第5章　管道焊接材料

焊接材料是焊接時所消耗材料的總稱。管道施工常用的焊接材料一般包括焊條、焊絲、焊劑、保護(hù)氣體。不同的材料所適用的范圍不同，由于它們各自的性能和特點不同，焊接過程中的控制、焊接后所獲得的接頭性能也有顯著的差異。

5.1　長輸管道工程用焊條

5.1.1　上向焊焊條

焊接方向自下而上的焊條就稱為上向焊焊條。

（1）上向焊焊條的分類　上向焊焊條分為酸性焊條、堿性焊條。

（2）上向焊焊條適用焊接方向和焊接位置　上向焊焊條適用于立上向焊，也適用于平焊、橫焊和仰焊位置的焊接。

（3）常用上向焊焊條的性能

①酸性焊條　酸性上向焊焊條塑性和韌性較差，但酸性焊條具有良好的焊接工藝性，易于操作。長輸管道工程常用酸性焊條見表2-5-1。

②堿性焊條　堿性上向焊焊條具有良好的塑性和韌性，但堿性焊條焊接工藝性較差，操作難度較大。長輸管道工程常用堿性焊條見表表2-5-2。

（4）常用上向焊焊條的適用范圍

①酸性焊條　酸性焊條通常用于低碳鋼，且輸送壓力較低、管徑較小的長輸管道工程的焊接。

②堿性焊條　堿性焊條適用于各種管道工程的焊接。

5.1.2　下向焊焊條

焊接方向自上而下的焊條就稱為下向焊焊條。

（1）下向焊焊條的分類　下向焊焊條分為纖維素焊條、低氫型焊條。

（2）下向焊焊條適用焊接方向和焊接位置　下向焊焊條適用于立下向焊，也適用于平焊、橫焊和仰焊位置的焊接，主要用于管道環(huán)焊縫的下向焊接。

（3）常用下向焊焊條的性能

①纖維素焊條　纖維素下向焊焊條塑性和韌性較差，焊縫金屬的含氫量高，抗裂性差。纖維素焊條具有良好的焊接工藝性，易于操作。焊接速度快，是焊條上向焊的2～3倍。長輸管道工程常用纖維素焊條見表2-5-3。

②低氫型焊條　常用的低氫型上向焊焊條型號E8045（E8018）、E9018、E10018、E11018等，具有良好的塑性和韌性。低氫型焊條焊接工藝性較差，操作難度較大。長輸管道工程常用低氫型焊條見表2-5-4。

（4）常用下向焊焊條的適用范圍

①纖維素焊條　纖維素焊條通常用于低碳鋼、低合金鋼的焊接，主要用于對抗裂性能要求不高的管道工程的焊接。也用于對抗裂性能要求較高的長輸管道工程根焊道的焊接（填充、蓋面焊道采用抗裂性能好的焊接材料）。

②低氫型焊條　低氫型下向焊焊條主要用于對抗裂性能要求較高的管道工程環(huán)焊縫填充和蓋面焊道的焊接。

5.2　長輸管道工程用焊絲

長輸管道工程用焊絲主要有氣體保護(hù)實心焊絲、氣保護(hù)藥芯焊絲、自保護(hù)藥芯焊絲、金屬粉芯焊絲和埋弧焊焊絲等幾種。

5.2.1　氣體保護(hù)實心焊絲

（1）熔化極氣體保護(hù)實心焊絲　長輸管道工程用熔化極氣體保護(hù)實心焊絲的規(guī)格為ф0.9～1.2mm，常用的焊絲見表2-5-5。

長輸管道工程用熔化極氣體保護(hù)實心焊絲應(yīng)用于氣體保護(hù)自動焊和半自動焊，通常用于中等及以上管徑管道的焊接。

（2）非熔化極氣體保護(hù)焊絲　長輸管道工程用非熔化極氣體保護(hù)焊絲的規(guī)格為ф2.0～3.2mm，常用的焊絲見表2-5-6。

長輸管道工程用非熔化極氣體保護(hù)焊絲應(yīng)用于場站小徑管環(huán)焊縫的焊接，也應(yīng)用于中等及以上管徑環(huán)焊縫根焊道的焊接。

5.2.2　氣體保護(hù)藥芯焊絲

將鋼帶卷成圓形鋼管或異形鋼管的同時，在其中填滿一定成分的藥粉，包括造氣劑、造渣劑、金屬粉等，經(jīng)拉制而成的一種焊絲。

長輸管道工程用氣保護(hù)藥芯焊絲的規(guī)格通常為ф1.0～1.2mm，常用的焊絲見表2-5-7。

氣保護(hù)藥芯焊絲在我國長輸管道工程施工中應(yīng)用較少，主要用于中等及以上管徑管道根焊道的焊接，也可應(yīng)用于填充、蓋面焊道的焊接。

5.2.3　自保護(hù)藥芯焊絲

不需要外加氣體或焊劑保護(hù)，僅依靠焊絲自身燃燒產(chǎn)生的氣體和熔渣來保護(hù)焊接區(qū)的一種焊絲。

長輸管道工程用自保護(hù)藥芯焊絲的規(guī)格通常為ф1.2mm，常用的焊絲見表2-5-8。

自保護(hù)藥芯焊絲是目前我國長輸管道工程施工中應(yīng)用最多的焊接材料，主要用于中等及以上管徑管道填充、蓋面焊道的焊接。現(xiàn)在還沒有適用于根焊焊道焊接的自保護(hù)藥芯焊絲。

5.2.4　氣體保護(hù)金屬粉芯焊絲

金屬粉芯焊絲與藥芯焊絲相似，但有區(qū)別，主要是金屬粉芯焊絲芯部的95％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為金屬粉，可用于長輸管道環(huán)焊縫全位置焊接。金屬粉芯焊絲在結(jié)構(gòu)形式和制造工藝上與藥芯焊絲相似，但AWS標(biāo)準(zhǔn)把金屬粉芯焊絲劃為實心焊絲類。

長輸管道工程用金屬粉芯焊絲的規(guī)格通常為ф1.0～1.2mm，常用的焊絲見表2-5-9。

金屬粉芯焊絲應(yīng)用于氣體保護(hù)自動焊和半自動焊，通常用于中等及以上管徑管道的焊接。金屬粉芯焊絲可適用于根焊、填充和蓋面焊道的焊接。

5.2.5　埋弧焊焊絲和焊劑

用于埋弧焊的焊絲稱為埋弧焊焊絲，與埋弧焊焊絲配合使用的焊劑稱為埋弧焊焊劑。

長輸管道工程用埋弧焊焊絲的規(guī)格通常為ф2.5～4.0mm，常用的焊絲和焊劑見表2-5-10。

埋弧焊焊絲和焊劑在長輸管道工程中通常只應(yīng)用于雙管聯(lián)焊（把兩根鋼管預(yù)制成一根長管的工藝稱為雙管聯(lián)焊）。

5.3　保護(hù)氣體

焊接過程中用于保護(hù)金屬熔滴、熔池及焊接區(qū)高溫金屬免受外界有害氣體侵蝕的氣體。

長輸管道工程用保護(hù)氣體有氬氣（Ar）、二氧化碳（CO2）及混合氣體（Ar+CO2）。

5.3.1　氬氣（Ar）

Ar是一種惰性氣體，具有良好的保護(hù)效果。焊接長輸管道工程的氬氣純度大于等于99.9％。

純氬氣體在長輸管道工程中只用于鎢極氬弧焊的焊接。

5.3.2　二氧化碳（CO2）

CO2氣體是氧化性保護(hù)氣體，有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)。工業(yè)用的CO2都是液態(tài)，常溫下即可液化。焊接長輸管道工程用CO2氣體的純度大于等于99.5％。

CO2氣體用于CO2氣體保護(hù)焊，大部分的長輸管道工程可采用CO2氣體作為焊接保護(hù)介質(zhì)。

5.3.3　混合氣體（Ar+CO2）

為了獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，熔化極氣體保護(hù)焊多采用混合氣體作為保護(hù)介質(zhì)。混合氣體有Ar+O2、Ar+CO2、Ar+He、Ar+H2、Ar+N2、Ar+O2+CO2等。管道工程施工中最常用的混合氣體是Ar+CO2。

長輸管道工程用混合氣體的混合比例一般為Ar（80％～85％）+CO2（20％～15％），有時為了改善熔池的流動性，增加熔深，CO2氣體的比例可提高到50％。

混合氣體（Ar+CO2）可用于各種管道的熔化極氣體保護(hù)自動焊和半自動焊。

5.4　焊接材料的保管及烘干

（1）長輸管道工程用焊接材料的保管　長輸管道工程是野外作業(yè)，更要加強焊接材料的保管。焊接材料應(yīng)設(shè)專人管理，設(shè)專庫儲存，焊材庫內(nèi)的相對濕度應(yīng)小于等于60％。焊接材料應(yīng)按類別、規(guī)格等分別存放。

（2）長輸管道工程用焊接材料的烘干　長輸管道工程用焊條應(yīng)按焊材說明書的要求進(jìn)行烘干。除纖維素焊條外，所有的焊條在使用前必須按要求進(jìn)行烘干。纖維素焊條在包裝良好，沒有嚴(yán)重受潮的情況下，使用前不需烘干。當(dāng)纖維素焊條受潮較嚴(yán)重時，應(yīng)進(jìn)行烘干，烘干溫度應(yīng)為70～100℃，烘干時間1h。

長輸管道工程用氣保護(hù)藥芯焊絲、自保護(hù)藥芯焊絲、金屬粉芯焊絲使用前不需烘干，如果因保管不善而受潮，也不能進(jìn)行烘干，只能報廢。所以應(yīng)加強藥芯焊絲和金屬粉芯焊絲管理，防止受潮。

（3）長輸管道工程用保護(hù)氣體的管理　長輸管道工程用保護(hù)氣體應(yīng)分類專庫存放，以防用錯。