埋弧焊基础知识

埋弧焊基础知识埋弧焊基础知识埋弧焊基础知识

根据ISO4063标准，埋弧焊数字代号12，德文缩写UP，英文缩写为SAW。

埋弧焊（SAW)\121是电弧在焊剂层下燃烧而进行的焊接方法。出现在20世纪30年代。埋弧焊利用连续送进的焊丝与工作之间的电弧作为热源，来熔化焊丝端部和母材。电源可以使用交流和直流两种类形，大多数情况下单丝埋弧焊使用直流电源，可采用直流正接，也可采和直流反接。埋弧焊使用平特性电源和恒流电源。常电流的范围300A－1200A。电源负载持续率为100%铆焊现在常用的埋弧小车和操作机源自是瑞典ESAB的埋弧焊系统，电源额定电流MAX1200A。电压42V。

埋弧焊优点

1、生产效率高，埋弧焊的电流密度可比焊条电弧高5倍左右，生产辅助时间少，无飞溅等。2、焊缝质量好，与焊条相比焊缝中的H含量低，焊缝的冲击韧性高，与气体保护焊相比焊缝气孔少焊缝质量高。3、机械化程度高，配合各种焊接辅装置，例如焊接变位机、滚辊架，回转平台等进行多种构件的焊接。我们厂使用最多是埋弧焊接操作机，焊接小车，堆焊专机。4、电焊工劳动条件好，埋弧焊无弧光辐射，发烟量小等，便于机械化操作。

5、焊接材料利用率高，负载持续率高。

6、不需要特殊的操作技术。埋弧焊的缺点

为提高生产效率，大热输入量焊接是埋弧焊的优点。但会有负面效应。1、焊热影响区的脆化，热输入值大时，焊缝金属高温停留时间长，冷却速度慢，使焊缝出粗大的柱状晶，这种方向性很强的柱状晶组织，表现为沿柱状方向韧性很低，同时在HAZ区晶粒长大也降低了冲击韧性。2、调质钢焊接HAZ区软化，对调质钢，焊后不进行热处理，会在热影响区出现软化现象，焊接规范越大，软化区域越大，降低焊缝的强度。3、焊接应力大，对于大规范焊接，会产生大的焊接应力，是出现裂纹和变形的力学条件。4、焊缝位置受条件限制，易于焊接平焊和平角焊，利于特种工装可以进行横焊的焊接。常见问题常见缺陷埋弧焊缺陷内部缺陷裂纹冷裂纹热裂纹液化裂纹未熔合气孔机械性冶金性夹渣未焊透外部缺陷表面缺陷余高过大表面凹陷错边咬边弧坑根部缺陷根部内凹根部凸起常见缺陷（内部）

1、氢至裂纹的防止：焊剂在250-300度烘干大约２小时。预热、后热、消氢、焊后热处理。合理的焊接参数，适当增加焊接热输入。选择合适的接头和坡口，减小拘束度和内应力。清理焊接区域水分、油污、铁锈。

2、层状撕裂：合理选用结构设计，减小厚度方向的拘束度和残余应力。选用合理的焊接顺序，变形能力良好的焊接材料。改善母材的性能（Z向）。

3、热裂纹：减少钢中C、S、P含量，提高焊丝的纯度。控制焊缝形状，（宽深比B/T>1）。改善坡口形式，减少拘束度和应力。

4、气孔：烘干焊剂，焊剂覆盖充分。清理工件焊接区域。调整焊剂化学成份改变熔渣粘度。

5、夹渣：合理的焊道顺序。选择脱渣性好的焊剂。调整焊接参数。

6、未焊透和未熔合：适当的参数。选择合适的坡口，调整焊接位置，有较好的对中性。焊接缺陷（外部）缺陷防止措施余高过大提高焊接电压熔深不足提高焊接电流，降低焊接电压表面缺陷精炼焊剂，选择合适的焊丝直径弧坑调整送丝咬边对接调整焊接电压，选择合适焊接参数和引弧板咬边角接调整焊接电压，选择合适焊丝位置和焊接参数根部突起/根部凹陷选择正确的焊丝位置，选择合适焊接参数金属材料对埋弧焊的适用性

1，最适合埋弧焊的金属。含碳量小于0.30%的低碳钢，热轧及正火的低合金钢。对于厚板和低合金钢需要预热后再焊接。铆焊厂通用工艺要求板厚≧50mm以上必需预热，这类材料是我公司焊接量最大的金属，如水泥窖，磨机筒体。奥氏体不绣钢、耐磨、耐腐蚀层的堆焊也常用埋弧焊进行焊接。如连铸辊，支撑辊，挤压辊堆焊等。2、比较适合埋弧焊的金属。低碳调质钢，需焊前预热、焊后热处理，应尽量控制热入值即焊接规范。中碳钢，马氏体时效钢，铜及铜合金也可以使用埋弧焊，但需要控制焊接工艺过程。这类材料在我公司在生产中也有应用，例如35CrMo、42CrMo、ZG45CrNiMo6等板管类，筒体类都有成功使用埋弧焊焊接的例子。3、不适合埋弧焊的金属。铸铁，不能经受高热输入引起的应力，但也有低碳钢和球墨铸铁焊接实例。高锰钢，工具钢，铝铅锌等低熔点金属。埋弧焊适合的结构1、从厚度来看，中厚板以上的结构（8mm以上）。2、从结构形式来看，板对接、箱梁柱焊接、筒体类。埋弧焊适合的结构3，机械零件来看，大齿轮、轴类零件的耐磨、耐腐蚀堆焊，尺寸修复埋弧焊适合的结构

4、加氢，核电容器类内特殊堆焊，如带极堆焊。铆焊厂常用焊接设备1、埋弧焊接操作机，也叫十字架焊接操作机，也是我们铆焊厂使用最多的埋弧焊操作机。分为小型、重型和超重型伸缩臂式焊接操作机。由立柱，和横臂组成。伸缩臂式操作机可以焊接内外环缝，纵缝，伸缩臂式操作机稳定性对于长焊缝不及门架式好，尤其横臂移动到大距离时会出现导电杆振动现象，焊接不稳定。但龙门式埋弧焊机机头运行平稳但通用性差，较适合一些特定的产品，比如工字梁，立柱等。例如重型车间和二车间操作机最多。

铆焊厂常用焊接设备

重型焊接操作机铆焊厂常用焊接设备

2、焊接小车，埋弧焊小车适用于一些窑类和平板接料等，由于铆焊厂窑大部筒体是由支撑的，所以操作机不能进入筒体焊接清根焊缝，此时一般采用埋弧焊小车，滑环焊缝、内外筒体外法兰、平板，腹板，法兰等接料也使用埋弧焊小车进行焊接。对于一些长焊缝铆焊件也可单道焊缝使用埋弧焊其它焊缝缝使用二保焊和其它焊接方法。铆焊厂常用焊接设备ESAB埋弧焊小车铆焊厂常用焊接设备

4、焊接变位机现我们厂最大变位机150吨，小的5吨，15吨，40吨几种型号，水平回转平台100吨，实验室为小型变位机，一车间使用变位机和水平回转平台进行磨辊、磨盘堆焊，重型车间进中空轴、齿轮等产品的焊接。铆焊厂常用焊接设备3、焊接滚辊架（转胎）我们铆焊厂最大是500吨，平常使用的为150吨，由一般转胎和防窜转胎。防窜转胎主要由压力装置向筒体施加一定力并确定这个位置就是零点。然后根据向某一方向窜动后距离变化转变为电信号，电信号驱动电机转动提高或者降低转胎辊轮的高低来调整筒体窜动量。一般防窜转胎配合窄间隙焊接系统进行大厚件的焊接。ESAB焊接控制盒基本功能

按*键进入菜单，按＃上下选择，再按*进入，选择完成后同时按*和↑键反回。焊丝直径：最小0.8mm焊丝形式：分单丝、双丝、焊带，碳刨。焊接材质：铁、铜、SS不锈钢。焊丝种类：分药芯，实芯电流种类：恒速、恒流两种。恒流，电流电压调整到一定值，送丝机根据检测电弧电压长短来调整送丝速度，即当检测到电弧电压加大时迫使送丝机加快送丝速度使弧压稳定在设定值。也叫弧压反馈系统。这是我们平时使用最多埋弧焊方式。恒速即电压可以调整，在显示面板电流位置变为送丝速度cm/min。ESAB埋弧焊显示最大送丝速度为每分钟5300mm。即在当送丝速度设定后，无论电压设定为多少值，电机按设定速度进行送丝。送丝电机为定值，不随电压改变送丝速度。它主要应用在送丝机构上装上二保焊系统和明弧自保护焊丝方面。在磨辊堆焊和挤压辊堆焊方面有时使用。焊丝牌号

标准焊丝焊剂表示方法

F55A4H08MnMoA-H8

H08Mn2SiA，

H表示焊丝，为埋弧焊焊丝，但早期的气保焊丝标示也标出。

08表示含碳量0.08%

Mn2Si表示含锰量为1.8-2.1%，含Si为0.65-0.95%

A表示优质钢P、S含量低于0.030%，

E表示含量低于0.020%。

C表示抗回火淬火性能优良

G表示高韧性

SH表示抗硫化和抗氢致开裂性能优良

DR表示低温容器

HR表示可用于核电压力容器F焊剂、55熔敷金属抗拉强度值550-700MPa、A表示试件状态、4在-40度冲击27J、H8表示扩展氢含量8ml/100g焊剂和焊丝制造方法：熔炼型HJ，烧结型SJ氧化性：氧化性焊剂，弱氧性焊剂，非氧化性焊剂碱度划分：酸性焊剂，中性焊剂，碱性焊剂焊剂的作用：1、改善电弧的导电性：使起弧容易，稳定电弧。

2、保护作用：形成熔渣，形成一个渣腔，保护过渡熔滴，保护熔池，覆盖在焊道上避免焊道过快冷却。3、对熔池产生冶金影响：通过锰、硅等脱氧。4、掺合金作用：加入Si、Mn、Cr、Ni、Mo等。焊接过程中两种焊剂不准搅拌使用，公司质量红线中有明确的要求。类型包含两种熔炼类焊剂混合、两种烧结焊剂混合、熔炼和烧结混合、焊接工艺要求焊丝与焊剂配合使用时不准私自更换焊剂型号。焊剂使用过程中旧焊剂再使用必须按一定比例加入同型号新焊剂同时使用。特殊焊剂烘干温度按焊剂类型和工艺要求不能超过最高烘干温度，一般焊剂不低于最低温度和烘干时间。

焊丝使用的碱性焊剂不准用酸性焊替代。焊剂类型焊剂类型标记主要化学成份数值范围MS锰-硅酸盐型（锰硅型）MnO+SiO2CaOMin50%Max15%CS钙-硅酸盐型（钙硅型）CaO+MgO+SiO2CaOMin55%Max15%ZS锆-硅酸盐型（锆硅型）ZrO2+SiO2+MnOZrO2Min45%Max15%RS金红石-硅酸盐型（钛硅型）TiO2+SiO2TiO2Min50%Max20%AR铝酸盐-金红石型（铝钛型）Ai2O3+TiO2Min40%AB铝酸型-碱性（氧化铝-碱性）Ai2o3+CaO+MgOAi2o3CaF2Min40%Min20%Max22%AS铝酸盐-硅酸盐型（铝硅-碱性）Ai2o3+SiO2+ZrO2CaF2+MgOZrO2Min40%Min30%Max5%AF铝酸盐-氟化物碱性（铝氟碱性）Ai2O3+CaFMin50%FB氟化特-碱性CaO+MgO+CaF2+MnOSiOCaF2Min50%Min50%Max15%Z其它组成成份焊剂类型和化学成份ISO14174熔炼焊剂表示方法

熔炼焊剂以焊剂两字汉语拼音各自第一个字母HJ表示电渣焊和埋弧焊熔炼焊剂

HJ后第一个数字表示MnO的平均含量。1表示无锰、2表示低锰、3表示中锰、4表示高锰。第二个数字表示SiO2和CaF2的含量，1表示低硅低氟、2表示中硅中氟、3表示高硅低氟、4表示低硅中氟、5表示中硅中氟、6表示高硅中氟、7表示低硅高氟、8中硅高氟、9其它。每三位数字表示同一类焊剂中的不同编号，按0、1、2、...9排

H

J

4

3

1

编号为1高硅低氟型高锰型埋弧焊电渣焊熔练焊剂熔炼型焊剂

HJ431HJ431是高锰高硅低氟焊剂，为红棕色至浅黄色玻璃状，焊剂为酸性焊剂，碱度0.79，250度烘干保温两小时以上。是我厂使用量最大的焊剂。特点是工艺性好，焊缝成型美观，脱渣性好，交直流两用。对于焊道边缘铁锈不敏感，抗裂能力强，抗气孔能力好，但对于除锰、硅以外的合金无素烧损严重，不宜焊接低合金钢。厂内主要配合H08A、H08MnA焊接低碳钢，如：磨机筒体和窖的筒体，材质大部分为Q235、Q345类。堆焊大齿轮过渡层及齿轮轮幅与轮殻的焊接。也可以用于挤压辊配合ZD1\ZD2焊接低层和过渡层的堆焊。但不能焊接低温下使用的钢材，同时对于焊丝中Mn含量大于2%不推荐使用，对于H10Mn2配合或SJ101、HJ350较好。由于过高的锰硅含量会使焊缝塑性下降。也可以用于电渣焊及铜的埋弧焊。有时练钢过程中也会向钢包中加入此种剂。熔炼型焊剂HJ431熔炼型焊剂

HJ350HJ350中锰中硅中氟焊剂，为中性焊剂，碱性为1，可以交直流两用，焊缝中扩散氢含量较低，焊接低合金钢是抗裂性能良好。配合适当的焊丝可以焊接锅炉、高压容器等。在我们厂主要配合H08MnMoA。H08Mn2MoA焊接带后缀为Q345R、Q345g等带压带温运行设备焊接。也可配合H10Mn2使用。总的来说此种焊剂在铆焊厂使用，但用量不大所以在生产过程中大家应特别注意工艺要求，在前期生产中出现过焊剂使用成HJ431的错误，由于HJ350和HJ431两者外观和颜色差别不大。去掉包装后没法分辩，最终导致焊缝从新割掉事再焊的质量事故。熔炼型焊剂

HJ260HJ260低锰高硅中氟焊剂，是灰色玻璃状颗粒，采用直流电源，焊丝接正极，碱度为1.11，为中性焊剂，抗裂性能好，电弧燃烧稳定，焊缝成型好，焊前需350度烘干2小时。配合奥氏体不锈钢焊丝如H0Cr21Ni10、H0Cr21Ni10Ti等，焊接耐酸不锈钢结构。在我们厂主要配合焊丝430、414堆焊连铸辊表面过渡层和硬层，焊后为马氏体不锈钢1Cr13等。通过加入N固强原素增加硬度。焊后硬度为42-45HRC。第二是配合Cr系焊丝焊接大型支撑辊的过度层，例如我们厂堆焊150吨支撑辊就是使HJ260堆焊辊体与硬层之间过渡层。焊缝成型光滑良好，脱渣性能极好。适合采用“小电流、低电压、薄焊道”焊道厚度小于2.5毫米最好。有效防止焊接热裂纹发生。熔炼型焊剂

HJ107HJ107熔炼型无锰中硅中氟焊剂，为蓝色至深灰色焊剂，采用直流电源，脱渣容易，可以焊接奥氏体不锈钢，具有增碳少和铬烧损少的特点。可以进行不锈钢的带极堆焊，焊前烘干350度两小时。在我厂配合ZD3焊丝用于挤压辊硬层堆焊，焊后硬度达52HRC。并且配合郑机所ZM和SM700药芯焊丝堆焊修复大型轴类零件磨损和超差堆焊修复，例如35CrMo,42CrMo,40CrMnMA等低合金高强钢的埋弧焊堆焊修复。同时配合高强药芯焊丝堆焊修复支撑辊的硬层，脱渣性好，焊道平整光滑，焊接过程中不增碳，焊接过程中严格控制焊接规范，不易大规范焊接。同时焊剂新旧比应主意，对焊缝的脱渣性影响较大。焊接过程严格控制杂物和异物掺入。熔炼型焊剂HJ107烧结焊剂表示方法

烧结焊剂前列为烧结焊剂汉语拼音第一个字母‘SJ”表示埋弧焊剂SJ后面第一位数字，表示焊剂的渣系类型。

1表示氟碱型、2表示高铝型、3表示硅钙型、4表示硅锰型、5表示铝钛型、6表示其它型。第二，第三表示同一渣系类型焊剂中不同编号。按01、02、03.....09顺序编号。

SJ501编号为01铝钛型烧结焊剂烧结型焊剂

1、SJ101

氟碱性焊剂。此种是一种碱性焊剂，碱度为1.7。可以交直流两用，直流焊丝接正极，最大焊接电流可达1200A。SJ101堆积比重小，所以在焊接过程中使用量小，节省焊剂。焊缝中扩散氢含量低，如受潮可以再经300-350度烘干使用。在铆焊厂一般配合焊丝为H08MnA,H10Mn2,H08MnMoA等。焊接转炉、压力容器等。

2、SJ301硅钙型中性烧结焊剂，碱度为1.0，可交直流两用，电流的承受值1200A，电弧燃烧稳定，焊渣属于“短渣”性焊剂，可以焊接小直径的环缝，无熔渣下淌现象，特别适合于环缝的焊接，焊缝的有较高低温冲击韧性优于HJ431。在窄间隙焊接低碳钢也使用此种焊剂，容易吸回，但在我们厂也有使用历史，但反映出气孔现象，前期也用SJ301和HJ431混用的过程，但现在按照质量红线不准采用此方法混用焊接。烧结型焊剂SJ101烧结型焊剂

3、SJ601焊接不锈钢专用焊剂，碱度为1.8。直流焊接，接头具有良好的抗晶间腐蚀性能，焊前需烘干300-350度，配合H0Cr21Ni10、H00Cr21Ni10、H0Cr21Ni10Ti焊丝。焊接18-8型超低碳不锈钢和18-8型普通不锈钢。

4、GHM70与GM焊剂这种焊剂和焊丝是钢研院开发的两种焊接材料，主要在我们铆焊厂用于35CrMo,等低合金高强钢的焊接，焊后强度大于700MPa。例如挤压辊的轴径堆焊修复和提升要转架轴和焊接，我们分厂主要使用是Ø3.2和Ø4两种规格的焊丝，直流焊接，焊接时焊剂堆积量不能过小，起弧处会出现气孔。适宜采用小规范焊接，电流我们现在一般不大于550A。焊缝外观良好。采用此焊丝和焊接的材料，焊前全部需要预热。烧结型焊剂SJ601烧结型焊剂GM焊剂焊剂使用常识

焊剂的堆积量：由于焊剂种类不同对于堆种量有所不同，过小保护不好焊缝，弧光透出，并出现气孔，过大时焊缝出现变形。焊剂的堆积高度根据美国焊接手册介绍，焊剂厚度为1英寸。（25.4）mm.。（此高度是建立在焊接低规范的基础上）

焊剂的粒度：焊剂颗粒过大焊接时需要电弧熔化的温度高，时间长造成焊接保护效果降低，焊剂颗粒大时，焊缝熔深大，焊道窄，细粒焊剂时，焊道浅而宽。例如筒体内侧碳弧气刨清根后焊道较窄，电流较小速度高，焊剂不易熔化，弧光易透出。焊剂粒度较小时，熔池和焊剂熔化形成的气体停留在焊道表面和焊剂界面处，凝固使焊道表面凹坑，通长叫“麻点”。

焊道结构和焊接速度：对于多层多道焊，一般不采用酸性焊剂和高硅、高锰焊剂，由于多层多道焊时硅、锰可能沉积下，使焊缝变硬失塑。高速焊接时由于焊接速快，大量采用烧结焊剂，烧结焊剂颗料均匀，熔化温度低于熔练焊剂。焊丝和焊剂选用

埋弧焊焊丝选配原则，主要是根据被焊钢材的类别及对接接头的性能要求来选，并与适当的焊剂配合。通常情况下，对低碳钢、低合金钢的焊接，采用等强度原则。对于耐热钢，选用与母材成份相匹别原则来选择焊丝和焊剂，（但碳含量可以稍低）。对于低温钢焊接，主要是依据低温韧性值来选择焊丝，同时考虑强度的问题。低碳钢埋弧焊时，由于焊缝中合金成份不多，即可采用焊丝渗合金，也可以采用焊剂渗合金，通过焊剂向焊缝过渡锰，有利于改善抗裂纹和气孔能力。通过焊丝向焊缝过渡锰时有利于提高焊缝的低温韧性。低合金埋弧焊时，焊缝强度不易过高，一般满足母材强度下限即可，过高导致焊缝韧性和塑性降低，强度在490MPa时可采用Mn-Mo系焊丝，690-790MPa多采用Mn-Cr-Mo系，对于焊缝韧性要求高时可以使用Ni系的焊丝。焊接高强度材料是多用烧结性焊剂。焊丝和焊剂选用

焊缝的金属力学性能与化学成分，这与冷却速度和焊后热处理有很多的关系。大电流、单道焊比起小电流、多道焊有较大的熔深和母材稀释率。大的单道焊缝比起多道焊的单道焊缝，其凝固和冷却速度都比较慢，多道焊的后续焊缝会使前道焊缝经受二次焊接热循环，改变了焊道不同位置的冶金性能和组织结构。可以细化焊道的晶粒消除部分焊接内应力。焊丝焊剂选择时坡口和接头形式的影响，如我们使用HJ431+H08A不开坡口母材熔合比大，焊缝强度高，但对于16Mn钢厚板开坡口对接接头，还先用此种配比，熔合比小侧焊缝强偏低，可选用HJ431+H08MnA，但对于16Mn角焊缝就采用HJ431+H08A，选用加Mn可能强度偏高，塑性贪偏低。典型产品的焊接1、窖、磨机，矿用磨，滑履磨。

筒体类产品是我们铆焊厂埋弧自动焊应用最多的种类，以Q235和Q345两种材质为主。部分使用35号钢，个别的干燥机滚圈会使用35CrMo，一般使用H08MnA、H08A配合焊剂HJ431。对于转炉焊接使用H10Mn2配合SJ101使用。典型产品的焊接

水泥窑大部分为普通碳素结构钢，焊接时板厚渐变的焊接时不同板厚要加以过渡，轮带筒节厚度较大焊接时要求注意焊接质量，现在部分窑筒体在倍烧段使用两段不锈钢材质筒节，在焊接应注意焊接材料使用，分同质和异质两种焊丝，常用有ER308、ER309、ER310几种。焊接时注意坡口形式、严格控制层间温度，清根后坡口含碳量等，筒节较多时注意负极的导电性。典型产品的焊接

不锈钢种类中对于马氏体和铁素体两类不锈钢一般不适用埋弧焊进行焊接。铁素体不锈钢主是粗晶脆化和475度脆化问题。马氏体主是冷裂纹的问题。此外还要满足不同高温性能和低温性能的问题。现主要焊接是奥氏体不锈钢，但焊接中主要问题是高温裂纹和晶间腐蚀，同时奥氏体不锈钢的热膨胀系数大，收缩应力大，容易出现热裂纹，最多是弧坑裂纹和纵向裂纹。晶间腐蚀也焊接过程中出现的问题之一，由于焊接热输入影响，在敏化温度450-850度之间会有碳化特析出，Cr23C6出现使晶界两侧的Cr减少，在腐蚀介质作用下出现晶间腐蚀，不锈钢热输入的影响：相同的焊接电流不锈钢要比碳钢熔深大，由于不锈钢热导率低造成，不锈钢焊接适当提高焊接速度。焊丝伸出长度：碳钢伸出长度影响不大，但不锈钢不同，伸出长度大时焊丝发红，焊缝金属氧化色黑色，这是因为不锈钢的电阻率大造成的。典型产品的焊接

焊后水冷的影响：焊后立即水冷，这是一种提高接头塑性的有效措施，对于机械性能没有过多的影响。碳弧气刨影响：一些不锈钢经碳弧气刨清根后，弯曲试合格率很低，由于碳弧气刨对母材的热影响和渗碳，使接头机械性能恶化，建议不采用碳弧气刨清根。但必须使用后一定使用砂轮机打磨，并清理钢板周边碳粉和杂质。典型产品的焊接

矿用磨机两端以铸