焊接材料焊剂培训资料

焊接材料焊剂培训资料埋弧焊的焊接材料由焊丝（或带极）与焊剂的组合构成。焊剂是具有一定粒度的颗粒状物质,是埋弧焊和电渣焊时不可缺少的焊接材料。目前我国焊丝和焊剂的产量占焊材总量的15%左右。在焊接过程中,焊剂的作用相当于焊条药皮。焊剂对焊接熔池起着特殊保护、冶金处理和改善工艺性能的作用。焊剂的焊接工艺性能和化学冶金性能是决定焊缝金属性能的主要因素之一,采用同样的焊丝和同样的焊接参数,而配用的焊剂不同,所得焊缝的性能将有很大的差别,特别是冲击韧度差别更大。一种焊丝与多种焊剂的合理组合,无论是在低碳钢还是在低合金钢上都可以使用,而且能兼顾各自的特点。1.1焊剂的分类目前国产焊剂已有50余种。焊剂的分类方法有许多种,可分别按用途、制造方法、化学成分、焊接冶金性能等对焊剂进行分类,但每一种分类方法都只是从某一方面反映了焊剂的特性。了解焊剂的分类是为了更好地掌握焊剂的特点,以便进行选择和使用。1.按用途分类焊剂按使用用途可分为埋弧焊焊剂、堆焊焊剂、电渣焊焊剂;也可按所焊材料分为低碳钢用焊剂、低合金钢用焊剂、不锈钢用焊剂、镍及镍合金用焊剂、钛及钛合金用焊剂等。2.按制造方法分类按制造方法的不同,可以把焊剂分成熔炼焊剂和烧结焊剂两大类：（1）熔炼焊剂把各种原料按配方在炉中熔炼后进行粒化得到的焊剂称为熔炼焊剂。由于熔炼焊剂制造中要熔化原料,所以焊剂中不能加碳酸盐、脱氧剂和合金剂,而且制造高碱度焊剂也很困难。熔炼焊剂根据颗粒结构的不同,又可分为玻璃状焊剂、结晶状焊剂和浮石状焊剂等。玻璃状焊剂和结晶状焊剂的结构较致密,浮石状焊剂的结构比较疏松。（2）烧结焊剂把各种粉料按配方混合后加入粘结剂,制成一定尺寸的小颗粒,经烘熔或烧结后得到的焊剂,称为烧结焊剂。制造烧结焊剂所采用的原材料与制造焊条所采用的原材料基本相同,对成分和颗粒大小有严格要求。按照给定配比配料,混合均匀后加入粘结剂(水玻璃)进行湿混合,然后送入造粒机造粒。造粒之后将颗粒状的焊剂送入干燥炉内固化、烘干、去除水分,加热温度一般为150~200℃,最后送入烧结炉内烧结。根据烘焙温度的不同,烧结焊剂可分为：----粘结焊剂(亦称陶质焊剂或低温烧结焊剂)通常以水玻璃作为粘结剂,经400~500℃低温烘焙或烧结得到的焊剂。----烧结焊剂:要在较高的温度(600~1000℃)烧结,经高温烧结后,焊剂的颗粒强度明显提高,吸潮性大大降低。烧结焊剂的碱度可以在较大范围内调节而仍能保持良好的工艺性能，可以根据需要过渡合金元素；而且，烧结焊剂适用性强，制造简便，故近年来发展很快。根据不同的使用要求，还可以把熔炼焊剂和烧结焊剂混合起来使用，称之为混合焊剂。3按化学成分分类按照焊剂的主要成分进行分类是一种常用的分类方法.按SiO2含量可分为高硅焊剂(SiO2>30%),中硅焊剂(SiO2=10%~30%),低硅焊剂（SiO2<10%）和无硅焊剂。按MnO含量可分为高锰焊剂(MnO>30%),中锰焊剂(MnO=15%~30%),低锰焊剂（MnO=2%~15%）和无锰焊剂(MnO<2%)。按CaF2含量可分为高氟焊剂(CaF2>30%),中氟焊剂(CaF2=10%~30%)和低氟焊剂(CaF2<10%)。也有的按MnO、SiO2含量或MnO、SiO2、CaF2含量进行组合分类,例如焊剂431可称为高锰高硅低氟焊剂,焊剂350可称为中锰中硅中氟焊剂,焊剂250可称为低锰中硅中氟焊剂。(A12O3+CaO+MgO>45%)和CaO-MnO-CaF2-SiO2系等。4按焊剂的化学性质分类焊剂的化学性质决定了焊剂的冶金性能,焊剂碱度及活性是常用来表征焊剂化学性质的指标。焊剂碱度及活性的变化对焊接工艺性能和焊缝金属的力学性能有很大影响。CaO+MgO+BaO+Na2CaO+MgO+BaO+Na2O+K2O+CaF2+0.5（MnO+FeO）SiO2+0.5（Al2O3+TiO2+ZrO2）B=式中各组分的含量按重量百分数计算。根据计算结果作如下分类：（1）酸性焊剂（B<1.0）：通常酸性焊剂具有良好的焊接工艺性能,焊缝成形美观,但焊缝金属含氧量高,冲击韧度较低。（2）中性焊剂（B=1.0~1.5）：熔敷金属的化学成分与焊丝的化学成分相近,焊缝含氧量有所降低。（3）碱性焊剂（B>1.5）：通常碱性焊剂熔敷金属的含氧量较低,可以获得较高的焊缝冲击韧度,但焊接工艺性能较差。按照国际焊接学会推荐公式计算出的焊剂碱度值见表2-49。表2-49焊剂牌号130131150172230250251260330350360430431433碱度值0.781.461.302.680.81.751.681.110.811.00.940.780.790.67此外,按相对化学活性系数（Af）可以把各种成分的焊剂分为高活性焊剂（Af≥0.6）,活性焊剂(Af=0.3~0.6),低活性焊剂(Af=0.1~0.13)和惰性焊剂(Af≤0.1)。1.2焊剂的型号与牌号我国埋弧焊和电渣焊用焊剂主要分为熔炼焊剂和烧结焊剂两大类。1.型号根据GB12470-90的规定,我国低合金钢埋弧焊用焊剂型号根据焊缝金属力学性能和焊剂渣系来划分，表示方法如下：FX1X2X3X4-HFX1X2X3X4-H×××焊丝牌号焊剂渣系代号熔敷金属冲击吸收功分级代号试样状态代号熔敷金属拉伸性能代号埋弧焊用焊剂代号字母“F”表示埋弧焊用焊剂；其后第一位数字代号X1分为5、6···10，表示熔敷金属拉伸性能，每类均规定了抗拉强度、屈服强度及伸长率三项指标。见表2-50，第二位代号X2表示试样状态：0表示焊态，1表示焊后热处理状态；第三位数字代号X3分为0、1···6、8、10，表示熔敷金属冲击功≥27J的试验温度，见表2-51，第四位代号X4分为1、2···6，表示焊剂渣系。见表2-52，见表尾部“H×××”表示焊接时所采用的焊丝牌号。表2-50焊剂型号第一位数字代号X1的含意拉伸性能代号（X1）抗拉强度σb（MPa）屈服强度σ0.2（MPa）伸长度δ（%）5678910480～650550～690620～760690～820760～900820～970≥380≥460≥540≥610≥680≥750≥22.0≥20.0≥17.0≥16.0≥15.0≥14.0表2-51焊剂型号第三位数字代号X3的含意冲击吸收功代号（X3）试验温度（℃）冲击功（J）1无要求1234568100-20-30-40-50-60-80-100≥27表2-52焊剂型号第四位数字代号X4的含意焊剂渣系代号（X4）主要组分（%）渣系123456CaO+MgO+MnO+CaF2>50,SiO2≤20，CaF2≥15Al2O3+CaO+MgO>45,Al2O3≥20CaO+MgO+SiO2>60MnO+SiO2>50Al2O3+TiO2>45不作规定氟碱型高铝型硅钙型硅锰型铝钛型其他型举例：F5121-H08MnMoA，表示低合金钢埋板焊用焊剂采用H08MnMoA焊丝，其试样焊后热处理后，熔敷金属抗拉强度为480～650MPa，屈服强度不低于380MPa，伸长率不低于22.0%，在-20℃时冲击吸收功不小于27J，焊剂渣系为氟碱型。2.牌号（1）熔炼焊剂牌号前“HJ”表示埋弧焊及电渣焊用熔炼焊剂。牌号第一位数字表示焊剂中氧化锰的含量（见表2-53），牌号第二位数字表示焊剂中二氧化硅、氟化钙的含量（见表2-54），牌号第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号，按0、1、2、···9顺序排列。对同一牌号生产两种颗粒度时，在细颗粒焊剂牌号后面加“X”字。（2）烧结焊剂牌号前“SJ”表示埋弧焊用烧结焊剂。牌号第一位数字表示焊剂熔渣的渣系（见表2-57），牌号第二位、第三位数字表示同一渣系类型焊剂中的不同牌号的焊剂。1.3熔炼焊剂及选用1.熔炼焊剂的牌号焊剂牌号的编制远在GB12479-90颁布之前，旧牌号焊剂目前仍盛行国内。牌号前“HJ”表示埋弧焊及电渣焊用熔炼焊剂。牌号第一位数字表示焊剂中氧化锰的含量，见表2-53；牌号第二位数字表示焊剂中二氧化硅、氟化钙的含量，见表2-54；牌号第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号，按0、1、2、……、9顺序排列。表2-53熔炼焊剂牌号中第一位数字的含意牌号焊剂类型氧化锰含量（%）HJ1XXHJ2XXHJ3XXHJ4XX无锰低锰中锰高锰MnO<2MnO2～15MnO15～30MnO<30表2-54熔炼焊剂牌号中第二位数字的含意牌号焊剂类型二氧化硅及氟化钙含量（%）HJX1XHJX2XHJX3XHJX4XHJX5XHJX6XHJX7XHJX8XHJX9X低硅低氟中硅低氟高硅低氟低硅中氟中硅中氟高硅中氟低硅高氟中硅高氟其它SiO2<10CaF2<10SiO2<10～30CaF2<10SiO2>30CaF2<10SiO2<10CaF210～30SiO2<10～30CaF210～30SiO2>30CaF210～30SiO2<10CaF2>30SiO2<10～30CaF2>30焊剂牌号举例：HJ431X焊剂粒度为60-14目焊剂牌号编号为1焊剂为高硅低氟型焊剂为高锰型埋弧焊及电渣焊熔炼焊剂2.熔炼焊剂的选用目前我国生产的焊剂大部分是熔炼焊剂，有30余个品种，其中HJ431的产量占熔炼焊剂总产量的80%左右。国产常用熔炼焊剂的简明特性、成分及用途列于表2-55、表2-56。低碳钢焊接结构常采用H08A或H08MnA焊丝，一般选用高锰高硅焊剂（如HJ431），通过焊剂可向焊缝金属中过渡一定的Si、Mn合金元素，使焊缝金属具有良好的综合力学性能。如果选用无锰、低锰或中锰焊剂时，则采用高锰焊丝（如H08MnA）或某些合金钢焊丝也可获得满意的结果。焊接低合金钢结构时，应选用中性或碱性焊剂（如HJ350、HJ250等）。特别当焊接强度级别高而低温韧性好的低合金钢时，须选用碱度较高的焊剂。1.4烧结焊剂及选用1.烧结焊剂的牌号牌号前“SJ”表示埋弧焊用烧结焊剂。牌号第一位数字表示焊剂熔渣的渣系，见表2-57；牌号第二位、第三位数字表示同一渣系类型焊剂中的不同牌号的焊剂，按01、02、……09顺序排列。烧结焊剂产品牌号中也应标注“符合GB-HJXXX-HXXX”或“符合GB-FXXXX-HXXXX”。表2-55国产常用熔炼焊剂的简明特性牌号焊剂类型用途组成成分（%）HJ130无锰高硅低氟埋弧焊SiO235～40、CaF24～7、MgO14～19、CrO10～18、Al2O312～16、TiO27～11、FeO2.0、S≤0.05、P≤0.05HJ131无锰高硅低氟埋弧焊SiO234～38、CaF22～5、CaO48～55、Al2O36～9、R2O≤3、FeO≤1.0、S≤0.05、P≤0.08HJ150无锰中硅中氟埋弧焊SiO221～23、CaF225～33、Al2O328～32、MgO9～13、CaO3～7、S≤0.08、P≤0.08HJ151无锰中硅中氟埋弧焊SiO224～30、CaF218～24、Al2O322～30、MgO13～20其它元素总量≤8、CaO≤5、FeO≤1.0、S≤0.07、P≤0.08HJ172无锰低硅高氟埋弧焊MnO1～2、SiO23～6、CaF245～55、Al2O328～35、CaO2～5、ZrO22～4、NaF2～3、R2O≤3、FeO≤0.8、S≤0.05、P≤0.05HJ230低锰高硅低氟埋弧焊MnO5～10、SiO240～46、CaF27～11、Al2O310～17、MgO10～14、CaO8～14、FeO≤1.5、S≤0.05、P≤0.05HJ250低锰中硅中氟埋弧焊MnO5～8、SiO218～22、CaF223～30、Al2O318～23、MgO12～16、CaO4～8、R2O≤3、FeO≤1.5、S≤0.05、P≤0.05HJ251低锰中硅中氟埋弧焊MnO7～10、SiO218～22、CaF223～30、Al2O318～23、MgO14～17、CaO3～6、FeO≤1.0、S≤0.05、P≤0.05HJ252低锰中硅中氟埋弧焊MnO2～5、SiO218～22、CaF228～24、Al2O322～28、MgO17～23、CaO2～7、FeO≤1.0、S≤0.07、P≤0.08HJ260低锰高硅中氟埋弧焊MnO2～4、SiO229～34、CaF220～25、Al2O319～24、MgO15～18、CaO4～7、FeO≤1.0、S≤0.07、P≤0.07HJ330中锰高硅低氟埋弧焊MnO22～26、SiO244～48、CaF23～6、MgO16～20、Al2O3≤4、CaO≤3、FeO≤1.5、R2O≤1、S≤0.06、P≤0.08HJ350中锰中硅中氟埋弧焊MnO14～19、SiO230～35、CaF214～20、Al2O313～18、CaO10～18、FeO≤1.0、S≤0.06、P≤0.07H351中锰中硅中氟埋弧焊MnO14～19、SiO230～35、CaF214～20、Al2O313～18、CaO10～18、TiO22～4、FeO≤1.0、S≤0.04、P≤0.05HJ360中锰高硅中氟电渣焊MnO20～26、SiO233～37、CaF210～19、Al2O311～15、MgO5～9、CaO4～7、FeO≤1.0、S≤0.10、P≤0.10HJ430高锰高硅低氟埋弧焊MnO38～47、SiO238～45、CaF25～9、Al2O311～15、CaO≤6、Al2O3≤5、FeO≤1.8、S≤0.06、P≤0.08HJ431高锰高硅低氟埋弧焊MnO34～38、SiO240～44、CaF23～7、MgO5～8、CaO≤6、Al2O3≤4、FeO≤1.8、S≤0.06、P≤0.08HJ433高锰高硅低氟埋弧焊MnO44～47、SiO242～45、CaF22～4、CaO≤4、Al2O3≤3、FeO≤1.8、R2O≤0.5、S≤0.06、P≤0.08HJ434高锰高硅低氟埋弧焊MnO35～40、SiO240～45、CaF24～48、CaO3～9、TiO21～8、Al2O3≤6、MgO≤5、FeO≤1.5、S≤0.05、P≤0.05表2-56埋弧焊熔炼焊剂用途及配用焊丝焊剂牌号焊剂类型用途配用焊丝焊剂颗粒度（目）电流种类使用前焙烘HJ130无Mn高Si低F低碳钢、普低钢H10Mn28～40交、直流2×250HJ131无Mn高Si低FNi基合金Ni基焊丝10～40交、直流2×250HJ150无Mn中Si中F轧辊堆焊H2Cr13、H3Cr2W88～40直流2×250HJ151无Mn中Si中F奥氏体不锈钢相应钢种焊丝10～60直流2×300HJ172无Mn低Si高F含Nb、Ti不锈钢相应钢种焊丝10～60直流2×400HJ173无Mn低Si高F含Mn、Al高合金钢相应钢种焊丝10～60直流2×250HJ230低Mn高Si低F低碳钢、普低钢H08MnA、H10Mn28～40交、直流2×250HJ250低Mn中Si中F低合金高强度钢相应钢种焊丝10～60直流2×350HJ251低Mn中Si中F珠光体耐热钢CrMo钢焊丝10～60直流2×350HJ252低Mn中Si中F15MnV、14MnMoV、18MnMoNbH08MnMoA、H10Mn210～60直流2×350HJ260低Mn高Si中F不锈钢、轧辊堆焊不锈钢焊丝10～60直流2×400HJ330中Mn高Si低F重要低碳钢、普低钢H08MnA、H10Mn25SiA、H10MnSi8～40交、直流2×250HJ350中Mn中Si中F重低合金高强度钢MnMo、MnSi及含Ni高强钢焊丝3～4014～80交、直流2×400HJ351中Mn中Si中FMnMo、MnSi及含Ni普低钢相应钢种焊丝8～4014～80交、直流2×400HJ430高Mn高Si低F重要低碳钢、普低钢H08A、H08MnA8～4014～80交、直流2×250HJ431高Mn高Si低F重要低碳钢、普低钢H08A、H08MnA8～40交、直流2×250HJ432高Mn高Si低F重要低碳钢、普低钢（薄板）H08A8～40交、直流2×250HJ433高Mn高Si低F低碳钢H08A8～40交、直流2×350表2-57烧结焊剂牌号中第一位数字的含意焊剂牌号熔渣渣系类型主要组分范围SJ1XXSJ2XXSJ3XXSJ4XXSJ5XXSJ6XX氟碱型高铝型硅锰型铝钛型其它型CaF2≥15%，CaO+MgO+CaF2≥50%,SiO2≤20%Al2O3≥20%，Al2O3