埋弧焊焊剂与焊丝的选配

基础知识

埋弧焊使用的焊丝有实心焊丝和药芯焊丝两类，生产中普遍使用的是实心焊丝，药芯焊丝只在某些特殊场合应用。目前主要有碳钢、低合金钢、高碳钢、特殊合金钢、不锈钢、镍基合金钢以及堆焊用特殊合金焊丝。

焊丝牌号说明如图7-7所示。字母H表示焊接用实心焊丝；ω（C）表示C（碳）的质量分数，其他依次类推；当元素的含量小于1%时，元素符号后面的1省略；有些结构钢焊丝牌号尾部标有A或E字母，A表示优质品，E表示为高级优质品，其硫、磷含量更低。

图7-7  焊丝牌号说明

焊剂的作用：焊接时熔化的焊剂产生气体和熔渣，有效地保护电弧和熔池，防止空气中氮、氧等有害气体侵入熔池；对焊缝金属渗合金，改善焊缝的化学成分，提高其力学性能；改善焊接工艺性能，使电弧稳定燃烧，脱渣容易，焊缝成形美观。

焊剂的分类：焊剂按制造方法不同主要有熔炼焊剂和烧结焊剂。熔炼焊剂是将原料混合后入炉熔炼，经水冷粒化、烘干而成；焊剂按化学成分不同有高锰焊剂、中锰焊剂、低锰焊剂和无锰焊剂等，并可根据焊剂中二氧化硅和氟化钙的含量高低，分成不同的类型。

焊剂的牌号：

1.熔炼焊剂牌号的表示方法

焊剂牌号表示为“HJ×××”， HJ后面有三位数字。第一位数字表示焊剂中氧化锰的平均含量；第二位数字表示焊剂中二氧化硅、氟化钙的平均含量；第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号，如图7-8所示。

图7-8  熔炼焊剂牌号说明

2.烧结焊剂的牌号表示方法

焊剂牌号表示为“SJ×××”，SJ后面有三位数字，具体内容如下：第一位数字表示焊剂熔渣的渣系类型；第二、第三位数字表示同一渣系类型焊剂中的不同牌号，按01， 02，…，09顺序排列，如图7-9所示。

图7-9  烧结焊剂牌号说明

焊剂的型号：字母“F”表示焊剂；字母后第一位数字表示焊丝—焊剂组合的熔敷金属抗拉强度的最小值；第二位字母表示试件的热处理状态。“A”表示焊态，“P”表示焊后热处理状态；第三位数字表示熔敷金属冲击吸收功不小于27J时的最低试验温度，短划“–”后面表示焊丝牌号，如图7-10所示。

图7-10  焊剂型号说明

焊剂主要分为两大类，熔炼焊剂和非熔炼焊剂，非熔炼焊剂又以烧结焊剂使用最广，下面分别介绍熔炼焊剂和烧结焊剂，其牌号说明如图7-8、图7-9所示。

熔炼焊剂与烧结焊剂的比较，见表7-1。

表7-1 熔炼焊剂与烧结焊剂比较

任务实施

埋弧自动焊焊接低碳钢和普通低合金钢时，焊丝与焊剂的选择配合方式主要有两种，一种是高锰高硅焊剂配合低锰或无锰焊丝；另一种是无锰高硅或低锰高硅焊剂配合高锰焊丝。两种方法在焊接冶金、焊缝金属性能等方面各有不同的特点。高锰高硅焊剂（焊剂430、焊剂431）配合低锰焊丝（HO8Mn A）或无锰焊丝（HO8A）；无锰高硅或低锰高硅焊剂（焊剂130、焊剂230）配合高锰焊丝（H10Mn2）。

焊接有特殊要求的合金钢时，要求如下：

1.焊缝金属与母材基本一致

低合金耐热钢埋弧焊在锅炉、压力容器、管道及汽轮机转子等耐高温工件的焊接生产上被广泛应用。焊剂与焊丝组合的基本原则是焊缝金属的合金成分、力学性能与母材基本一致或达到产品所要求的性能。

2.中合金耐热钢焊剂与焊丝的选配

中合金耐热钢(如5Cr-0.5Mo、9Cr-1Mo、9Cr-2Mo等）比低合金耐热钢具有更大的淬硬倾向，对焊接冷裂纹更为敏感，因此，焊剂、焊丝的选用原则为：在保证焊接接头与母材具有相同的高温蠕变强度和抗氧化性的前提下，提高其抗冷裂性。厚壁工件的窄间隙焊接时应选用低氢型碱性焊剂，或采用高碱度的烧结焊剂，如SJ601、SJ605、SJ103和SJ104等。焊丝的选用有两种方案，一种是选用高Cr-Ni奥氏体钢焊丝，能有效地防止焊接接头热影响区裂纹；另一种是选用与母材成分基本相同的焊丝，可得到同质焊缝金属的接头，容易满足使用要求。

3.低温钢埋弧焊焊剂与焊丝的选用

低温钢要求在较低的使用温度下具有足够的韧性及抗脆性破坏的能力。为此，应选用碱性焊剂，焊丝应严格控制其含碳量，S、P含量应尽量低。目前常选用烧结焊剂配合Mn-Mo或含Ni焊丝；如采用C-Mn焊丝，应配合非熔炼焊剂，通过焊剂向焊缝过渡大量的Ti、B合金元素，以保证焊缝金属的低温韧性。

4.马氏体不锈钢焊剂与焊丝的选配

马氏体耐热钢淬硬倾向大，防止冷裂纹是焊接中的首要问题。应选用Cr含量与母材相同的同质焊丝，以保证高温使用性能，并选用高碱度低氢型焊剂。对于常用的马氏体耐热钢（如1Cr13、2Cr13等），采用的焊丝与焊剂组合为：（H1Cr13、H0Cr14）、（SJ601、SJ605、SJ608）。如采用埋弧焊，应选用碱性焊剂以降低焊缝中的含氢量，降低产生冷裂纹的倾向。例如，1Cr13不锈钢可采用（HJ151、SJ601）、（H1Cr13、H0Cr14、H0Cr21Ni10、H1Cr24Ni13、H0Cr26Ni21）等焊丝。

5.奥氏体不锈钢焊剂与焊丝的选配

大多数奥氏体耐热钢都可采用埋弧焊，焊丝应选用低硅、低硫、低磷、成分与母材相近的焊丝；对Cr、Ni含量大于20%的奥氏体钢，为提高抗裂性能，可选用高Mn（6%～8%）焊丝。焊剂应选用碱性或中性焊剂，以防止向焊缝增硅。奥氏体不锈钢专用焊剂增硅极少，还可过渡合金、补偿元素烧损，可以满足焊缝性能和化学成分的要求，如SJ601、SJ601Cr等。

拓展提高

焊剂需要正确的保管和使用，应存放在干燥的库房内，防止受潮。熔炼焊剂使用前应在250℃～300℃下烘焙1～2 h，烧结焊剂应在300℃～400℃下烘焙1～2 h；对回收的焊剂，应清除其中的渣壳及杂物后方可与新焊剂混匀使用。

焊接低碳钢的熔炼焊剂在使用中放置时间不超过24 h；焊接低合金钢的熔炼焊剂在使用中放置时间不超过8 h；烧结焊剂经高温烘焙后，应转入100℃～150℃的低温保温箱中存放，从保温箱中取出时间不超过4 h。焊接所用的埋弧焊焊剂必须在二级库领取；埋弧焊过程中，未熔化的焊剂可以反复使用，但一般不超过10次。

表7-2 常用焊剂与焊丝的选配及用途