二、焊接材料

（一）手工電弧焊焊接材料

1.焊條的組成

焊條就是涂有藥皮的供電弧焊使用的熔化電極。它是由藥皮和焊芯兩部分組成。

（1）焊芯。焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯。焊接時，焊芯有兩個作用：一是傳導焊接電流，產生電弧把電能轉換成熱能；二是焊芯本身熔化為填充金屬與母材金屬熔合形成焊縫。

焊條焊接，焊芯金屬占整個焊縫金屬的一部分，所以焊芯的化學成分直接影響焊縫的質量。因此，作為焊芯用的鋼絲都單獨規定了它的牌號與成分。如果用于埋弧自動焊、電渣焊、氣體保護焊和氣焊等熔焊方法作填充金屬時，則稱為焊絲。

焊芯的分類是根據國家標準《非合金鋼及細晶粒鋼焊條》GB/T 5117—2012、《熱強鋼焊條》GB/T 5118—2012和《不銹鋼焊條》GB/T 983—2012的規定分類的，用于焊接的焊絲可分為非合金鋼及細晶粒鋼焊絲、熱強鋼焊絲和不銹鋼焊絲三類。非合金鋼指含碳量小于2.11％，并含有少量的錳、硅、磷、硫、等雜質元素的碳鋼，其性能和用途見第一章第一節；細晶粒鋼又名本質細晶粒鋼，是金屬材料通過一些熱處理方法細化晶粒，從而提高其機械性能的鋼材。細晶粒鋼用于石油化工、煤轉化、核電、汽輪機缸體、火電等使用條件苛刻、腐蝕介質復雜的大型設備，如水洗塔、第二變換爐、焦炭塔、脫硫槽、轉化氣余熱鍋爐、甲烷化爐、反應器、再生器、加氫反應器、甲烷化加熱器、轉化氣蒸汽發生器；熱強鋼是在高溫下具有良好抗氧化能力且具有較高的高溫強度的鋼，并有一定的抗氣體侵蝕能力，通常所稱熱強鋼是指Cr-Mo珠光體耐熱鋼。珠光體耐熱鋼使用溫度在400～650℃范圍，常常通過添加V、W、Ti、Nb合金元素來增強其高溫抗蠕變性能，由于合金元素的添加使得熱強鋼焊接性能變差，常常需要焊前預熱以減少冷裂概率。

（2）藥皮。壓涂在焊芯表面的涂層稱為藥皮。藥皮是由各種礦物類、鐵合金、有機物和化工產品（水玻璃類）原料組成。焊條藥皮的組成成分相當復雜，一種焊條藥皮的配方中組成物有七八種之多。藥皮在焊接過程中起著極為重要的作用。若采用無藥皮的光焊條焊接，則在焊接過程中，空氣中的氧和氮會大量侵入熔化金屬，將金屬鐵和有益元素碳、硅、錳等氧化和氮化，并形成各種氧化物和氮化物殘留在焊縫中，造成焊縫夾渣或裂紋。而熔入熔池中的氣體可能使焊縫產生大量氣孔，這些因素都能使焊縫的力學性能（強度、沖擊值等）大大降低，同時使焊縫變脆。此外，采用光焊條焊接，電弧很不穩定，飛濺嚴重，焊縫成形很差。在光焊條外面涂一層由各種礦物等組成的藥皮，能使電弧燃燒穩定，焊縫質量得到提高。

藥皮雖然具有機械保護作用，但液態金屬仍不可避免地受到少量空氣侵入并氧化，此外，藥皮中某些物質受電弧高溫作用而分解放出氧，使液態金屬中的合金元素燒毀，導致焊縫質量降低。因此在藥皮中要加入一些還原劑，使氧化物還原，以保證焊縫質量。

由于電弧的高溫作用，焊縫金屬中所含的某些合金元素被燒損（氧化或氮化），會使焊縫的力學性能降低。在焊條藥皮中加入鐵合金或其他合金元素，使之隨著藥皮的熔化而過渡到焊縫金屬中去，以彌補合金元素燒損和提高焊縫金屬的力學性能。此外，藥皮還可改善焊接工藝性能使電弧穩定燃燒、飛濺少、焊縫成形好、易脫渣和熔敷效率高。

總之，藥皮的作用是保證被焊接金屬獲得具有合乎要求的化學成分和力學性能，并使焊條具有良好的焊接工藝性能。

2.焊條的分類

焊條可按用途和熔渣特性進行分類。

（1）按焊條的用途分。

1）非合金鋼及細晶粒鋼焊條和強熱鋼焊條（簡稱結構鋼焊條）。這類焊條的熔敷金屬在自然氣候環境中具有一定的力學性能。

2）不銹鋼焊條。這類焊條的熔敷金屬在常溫、高溫或低溫中，具有不同程度的抗大氣或腐蝕性介質腐蝕的能力和一定的力學性能。

3）堆焊焊條。這類焊條是用于金屬表面堆焊的焊條，其熔敷金屬在常溫或高溫中具有一定程度的耐不同類型磨耗或腐蝕等性能。

4）低溫鋼焊條。這類焊條的熔敷金屬在不同的低溫介質條件下，具有一定的低溫工作能力。

5）鑄鐵焊條。這類焊條是指專用作焊補或焊接鑄鐵的焊條。

6）鎳及鎳合金焊條。這類焊條用于鎳和鎳合金的焊接、焊補或堆焊。某些焊條可用于鑄鐵焊補和異種金屬的焊接。

7）銅及銅合金焊條。這類焊條用于銅及銅合金的焊接、焊補或堆焊。某些焊條可用于鑄鐵焊補和異種金屬的焊接。

8）鋁及鋁合金焊條。這類焊條用于鋁及鋁合金的焊接、焊補或堆焊。

（2）按焊條藥皮熔化后的熔渣特性分類。

1）酸性焊條。其熔渣的成分主要是酸性氧化物（SiO2、TiO2、Fe2O3）及其他在焊接時易放出氧的物質，藥皮里的造氣劑為有機物，焊接時產生保護氣體。但其焊接過程中產生煙塵較少，有利于焊工健康，且價格比堿性焊條低，焊接時可選用交流焊機。

酸性焊條藥皮中含有多種氧化物，具有較強的氧化性，促使合金元素氧化；同時電弧氣中的氧電離后形成負離子與氫離子有很強的親和力，生成氫氧根離子，從而防止氫離子溶入液態金屬里，所以這類焊條對鐵銹、水分不敏感，焊縫很少產生由氫引起的氣孔。但酸性熔渣脫氧不完全，也不能有效地清除焊縫的硫、磷等雜質，故焊縫的金屬的力學性能較低，一般用于焊接低碳鋼和不太重要的碳鋼結構。

2）堿性焊條。其熔渣的主要成分是堿性氧化物（如大理石、螢石等），并含有較多的鐵合金作為脫氧劑和合金劑，焊接時大理石分解產生的二氧化碳氣體作為保護氣體。由于焊條的脫氧性能好，合金元素燒損少，焊縫金屬合金化效果較好。但由于電弧中含氧量低，如遇焊件或焊條存在鐵銹和水分時，容易出現氫氣孔。在藥皮中加入一定量的螢石，在焊接過程中與氫化合生成氟化氫，具有去氫作用。但是螢石不利于電弧的穩定，必須采用直流反極性進行焊接。若在藥皮中加入穩定電弧的組成物碳酸鉀（K2CO3）等，便可使用交流電源。

堿性焊條的熔渣脫氧較完全，又能有效地消除焊縫金屬中的硫，合金元素燒損少，所以焊縫金屬的力學性能和抗裂性均較好，可用于合金鋼和重要碳鋼結構的焊接。

3.焊條型號

（1）非合金鋼及細晶粒鋼焊條型號。碳鋼焊條和耐候鋼焊條列入非合金鋼類焊條，還有部分鎳鋼、鎳鉬鋼焊條、錳鉬鋼、碳鉬鋼等低合金鋼焊條。

按照《非合金鋼及細晶粒鋼焊條》GB/T 5117—2012的規定，非合金鋼及細晶粒鋼焊條型號根據熔敷金屬的力學性能、藥皮類型、焊接位置、焊接電流類型和熔敷金屬化學成分和焊后狀態來確定。字母“E”表示焊條；前兩位數字表示熔敷金屬抗拉強度的最小值；第三位數字表示焊條的焊接位置，“0”及“1”表示焊條適用于全位置焊接（平焊、立焊、仰焊、橫焊），“2”表示焊條適用于平焊及平角焊，“4”表示焊條適用于向下立焊；第三位和第四位數字組合時表示焊接電流類型及藥皮類型。焊后狀態以“無標記”表示焊態，“P”表示熱處理狀態，“AP”表示焊態和焊后熱處理兩種狀態均可。可選附加代號“U”和“HX”，字母“U”表示在規定試驗溫度下，沖擊吸收能量可以達到47J以上；“HX”為擴散氫代號，其中X代表15、10或5，分別表示每100g熔敷金屬中擴散氫含量的最大值（m L）。

非合金鋼及細晶粒鋼焊條舉例如下：

型號示例1：E5515-N5PUH10。“E”表示焊條；“55”表示熔敷金屬抗拉強度最小值為550MPa；“15”表示藥皮類型為堿性，適用于全位置焊接，采用直流反接；“N5”表示熔敷金屬化學成分分類代號；“P”表示焊后狀態代號，此處表示熱處理狀態；“U”為可選附加代號，表示在規定溫度下（-60℃），沖擊吸收能量47J以上；“H10”可選附加代號，表示熔敷金屬擴散氫含量不大于10m L/100g。

型號示例2：E4303。“E”表示焊條；“43”表示熔敷金屬抗拉強度最小值為430MPa；“03”表示藥皮類型為鈦型，適用于全位置焊接，采用交流或直流正反接。

（2）熱強鋼焊條型號。熱強鋼焊條主要為低合金焊條。按照《熱強鋼焊條》GB/T 5118—2012的規定，焊條型號根據熔敷金屬的力學性能、藥皮類型、焊接位置、電流類型和熔敷金屬化學成分確定。

字母“E”表示焊條；前兩位數字表示熔敷金屬抗拉強度的最小值；第三位數字表示焊條的焊接位置，“0”及“1”表示焊條適用于全位置焊接（平焊、立焊、仰焊、橫焊），“2”表示焊條適用于平焊及平角焊；第三位和第四位數字組合時表示焊接電流類型及藥皮類型；熔敷金屬化學成分用“×C×M×”表示，標識“C”前的整數表示鉻（Cr）的名義含量，“M”前的整數表示鉬（Mo）的名義含量，對于鉻（Cr）或者鉬（Mo），如果名義含量少于1％，則字母前不標記數字。如果在鉻（Cr）和鉬（Mo）之外還加入了鎢（W）、釩（V）、硼（B）、鈮（Nb）等合金成分，則按照此順序加于鉻（Cr）和鉬（Mo）之后。

熱強鋼焊條舉例：E6215-2C1MH10。“E”表示焊條；“62”表示熔敷金屬抗拉強度最小值為620MPa；“15”表示藥皮類型為堿性，適用于全位置焊接，采用直流反接；“2C1M”表示熔敷金屬化學成分分類代號；“H10”可選附加代號，表示熔敷金屬擴散氫含量不大于10m L/100g。

（3）不銹鋼焊條型號。按照《不銹鋼焊條》GB/T 983—2012的規定，焊條型號根據熔敷金屬的化學成分、藥皮類型、焊接位置和焊接電流種類確定。字母“E”表示焊條；“E”后面的數字表示熔敷金屬化學成分分類代號；如有特殊要求的化學成分，該化學成分用元素符號表示放在數字后面，后面的兩位數字表示焊條藥皮類型、焊接位置和焊接電流類型。

不銹鋼焊條舉例如下：E410Ni Mo15。“E”表示焊條；“41”表示熔敷金屬化學成分分類代號；“Ni Mo”表示熔敷金屬中Ni和Mo的含量有特殊要求；“15”表示藥皮類型為堿性，適用于全位置焊接，采用直流反接。

（二）電弧刨割條

電弧刨割條的外形與普通焊條相同，是利用藥皮在電弧高溫下產生的噴射氣流，吹除熔化金屬，達到刨割的目的。工作時只需交、直流弧焊機，不用空氣壓縮機。操作時其電弧必須達到一定的噴射能力，才能除去熔化金屬。

（三）埋弧焊焊接材料

埋弧焊也是利用電弧作為熱源的焊接方法。埋弧焊時電弧是在一層顆粒狀的可熔化焊劑覆蓋下燃燒，電弧不外露，埋弧焊由此得名。它是由焊絲和焊劑兩部分組成，所用的金屬電極是不間斷送進的光焊絲。

1.焊絲

埋弧焊所用焊絲有實心焊絲與藥芯焊絲兩種。普遍使用的是實心焊絲，有特殊要求時使用藥芯焊絲。焊絲一般由電動機驅動的送絲滾輪送進，隨應用的不同，焊絲數目可以有單絲、雙絲或多絲。

根據所焊金屬材料的不同，埋弧焊用焊絲有碳素結構鋼焊絲、合金結構鋼焊絲、高合金鋼焊絲、各種有色金屬焊絲和堆焊焊絲。按焊接工藝的需要，除不銹鋼焊絲和非鐵金屬焊絲外，焊絲表面均鍍銅，以利于防銹并改善導電性能。

焊絲的牌號表示意義：如H08Mn2SiA。“H”表示焊接用焊絲（實心），“08”表示含碳量約0.8％，“Mn2”表示含錳量約2％，“Si”表示含硅量小于或等于1％，“A”表示優質品（硫磷含量低）。焊絲的型號表示的意義：如ER55B2Mn。“ER”表示焊絲；“55”表示不熔敷金屬抗拉強度的最小值為55MPa；“B2”化學成分代號；“Mn”焊絲中含有Mn元素。

焊絲直徑的選擇根據用途而定。半自動埋弧焊用的焊絲較細，一般直徑為1.6mm、2mm、2.4mm。自動埋弧焊一般使用直徑3～6mm的焊絲，以充分發揮埋弧焊的大電流和高熔敷率的優點。對于一定的電流值可使用不同直徑的焊絲。同一電流使用較小直徑的焊絲時，可獲得加大焊縫熔深、減小熔寬的效果。當工件裝配不良時，宜選用較粗的焊絲。

焊絲表面應當干凈光滑，焊接時能順利地送進，以免給焊接過程帶來干擾。除不銹鋼焊絲和非鐵金屬焊絲外，各種低碳鋼和低合金鋼焊絲的表面鍍銅層既可起防銹作用，也可改善焊絲與導電嘴的電接觸狀況。

2.焊劑

埋弧焊焊劑按用途分為鋼用焊劑和非鐵金屬用焊劑，按制造方法分為熔煉焊劑、燒結焊劑和陶質焊劑。

（1）對焊劑的要求。

1）具有良好的冶金性能。是指與選用的焊絲相配合，通過適當的焊接工藝來保證焊縫金屬獲得所需的化學成分和力學性能以及抗熱裂和冷裂的能力。

2）具有良好的工藝性能。即要求有良好的穩弧、焊縫成形和脫渣等性能，并且在焊接過程中生成的有毒氣體少。

（2）焊劑的分類。

埋弧焊焊劑除按其用途分為鋼用焊劑和有色金屬用焊劑；按制造方法分有熔煉焊劑、燒結焊劑和陶質焊劑；按化學成分分有：堿性焊劑、酸性焊劑和中性焊劑。

（3）焊劑型號。

1）熔煉焊劑。熔煉焊劑牌號為HJ×××，“HJ”表示埋弧焊用熔煉焊劑，后加三個阿拉伯數字分別表示：第一位數字表示焊劑中Mn O的含量，1、2、3、4代表無錳、低錳、中錳和高錳焊劑；第二位數字表示焊劑中SiO2、CaF2的含量，1～9依次代表低硅低氟、中硅低氟、高硅低氟、低硅中氟、中硅中氟、高硅中氟、低硅高氟、中硅高氟和其他類型焊劑；第三位數字表示同一類型焊劑的不同牌號，按0、1、2、…、9的順序排列；對同一牌號焊劑生產兩種顆粒度時，在細顆粒焊劑牌號后面加“X”字。

2）燒結焊劑。燒結焊劑由SJ×××表示埋弧焊用燒結焊劑，后加三個阿拉伯數字分別表示：第一位數字表示焊劑熔渣的渣系，1～6依次代表氟堿型、高鋁型、硅鈣型、硅錳型、鋁鈦型和其他型焊劑；第二位、第三位數字表示同一渣系類型焊劑中的不同牌號的焊劑，按01、02、…、09順序排。