船舶建造工艺之船舶焊接

船舶用结构钢焊接材料的选用原则一、选用焊接材料的基本原则二、船舶结构钢常用的几种焊剂材料

三、焊接材料的使用与保管一、选用焊接材料的基本原则（一）焊条的选用原则（二）埋弧自动焊焊接材料的选用原则（三）二氧化碳气体保护焊的焊接材料的选用原则

（一）焊条的选用原则焊条是由焊芯（金属芯）和药皮组成的。在焊条药皮前端有45°左右的倒角，这是便于引弧。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（实际指的是焊芯直径）通常为2、2.5、3.2mm或3、4、5、5.8mm（或6mm）等几种，常用的是Ф3.2、Ф4、Ф5三种，其长度一般在250～450mm之间。焊条的选用原则如下：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；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。（2）在焊条的强度确定后再次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，焊件载荷的情况和钢材的抗裂性等。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、油污和氧化皮等脏物时，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。2、考虑焊件的工作条件与使用性能（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）薄板焊接或点焊须考虑使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。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。焊剂的选用原则除了和前面焊条的选用原则相同之外还应提到的是：埋弧焊的焊丝与手工电弧焊焊条的钢芯，同属于一个国家标准。按照焊丝的成分和用途，可分为碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢三大类。埋弧焊所用的焊丝的要求，与焊条的钢丝基本相同。常用的焊丝直径为2、3、4、5mm和6mm。焊丝在使用时，表面要清洁，不应有氧化皮、铁锈及油污等杂质。在焊接时，根据被焊材料来选用焊剂，并要配以合适的焊丝，方可得到化学成分和力学性能符合要求的焊缝金属。在一般的低碳钢、普通低合金钢焊接中，为保证焊缝的综合力学性能良好，并不要求其化学成分与焊件金属完全相同，通常要求焊缝金属的含碳量低，且含有适量的锰、硅等元素，以达到焊件所需的力学性能。焊接实践证明，较为理想的焊缝金属化学成分，其含碳量为0.1%～0.13%；含锰量为0.6%～0.9%；含硅量为0.15%～0.30%，这都要求我们依靠焊剂和焊丝的选配来实现。（二）埋弧自动焊焊接材料的选用原则（三）二氧化碳气体保护焊的焊接材料选用原则

二氧化碳气保焊中的二氧化碳气体，纯度应该在99.5%以上，其含水量、含氮量均不超过0.1%，否则会降低焊的力学性能，焊缝易产生气孔。为了确保焊缝的力学性能，并防止气孔出现，与二氧化碳气体相匹配的焊丝必须比焊件含有更多的Mn和Si等脱氧元素。此外，为减小飞溅，焊丝含碳量必须限制在0.1%以下。二氧化碳气保焊的焊丝直径在0.5～5mm范围内，二氧化碳半自动焊的常用焊丝有Ф2.0、Ф2.5、Ф3.0、Ф4.0、Ф5.0mm。焊丝表面有镀铜和不镀铜两种，镀铜可防止生锈，有利于保存，并可改变焊丝的导电性及焊丝的稳定性。焊丝在使用前应适当清除表面的油污和铁锈。

二、船舶结构钢常用的几种焊剂材料

（一）手工电弧焊焊条药皮材料（二）埋弧自动焊焊剂材料（三）二氧化碳气体保护焊的焊剂（一）手工电弧焊焊条药皮材料焊条是涂有药皮的并供手工电弧焊用的熔化电极，它由药皮和焊芯两部分组成。药皮被压涂在焊芯表面，在焊接过程中起着极为重要的作用。药皮在焊接过程中起着复杂的冶金反应和物理、化学变化，药皮是决定焊缝质量的主要因素之一。药皮的作用（1）机械保护作用气保护在焊接时，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。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。（2）冶金处理作用通过熔渣与熔化金属冶金反应，除去有毒杂质（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。（3）改善焊接工艺性能电弧稳定燃烧、飞溅小、焊缝成形好、易脱渣和熔敷效率高等。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。药皮皮的的组组成成药皮皮是是由由多多种种矿矿物物类类、、铁铁合合金金和和金金属属类类、、有有机机物物类类及及化化工工产产品品（（水水玻玻璃璃））等等原原料料组组成成。。一一种种焊焊条条药药皮皮的的配配方方中中，，组组成成物物多多达达七七、、八八种种之之多多。。药皮皮的的组组成成物物按按照照在在焊焊接接中中的的作作用用包包括括以以下下几几种种：：稳弧弧剂剂其作作用用主主要要是是改改善善焊焊条条引引弧弧性性能能和和提提高高焊焊接接电电弧弧稳稳定定性性。。造渣渣剂剂这类类药药皮皮组组成成物物能能熔熔成成一一定定密密度度的的熔熔渣渣浮浮于于液液体体金金属属表表面面，，使使空空气气不不能能侵侵入入，，并并具具有有一一定定的的粘粘度度和和透透气气性性及及与与熔熔池池金金属属进进行行必必需需的的冶冶金金反反应应能能力力，，确确保保焊焊缝缝金金属属的的质质量量和和成成形形美美观观。。造气气剂剂造气气剂剂的的主主要要作作用用是是造造成成保保护护气气体体，，同同时时也也有有利利于于熔熔滴滴过过渡渡。。脱氧剂脱氧剂的的主要作作用是对对熔渣和和焊缝金金属脱氧氧。合金剂合金剂的的主要作作用是向向焊缝金金属中掺掺入必要要的合金金成分。。稀释剂稀释剂的的主要作作用是降降低焊接接熔渣的的粘度，，增加熔熔渣的流流动性。。粘结剂粘结剂的的主要作作用是将将药皮牢牢固地粘粘结在焊焊芯上。。增塑剂增塑剂的的主要作作用是改改善涂料料的塑性性和滑性性，使之之易于用用机械压压深在焊焊芯上。。（二）埋埋弧自动动焊焊剂剂材料焊剂的作作用是：：（1）焊焊接时覆覆盖焊接接区，防防止空气气中氮、、氧等有有害气体体侵入熔熔池，焊焊后熔渣渣覆盖在在焊缝金金属层上上，减缓缓了焊缝缝金属的的冷却速速度，改改善焊缝缝的结晶晶状况及及气体逸逸出的条条件，从从而减少少气孔。。（2）对对焊缝金金属掺入入合金，，改善焊焊缝的化化学成分分和提高高力学性性能。（3）防防止焊缝缝中产生生气孔和和裂纹。。对焊剂的的要求是是：（1）与与焊丝配配合，能能保证焊焊缝金属属的化学学成分及及力学性性能都符符合要求求。（2）应应有良好好的焊接接工艺性性，即电电弧能稳稳定燃烧烧，脱渣渣容易，，焊缝成成形美观观。（3）应应有一定定的物理理性能，，且不易易吸潮。。在使用焊焊剂时要要注意的的是：（1）焊焊剂应妥妥善运输输防止破破损，应应存放在在干燥的的库房内内，防止止受潮。。（2）焊焊前焊接接处应清清除铁锈锈及油污污。（3）使使用中回回收的焊焊剂，应应清除其其中的渣渣壳、碎碎粉及其其它杂物物，并与与新焊剂剂混匀后后使用。。（4）使使用直流流电源时时，一般般均采用用直流反反接。（三）二二氧化碳碳气体保保护焊的的焊剂焊接用的的二氧化化碳一般般是将其其压缩成成液体贮贮存于钢钢瓶内，，以供使使用。二二氧化碳碳气体的的涂色标标注为铅铅白色，，并标有有“液化化二氧化化碳”字字样。一般容量量为40L的气气瓶，可可装25kg的的液态二二氧化碳碳，满瓶瓶压力约约为5～～7MPa。气气瓶内的的压力与与外界温温度有关关，其压压力随着着外界温温度的升升高而增增大。因因此，二二氧化碳碳气体不不准靠近近热源或或置于烈烈日下爆爆晒，以以防止发发生意外外。液态二氧氧化碳在在大气压压力下的的沸点为为-78℃，所所以在常常温下容容易气化化，1kg液态态二氧化化碳可汽汽化成509L气态的的二氧化化碳。液液态二氧氧化碳在在温度高高于-11℃℃时比水水轻，可可溶解占占重量约约0.05%的的水。溶溶于液态态二氧化化碳中的的水分，，蒸发成成水汽混混入二氧氧化碳气气体中，，影响二二氧化碳碳气体的的纯度。。气瓶内汽汽化的二二氧化碳碳气体中中的含水水量，与与瓶内的的压力有有关，随随着使用用时间的的增长，，瓶内压压力降低低，水汽汽增多。。当压力力降至0.98MPa时，二二氧化碳碳气体中中含水量量大为增增加，便便不能继继续使用用。焊接用二氧化化碳气体的纯纯度应大于99.5%，，含水量，含含氮量均不应应超过0.1%，否则会会降低焊缝的的力学性能，，焊缝也易产产生气孔。如如果二氧化碳碳气体的纯度度达不到标准准，可进行提提纯处理。三、焊接材料料的使用与保保管（一）手工电电弧焊焊条的的使用与保管管（二）焊丝和和焊剂的使用用与保管（一）手工电电弧焊焊条的的使用与保管管焊条的合理使使用①碱性低氢氢型焊条需经经250～350℃的温温度烘干不少少于2小时。。当天用多少少烘干多少，，随用随取。。若烘好的焊焊条当天未用用完，第二天天再用时仍需需重新烘干。②酸性焊条可可视受潮的具具体情况，经经70～150℃的温度度烘干1～2小时。但氧氧化钛纤维型型焊条的焙烘烘温度不宜超超过100℃℃。③烘干焊条时时，不可将焊焊条突然放入入高温中或突突然拿出冷却却，以防止药药皮因骤冷或或骤热而产生生开裂、剥落落。④一般受潮的的焊条，焊芯芯上虽有轻微微锈斑，经烘烘干后焊接时时，如未发现现药皮成块脱脱落现象，焊焊接时焊缝表表面无气孔，，并不影响焊焊接接头的机机械性能时，，可以使用（（在质量要求求相当高的产产品中不得使使用）。如受受潮严重，出出现焊芯