低碳钢焊接中的焊材选用原则及方法

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：低碳钢焊材一般根据焊缝金属与母材同等强度的原则进行选择。（一）焊条选用低碳钢焊条选用：一是根据焊缝金属强度与母材同等强度的原则选用焊条；二是根据接头形式、板厚和焊接位置等选择焊条。（二）埋弧焊焊丝和焊剂选用低碳钢埋弧焊时，由于母材中合金成分不多，故既可采用焊丝渗合金，也可采用焊剂渗合金。

低碳钢焊材一般根据焊缝金属与母材同等强度的原则进行选择。各种焊材用于承压设备时订货技术条件还需满足NB／T 47018。

（一）焊条选用

低碳钢焊条选用：一是根据焊缝金属强度与母材同等强度的原则选用焊条；二是根据接头形式、板厚和焊接位置等选择焊条。随着母材厚度的增大，焊接接头的冷却速度加快，促使焊缝金属硬化，接头内残余应力增大，因此当厚度增大时，在同等强度等级中应选用抗裂性能好的焊条，如低氢型焊条等。

焊接接头形式或焊接位置的不同，焊条的选用也有所不同。平板对接焊或角焊缝船形焊时可参照板厚选用焊条；平角焊时，可根据焊脚尺寸来选用焊条，若焊脚的尺寸较大，应选用抗裂性能较好、焊条直径较大的焊条；立、横、仰焊焊接位置时，应选用全位置焊接适用性较好、焊条直径较小的焊条；向下立焊时，应选用专用的向下立焊条；当背面不能进行焊接而又需打底焊时，最好选用专用的底层焊条。

低碳钢焊条标准有GB／T 5117—2012《非合金钢及细晶粒钢焊条》中E43××系列的焊条E43××系列的焊条熔敷金属的抗拉强度国家标准是不小于420MPa，NB／T 47018.2—2011规定了上限是540MPa，其强度等级与低碳钢相配。焊条的选用可参考本书第二章第二节及表4-1。

表4-1 常用钢号推荐选用的焊接材料

（续)

注：焊条型号是引用GB／T 5117—1995、GB／T 5118—1995、GB／T 983—1995中的型号，新旧标准的型号对比可参考第二章第二节。

（二）埋弧焊焊丝和焊剂选用

低碳钢埋弧焊时，由于母材中合金成分不多，故既可采用焊丝渗合金，也可采用焊剂渗合金。通过焊剂向焊缝中过渡锰，有利于改善焊缝的抗热裂纹能力和抗气孔性能，通过焊丝向焊缝过渡锰时，有利于提高焊缝的低温韧性。

1.焊丝

应选用与母材强度相匹配的焊丝，如H08A或H08E焊丝即可满足强度要求。但对于大厚度的对接焊缝或焊缝金属要经超过上临界转变温度焊后热处理时，其埋弧焊焊丝应考虑选择H08MnA，甚至H10Mn2焊丝。

2.焊剂

焊剂要和焊丝匹配选用，低碳钢埋弧焊一般选用实芯焊丝H08A或H08E，它们与高锰高硅低氟的熔炼焊剂HJ431配合，应用较广。焊接时，焊剂中的MnO和SiO₂在高温下与铁反应，锰与硅得以还原，过渡到焊接熔池。熔池冷却时，锰和硅既成为脱氧剂，使焊缝脱氧，同时又可有足够的数量留下来，成为合金剂，保证焊缝的力学性能。注意：如果选用的焊剂为无锰、低锰或中锰型，则焊丝应选用H08MnA或其他合金钢焊丝（如H10Mn2），以保证焊缝力学性能。

近年来，大力推广使用烧结焊剂，如SJ101，烧结焊剂的单价比熔炼焊剂高，但由于其密度轻，综合成本还是适宜的，且其工艺性能优良。

低碳钢埋弧焊用焊丝焊剂标准有GB／T 5293—1999《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》，F4××-H×××系列抗拉强度是415～550MPa，NB／T 47018.2—2011中规定上限是535MPa，总之其强度等级与低碳钢相配。焊丝的选用可参考本书第二章第二节及表4-1。

（三）气体保护焊焊丝及气体

首先要满足焊缝金属与母材同等强度，焊缝金属化学成分与母材的一致性则放在次要。当焊缝金属强度超过母材过多时，可能引起焊接接头塑性和韧性下降。

对于常用的CO₂气体保护焊，一般用H08MnSi，但由于在实际应用中较难采购到该焊丝，故大多数还使用ER49-1（抗拉强度≥490MPa）。低碳钢氩弧焊时，经常选用H10Mn2或H10MnSi焊丝，使用H08Mn2SiA焊丝也可满足焊接要求，只是其焊缝金属强度较高，如选用H08MnA焊丝进行氩弧焊时，则易产生焊接气孔。

碳钢实芯焊丝标准有GB／T 8110—2008《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》，GB／T 14957—1994《熔化焊用钢丝》。药芯焊丝标准有GB／T 10045—2001《碳钢药芯焊丝》。保护气体按焊丝标准或焊丝厂家质保书提供的匹配气体选择，自保护药芯焊丝不需要保护气体。焊丝的选用具体可参考本书第二章第二节及表4-1。

低碳钢焊接中的焊材选用原则及方法

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