
焊条的选用原则
焊条的制作涉及在金属焊芯表面均匀且向心地涂抹一层涂料,即药皮。焊芯是焊条的核心金属部分,为确保焊接接头的质量与性能,对焊芯中各种金属成分的含量设定了严格的标准,尤其是对硫、磷等有害杂质的含量,需实施严格的控制,确保其质量高于母材。焊条由焊芯和药皮两部分组成,不同种类的焊条其焊芯材质也有所区别。焊缝金属的成分和性能受到焊芯成分的显著影响,因此,在焊芯中应尽量减少有害元素的含量。
焊条分类
1、酸性焊条
药皮成分富含TiO2、SiO2等酸性造渣物质,并含有一定量的碳酸盐。这些熔渣氧化能力突出,且碱度系数低于1。采用酸性焊条焊接,工艺性能优越,电弧保持稳定,适用于交流和直流两种供电方式。焊接过程中飞溅较少,熔渣流动性佳,脱渣性能优良,熔渣通常呈现玻璃状,质地较为松散,脱渣效果出色,焊缝外观美观。酸性焊条的药皮成分以二氧化硅、氧化铁和氧化钛为主,其氧化能力显著,导致焊缝金属氧含量增加,合金元素损耗加剧,合金过渡效率降低,同时熔敷金属中的氢含量亦较高,因此焊缝金属的塑性和韧性相对较弱。
2、碱性(低氢型)焊条
药皮成分中富含碱性造渣材料,例如大理石和萤石,同时亦含有适量的脱氧剂和渗合金剂。碱性焊条主要通过碳酸盐类物质,如碳酸钙等,在分解过程中释放出二氧化碳作为保护气体。此外,弧柱气氛中的氢气分压相对较低,且在高温条件下,萤石中的氟化钙会与氢气结合生成氟化氢,这一过程减少了焊缝中的氢含量,因此碱性焊条也被称作低氢焊条。在甘油法测定过程中,每100克熔敷金属所含的扩散氢量,碱性焊条介于1至8毫升之间,而酸性焊条则在17至50毫升之间。碱性焊条的熔渣中钙氧化物含量较高,这使得其熔渣具有更强的脱硫性能,进而增强了熔敷金属抵抗热裂纹的能力。此外,碱性焊条因其焊缝金属中氧和氢的含量较低,非金属夹杂物相对较少,因而展现出较高的塑性和冲击韧性。碱性焊条因药皮成分中萤石含量较高,导致电弧不易稳定,通常需采用直流反接方式。然而,若药皮中加入了足量的稳弧剂,则焊条可适用于交直流两种电流形式。此类焊条通常应用于焊接那些重要性较高的结构,例如那些需要承受动态载荷或具有较大刚性的结构。
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:
根据等强度选择标准,应采用J42型号的焊条,而非选择J50型号的焊条。
针对母材的焊接特性,需挑选出强度不一(如高强度匹配或低强度匹配)且具有良好韧性的焊条,同时,为了达到设计所规定的强度和刚度标准,必须对焊缝的结构形式进行相应的调整。
(2)使熔敷金属的合金成分符合或接近母材。
举例:
必须使用R307型号的焊条,该焊条成分包括1%的铬和0.5%的钼;同时,不得选用R207型号的焊条,后者由0.5%的铬和0.5%的钼组成。
若母材的化学成分中碳、硫、磷等有害杂质的含量偏高,那么应当选用具有优良抗裂性能和强大抗气孔能力的焊条,例如低氢型焊条。
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:

某些焊接部件可能更注重强度和韧性等性能,而对其化学成分与母材的匹配则未必严格。例如,在挑选结构钢焊条时,我们应首先关注焊缝金属与母材在强度上的等效性,亦或是焊缝金属在韧性上的优越性。
某些焊接部件可能对化学成分的匹配有较高要求,例如在挑选耐热钢和不锈钢焊条时,一般会更加关注焊接金属与基材之间化学成分的匹配度。
某些情况下,对这两方面可能都设定了严谨的标准。例如,在挑选异种钢焊条时。因此,在挑选焊条时,需明确先后顺序,并全面考虑。
2、考虑焊件的工作条件和使用性能:
焊件在面临动态载荷和冲击载荷的作用时,不仅需要确保其抗拉和屈服强度,还需具备良好的冲击韧性和塑性。在这种情况下,建议选择低氢型、钛钙型或氧化铁型的焊条。
举例:
在非关键结构的焊接中,16Mn钢适合搭配J502、J503型号的酸性焊条;然而,若用于关键结构的焊接,则推荐使用J506、J507型号的碱性焊条。
在焊件与腐蚀性介质接触并发挥作用的过程中,务必明确介质的种类、其浓度水平、操作温度以及腐蚀的具体类型,比如常见的腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等,以便挑选出适宜的不锈钢焊条。
举例:
焊接不锈钢的过程中,为确保焊缝与基材金属成分的一致性,在腐蚀性要求不严的工作环境下,可以选择使用A102或A107焊条;而对于那些工作温度不超过300℃且对耐腐蚀性有较高要求的焊件,则适宜选用A132、A137或A002焊条。
焊件在磨损环境中作业时,需辨别是普通磨损抑或冲击磨损,是金属间磨损还是磨料磨损,以及磨损是在常温还是高温条件下发生。同时,还需考虑是否在腐蚀性介质中作业,以便挑选恰当的堆焊焊条。

在低温或高温环境下作业的焊接部件,需选用那些能够确保在低温或高温条件下仍能保持良好力学性能的焊接材料。
举例:
在400℃下工作,焊接应选R207 ,而不能选J507。
在零下四十摄氏度的环境中进行作业时,焊接操作应选用适用于该温度范围的焊条(-40℃型号),而不应采用J507、J507H等型号的焊条(适用温度为-30℃)。
3、考虑焊件的复杂程度和结构特点、焊接接头型式等:
形状繁复或体积厚重的焊接部件,在冷却过程中选用钢材的原则是什么,其焊接金属因收缩而形成的内部应力较大,这会导致裂纹的产生。鉴于此,选用具有优良抗裂性能的焊条至关重要,例如低氢焊条以及高韧性焊条。
针对那些坡度较浅的焊接接口,亦或是那些对焊缝根部熔透度要求较高的接口,我们应当选择那些熔深或熔透性能较强的焊接材料。
在焊接长输管线使用的钢X42时,为确保焊缝根部能够焊透且避免形成过大的焊瘤,通常会选用纤维素型焊条E6010,并实施向下立焊的作业方式。
当某些焊接区域因条件所限难以彻底清洁时,我们应考虑采用氧化性较高、脱渣容易且对铁锈、氧化层和油渍反应不敏感的酸性焊条,以防止出现气孔等不良缺陷。
4、考虑焊缝的空间位置:
某些焊条仅适用于特定部位的焊接作业,而在其他部位焊接时其性能表现不佳;而另一些焊条则具备在各个位置进行焊接的能力,属于全位置焊条。在挑选焊条时,需充分考虑焊接位置的具体特性。

针对那些仰焊和立焊缝较为密集的焊接部件,我们应当选择使用钛钙型、钛型、低氢型或钛铁矿型等不同类型的全位置焊条。
若焊接区域无法进行翻转,则务必挑选那些适用于全方位焊接的焊条。
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。
某些钢材,比如珠光体耐热钢选用钢材的原则是什么,在焊接完成后需要实施消除应力的热处理。然而,若因设备条件或结构本身的限制无法进行这一处理,则应选择与母材金属化学成分有所区别的焊条,例如奥氏体不锈钢焊条。这样一来,焊接后的热处理步骤就可以被省略。
在施工现场的具体条件下,例如在野外作业或焊接作业的特殊环境中,应当恰当地挑选适合的焊条。
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。
在能够使用酸性焊条或碱性焊条进行焊接的场合,考虑到碱性焊条对操作技术和施工准备的要求更为严格,因此应优先选用酸性焊条。
在密闭空间或空气流通不佳的环境中焊接作业时,务必优先选用粉尘含量低、毒性小的焊条,或者是酸性焊条。
7、考虑焊接的经济性:

在确保使用性能不受影响的情况下,我们应优先考虑那些成本较低的焊条。鉴于我国丰富的矿产资源,我们应当积极推广使用钛铁矿型焊条,尤其是×××3型产品。
针对性能需求各异的主次焊缝,可以选择不同的焊条类型,切勿盲目追求焊条的综合性能。
依据结构的使用环境,应恰当地选择焊条的合金类型。例如,对于在常温环境下作业,并承受常规腐蚀情况的不锈钢,没有必要使用含有铌的不锈钢焊条。
8、考虑焊接效率:
对于焊接工作量较大的结构,在具备条件的情况下,应优先选用高效焊条,例如铁粉焊条、高效不锈钢焊条、重力焊条、底层焊条以及立向下焊条等专业的焊条类型。
在进行水平焊接作业时,我们选用铁粉焊条,而在垂直焊接的情况下,则使用下向焊条,这两种方法都能显著提升生产效率,并有效减少成本。
9、考虑焊条的工艺性能:
焊条的使用依赖于其工艺性能的优劣。若工艺性能不佳,焊条便会产生诸多焊接上的缺陷。
同一型号的焊条,尽管出自不同制造商,其工艺特性却存在显著差异,因此在选购过程中,我们必须仔细进行评估。
在选购来自不同制造商的同品牌焊条时,必须考虑到焊接工人的操作习惯以及该焊条是否适合其工艺要求。


