热钢焊条 这类焊条的熔敷金属，具有不同程度的高温工作能力。

（3）不锈钢焊条 这类焊条的熔敷金属，在常温、高温或低温中具有不同程度的抗大气或抗腐蚀性介质腐蚀的能力和一定的力学性能。

（４）堆焊焊条 这类焊条为用于金属表面层堆焊的焊条，其熔敷金属在常温或高温中具有一定程度的耐不同类型磨耗或腐蚀等性能。

（５）低温钢焊条 这类焊条的熔敷金属，在不同的低温介质条件下，具有一定的低温工作能力。

（６）铸铁焊条 这类焊条是指专用作焊补或焊接铸铁用的焊条。

（７）镍及镍合金焊条 这类焊条用于镍及镍合金的焊接、焊补或堆焊。某些焊条也可用于铸铁焊补、异种金属的焊接。

（８）铜及铜合金焊条 这类焊条用于铜及铜合金的焊接、焊补或堆焊。某些焊条也可用于铸铁焊补、异种金属的焊接。

（９）铝及铝合金焊条 这类焊条用于铝及铝合金的焊接、焊补或堆焊。２．按焊条药皮熔化后的熔渣特性分

（ｌ）酸性焊条 其熔渣成分主要是酸性氧化物（ＳiＯ

2、ＴiＯ

2、Ｆe2O3）及其它在焊接时易放出氧的物质，药皮里的造气剂为有机物。

此类焊条药皮里有各种氧化物，具有较强的氧化性，促使合金元素氧化；同时电弧气氛中的氧电离后形成负离子与氢离子有很大的亲和力，生成氢氧根离子（ＯＨ）从而防止氢离子溶入液态金属里，所以这类焊条对铁锈不敏感，焊缝很少产生由氢引起的气孔。酸性熔渣的脱氧不完全，同时不能有效地清除焊缝中的硫、磷等杂质，故焊缝金属的力学性能较低，一般用于焊接低碳钢和不太重要的钢结构中。

（２）碱性焊条 其熔渣的成分主要是碱性氧化物（如大理石、萤石等），并含有较多的铁合金作为脱氧剂和合金剂，焊接时大理石（CaCO3分解产生的CO2作为保护气体。由于焊条的脱氧性能好，合金元素烧损少，焊缝金属合金化效果较好。由于电弧中含氧量低，如遇焊件或焊条存在铁锈和水分时，容易出现氢气孔。在药应中加人一定量的萤石（CaＦ2），在焊接过程中与氢化合生成氟化氢（ＨＦ），具有去氢作用。但是萤石不利于电弧的稳定，必须采用直流反极性进行焊接。若在药皮中加入稳定电弧的组成物碳酸钾等，便可使用交流电源。

碱性熔渣的脱氧较完全，又能有效地消除焊缝金属中的氢和氧，合金元素烧损少，所以焊缝金属的力学性能和抗裂性均较好，可用于合金钢和重要碳钢结构的焊接。

三、焊条型号的统制方法

１．按国家标准规定碳钢焊条型号的编制方法

（１）字母“Ｅ”表示焊条。

（２）前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为；×10MPa。

（３）第三位数字表示焊条的焊接位置，“０”及“１”表示焊条适用于全位置焊接（平、立、横、仰焊），“２”表示焊条适用于平焊及平角焊，“４”表示焊条适用于向下立焊。

（４）第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型，见P91页表５—２。２．按国家标准规定低合金钢焊条型号的编制方法 低合金钢焊条型号Ｅ××××的编制方法与碳钢焊条相同。但焊条型号后面有短划“—”与前面数字分开，后缀字母为熔敷金属的化学成分分类代号，其中Ａ表示碳—钼钢焊条；B表示铬—钼 钢焊条；C表示镍—钢焊条；ＮＭ表示镍—钼钢焊条；D表示锰—钼钢钢焊条；Ｇ、Ｍ或Ｗ表示其它低合金钢焊条，字母后的数字表示同一等级焊条中的编号。如还有附加化学成分时，附加化学成分直接用元素符号表示，并以短划“—”与前面后缀 字母分开。

３．按国家标准规定不锈钢焊条型号的编制方法

（1）字母“Ｅ”示焊条。

（２）熔敷金属合碳量用℃”后的一位或二位数字表示，具体含意为：“00”表示合碳量不大于0.4％；“０”表示合碳量不大于0.10％；“1”表示含碳量不大于0.15％；“２”表示含碳量不大于0.20％；“３”表示合碳量不大于0.45％。

（３）熔敷金属合铬量近似值的百分之几表示，并以短划“一”与表示含碳量的数字分开。

（４）熔敷金属合镍量以近似值的百分之几表示，并以短划“一”与表示含铬量的数字分开。

（５）若熔敷金属中含有其它重要合金元素，当元素平均含量低于1.5％时，型号中只标明元素符号，而不标注具体含量；当元素平均含量等于或大于1.5％、2.5％、3.5％„、·。时，一般在元素符号后面相应标注２、３、４．„··等数字。

（６）焊条药皮类型及焊接电流种类皮焊条型号后面附加如下代号表示：后缀1５表示焊条为碱性药皮，适用于直流反接焊接；后缀１６表示焊条为碱性或其它类型药皮，适用于交流或直流反接焊接。

第三节：焊条的选用及制造过程

一、焊条的选用

焊条的种类很多，各有其应用范围，使用是否恰当对焊接质量、劳动生产率及产品成本都有很大影响。通常应根据组成焊接结构钢材的化学成分、力学性能、焊接性、工作环境（有无腐蚀介质，高温或是低温）等要求、焊接结构的形状（刚性大小）、受力情况和焊接设备（是否有直流电焊机）等方面，进行综合考虑，以决定选用哪种焊条。

在选用焊条时应注意下列原则：

１．考虑焊件的力学性能、化学成分

（1）低碳钢、中碳钢和低合金钢可按其强度等级来选用相应强度的焊条，唯在焊接结构刚性大，受力情况复杂时，应选用比钢材强度低一级的焊条。这样，焊后可保证焊缝既有一定的强度，又能得到满意的塑性，以避免因结构刚性过大而使焊缝撕裂。但遇到焊后要进行回火处理的焊件，则应防止焊缝强度过低和焊缝中应有的合金元素达不到要求。

（２）在焊条的强度确定后再决定选用酸性还是碱性焊条时，主要取决于焊接结构具体形状的复杂性，钢材厚度的大小（即刚性大小），焊件载荷的情况（静载还是动载和钢材的抗裂性及得到直流电源的难易等。一般来说，对于塑性、冲击韧性和抗裂性能要求较高，低温条件下工作的焊缝都应选用碱性焊条。当受某种条件限制而无法清理低碳钢焊件坡口处的铁锈、油污和氧化皮等赃物时，应选用对铁锈、油污和氧化皮敏感性小，抗气孔性能较强的酸性焊条。

异种钢的焊接如低碳钢与低合金钢、不同强度等级的低合金钢焊接，一般选用与较低强度等级钢材相匹配的焊条。

２．考虑焊件的工作条件及使用性能

（1）对于工作环境有特定要求的焊件，应选用相应的焊条、如低温钢焊条，水下焊条等。

（２）对珠光体耐热钢，一般选用与钢材化学成分相似的焊条或根据焊件的工作温度来选取。

３．考虑简化工艺、提高生产率、降低成本

（1）薄板焊接或点焊宜采用“E4313”,焊件不易烧穿且易引弧。

（２）在满足焊件使用性能和焊条操作性能的前提下，应选用规格大、效率高的焊条。

（３）在使用性能基本相同时，应尽量选择价格较低的焊条，降低焊接生产的成本。

焊条除根据上述原则选用外，有时为了保证焊件的质量还需通过试验来最后确定。为了保证焊工的身体健康，在允许的情况下应尽量多采用酸性焊条。

二、焊条的检验

１．焊接检验 通过焊接来检验焊条质量好坏。质量好的焊条，施焊时电弧燃烧极为稳定，焊芯和药皮熔化均匀，飞溅很少，焊缝成形好，脱渣容易。

２．药皮强度检验 将焊条平举ｌm高，自由落到光滑的厚钢板上，如药皮无脱落现象，即证明药皮强度合乎质量要求。

３．外表检验

药皮表面应光滑细腻，无气孔和机械损伤，药皮不偏心，焊芯无锈蚀现象。

４．理化检验

当焊接重要焊件时，应对焊缝金属进行化学分析和力学性能复验，以检验焊条质量。

５．鉴别焊条变质的方法

（１）将焊条数根放在手掌内互相滚击，如发出清脆的金属声，即为干燥的焊条；如有低沉的沙沙声，则为受潮的焊条。

（２）将焊条在焊接回路中短路数秒，如药皮表面出现颗粒状斑点，则为受潮焊条。

（３）受潮焊条的焊芯上常有锈痕。

0（４）对于厚药皮焊条，缓慢弯曲至 120，如有大块涂料脱落或涂料表面毫

0无裂纹，都为受潮焊条。干燥焊条在轻弯后，有小的脆裂声，继续弯至120，在药皮受张力的一面有小裂口出现。

（５）焊接时如药皮成块脱落或产生多量水汽而有爆裂现象，说明是受潮的焊条。

受潮的焊条，若药皮脱落，应予报废．虽受潮但并不严重。可以待干燥后再用。一般焊条的焊芯有轻微锈点，焊接时基本也能保证质量，但对于重要工程用的低氢型焊条，生锈后则不能使用。

三、焊条的制运过程

焊条的制造工艺包括以下几个过程：。

１．焊芯的准备：除锈、拔丝、切断等。

２．药应组成物的制备、配料和拌粉、轧粉（粉碎各种矿石和铁合金）、水玻璃的熔炼、按配方要求配料拌匀。

３．压涂。

４．烘焙及包装。

第六章 焊接冶金基础

钢材的熔焊，一般都要经历如下过程：加热一熔化一冶金反应一结晶一固态相变—形成接头。可见熔化焊时所经历的过程是很复杂的。

熔焊时，在熔化金属、熔渣、气相之间进行一系列化学冶金反应，如金属的氧化、还原、脱硫等，这些冶金反应将直接影响焊缝金属的化学成分、组织和性能，因此控制冶金过程是提高焊接质量的重要措施之一。而且，焊接条件是快速连续冷却，使焊缝金属的结晶和相变具有各自的特点，并且有可能在这些过程中产生偏析、夹杂、气孔及裂缝等缺陷。因此控制和调整焊缝金属的结晶和相变过程是保证焊接质量的又一关键。

第一节： 焊接化学冶金过程

焊接化学冶金是在焊接过程中通过冶金处理的方法，消除焊缝金属中的有害杂质，增加焊缝金属中某些有益的合金元素，从而保证焊缝金属的各种性能。

一、焊接化学冶金过程的特点

１．温度高及温度梯度大

焊接电弧的温度很高，一般可达到6000～8000℃，使使金属剧烈蒸发，电弧周围的气体CO2、N2、O2等大量分解。

分解后的气体原子或离子很容易溶解在液态金属中，随着温度下降溶解度也降低，如果来不及析出，易造成气孔。

熔池温差大，熔池的平均温度在2000℃以上，并被周围的冷却金属所包围，温度梯度大，两者温差相当大。因此，使焊件产生内应力并引起变形，严重者还产生裂纹。

２．熔池体积小，熔池存在时间短

焊接熔池的体积极小，手工电弧焊时熔池的质量通常是0.6～16g。同时,加热及冷却速度很快，由局部金属开始熔化形成熔池，到结晶完了的全部过程一般只有几秒钟的时间，而温度又在急剧变化，因此整个冶金反应常常达不到平衡。在很小的金属体积内化学成分就有较大的不均匀性，形成偏析。

３．熔池金属不断更新

在焊接时，由于熔池中参加反应的物质经常改变，不断有新的铁水及熔渣加入到熔池中参加反应，增加了焊接冶金的复杂性。

４．皮应接触面大、搅拌激烈

焊接时，熔化金属是以滴状从焊条端部过渡到熔池的，因此熔滴与气体及溶渣的接触面就大大超过了一般炼钢的情况。接触面大可以加速反应进行，但同时气体侵入液体金属中的机会也增多了，使焊缝金属易产生氧化、氮化及气孔。此外熔池搅拌激烈有助于加快反应速度，也有助于熔池中气体的逸出。

二、气体与金属的作用

在焊接过程中，熔池周围充满着各种气体，这些气体主要来自以下几个方面：焊条药皮或焊剂中造气剂产生的气体；来自周围的空气；焊芯、焊丝和母材在冶炼时残留的气体；焊条药皮或焊剂未烘干在高温下分解成的气体；母材表面未清理干净的铁锈、水分、油、漆等，在电弧作用下分解出的气体。这些气体都不断地与熔他金属发生作用，有些还进入到焊缝金属中去，其主要成分为ＣＯ、ＣＯ

2、Ｈ

2、Ｏ

2、Ｎ

2、Ｈ2Ｏ及少量的金属与熔渣的蒸气，气体中以Ｏ

2、Ｎ

2、H2。对焊缝的质量影响最大。

１．氧与焊缝金属的作用

焊接区的氧气主要来自电弧中氧化住气体（ＣＯ

2、Ｏ

2、Ｈ2Ｏ等）、药皮中的高价氧化物和焊件表面的铁锈、水分等的分解产物。氧在电弧高温作用下分解为原子，原子状态的氧比分子状态的氧更活泼，能使铁和其它元素氧化。其中ＦeO能溶解于液体金属，由于有ＦeO存在，还使其它元素进一步氧化。

由于氧化的结果，使焊缝中有益元素大量烧损，氧化的产物一般上浮到熔渣中去，有时也会以夹杂形式存在于焊缝中。焊缝金属中的含氧量增加，使它的强度极限、屈服点、塑性和冲击韧性降低，尤以冲击韧性降低更为明显。此外，还使焊缝金属的抗腐蚀性能降低，加热时有晶粒长大趋势，冷脆的倾向增加。

氧与碳、氢反应，生成不溶于金后的气体ＣＯ和Ｈ2Ｏ，若这种反应是在结晶温度时进行的，那么，由于熔池已开始凝固CＯ和Ｈ2Ｏ不能顺利逸出，便形成气孔。

由于氧有这些危害，所以雕对必须脱氧。手工电弧焊焊缝中氧的含量除与焊条的成分有关以外，还和焊接电流、电弧长短有关。电流越大，熔滴越细，则增大了熔滴与氧的接触面积；电弧越长，使熔滴过渡的路程越长，从而增加了熔滴与氧的接触机会与时间，结果都使焊缝金属的含氧量增加。

２、氢与焊缝金属的作用

焊接区的氢主要来自受潮的药皮或焊剂中的水分、焊条药皮中的有机物，焊件表面的铁锈、油脂及油漆等。通常情况下，氢不和金属化合，但是它能够溶解于Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍ。等金属，氢在铁中的溶解度与温度和铁的同素异构体有关。还与氢的压力有关。氢在铁中的溶解，只能以原子状态或离子状态溶入金属。温度越高，氢溶解在金属中的数量也越多。而在相变时气体的溶解度发生突变。焊接时的冷却速度很快，容易造成过饱和的氢残留在焊缝金属中，当焊缝金属。的结晶速度大于它的逸出速度时，就形成气孔。

氢是还原性气体，它在电弧气氛中有助于减少金属的氧化，但是，在大多数情况下，这种好作用不仅完全被抵消，而且还产生许多有害的作用，如引起氢脆性、白点。硬度升高，使钢的塑性严重下降，严重时将引起裂纹。

3、氮与焊缝金属的作用

焊接区中的氮主要来自空气，它在高温时溶入熔池，并能继续溶解在凝固的焊缝金属中。氮随着温度下降，溶解度降低，析出的氮与铁形成化合物，以针状夹杂形式存在于焊缝金属中。氮的含量较高时，对焊缝金属的力学性能有较大的影响，如硬度和强度提高，塑性降低。此外，氮也是形成气孔的原因之一。由于氮主要来源于空气，故电弧越长，氮侵入熔池也越多；熔池保护差，氮侵入也越多。目前使用的气体保护电弧焊，埋弧自动焊或常用的手工电弧焊，保护情况都比较好，因此能显著地降低焊缝中的含氮量。

三、焊接熔渣的酸、碱性 焊接过程中，焊条药皮或焊剂熔化后经过一系列化学变化，形成的覆盖于焊缝表面的非金属物质，称为熔渣。钢焊条熔渣主要由氧化物组成，这些氧化物有的是金属氧化物，有的是非金属氧化物。如果按优学性质来分，可分为碱性氧化物（CaＯ、MgＯ、ＦｅＯ、ＭｎＯ等）、酸性氧化物（ＳiＯ

2、ＴiＯ

2、Ｐ2O5等）和两性氧化物《Ａl2O3、Ｆe2O3、Cｒ2O3、MnO等》。熔渣中除氧化物外，还有氟化物（ＣａＦ

2、ＮａＦ、ＫＦ等）和氯化物（ＫＣＩ、ＮａＣＩ等）及少量的硫化物、碳化物。

碱性氧化物多时，熔渣表现为碱性，反之，熔湾的酸性氧化物多时表现为酸性。

化学性质呈酸性的熔渣称为酸性渣。化学性质呈碱性的焊渣称碱性渣。Ｅ4320焊条的焊接熔渣由ＦｅＯ、ＳiＯ

2、ＭｎＯ构成，是以酸性氧