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焊接工艺
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焊接工艺问答之焊接材料
双击自动滚屏 发布者:chinaweld 发布时间:8/14/2006 阅读:16600

 

 

        

 

 

三、焊接材料

 

1  什么是焊条?对焊条有什么要求?

涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极称为焊条。它由药皮和焊芯两部分所组成。

对焊条的基本要求是:

1)电弧应容易引燃,在焊接过程中电弧燃烧平稳,再引弧容易。

2)药皮应均匀熔化,无成块脱落现象。药皮的熔化速度应稍慢于焊芯的熔化速度,使焊条熔化端部能形成喇叭形套筒,有利于金属熔滴过渡和造成保护气氛。

3)焊接过程中不应有过多的烟雾或过大、过多的飞溅。

4)保证熔敷金属具有一定的抗裂性、所需的力学性能和化学成分。

5)焊后焊缝成形正常,焊渣容易清除。

6)焊缝射线探伤应不低于GB332387《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》所规定的Ⅱ级标准。

2  焊条是如何分类的?

按照已颁布的国家标准,焊条的类别分为:

GB/T51171995  碳钢焊条、GB/T51181995  低合金钢焊条、GB9831995  不锈钢焊条、GB98485  堆焊焊条、GB366983  铝及铝合金焊条、GB/T36701995  铜及铜合金焊条和GB1004488  铸钢焊条及焊丝。

作为商品出售的焊条,按原国家机械工业委员会编制的《焊接材料产品样本》中规定将焊条分为10类:

第一类  结构钢焊条、第二类  钼和铬钼耐热钢焊条、第三类  低温钢焊条、第四类  不锈钢焊条、第五类  堆焊焊条、第六类  铸铁焊条、第七类  镍及镍合金焊条、第八类  铜及铜合金焊条、第九类  铝及铝合金焊条和第十类特殊用途焊条。

3  试述焊芯的主要成分及其牌号表示

焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊接钢用的焊芯材料有碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢三类,其中主要的常存元素和杂质是CMnSiSP;对于不锈钢还胡CrNiTiNb等。

焊芯的牌号用“焊”表示,代号为“H”,后面的数字表示含碳量,其它合金元素的表示方法与钢号大致相同。质量不同的焊芯在最后标以一定符号以示区别:A表示高级优质钢,其SP的质量分数不超过0.03%E表示特级优质钢,其SP的质量分数不超过0.025%

常用碳钢焊条和低合金钢焊条的焊芯牌号及化学成分见表1。目前最常用的焊芯代号是H08A

1  碳钢和低合金钢焊条常用焊芯

牌号

代号

化学成分(质量分数)

C

Mn

Si

Cr

Ni

S

P

08

08

H08A

H08E

0.10

0.10

0.300.55

0.300.55

0.03

0.03

0.20

0.20

0.03

0.03

0.03

0.025

0.03

0.025

4  为什么要限制焊芯的直径和长度?

增加焊芯的直径和长度,可以延长电弧燃烧的时间,增加熔敷金属量,因此可以提高焊接生产率。但实用中不能过多地扩大焊芯直径和增加焊芯长度,这是因为:

扩大焊芯直径,就要使用大电流焊接,这将使焊钳极容易过热,影响焊工操作。

增加焊芯长度,将使电流通过焊芯的时间增长,产生的电阻热也就增多,严重时焊芯末端(此处通电时间最长)将因过大的电阻热使温度迅速升高,使焊芯外层的药皮在未进入焊接区前就可能变质失效。此外,过长的焊条也会给焊工在操作时带来很多不便。

5  对焊芯的直径和长度有何具体规定?

焊条的直径即指焊芯的直径,不包括药皮的厚度。

结构钢用焊条的焊芯直径有1.62.02.53.24.05.06.08.0mm等几种,对应的焊芯长度见表2

2  结构钢用焊条焊芯的直径和长度

        

        

1.6

2.0

2.5

3.2

4.0

5.0

6.0

8.0

200     250

250     300

250     300

                             350   400

                             350   400

                                   400   450

                                   400   450

                                                  500   650 

不锈钢用焊条的焊芯直径有1.62.02.53.24.05.06.0mm等几种,对应的焊芯长度见表3

由表2、表3可知:

1)焊芯直径越粗,焊芯长度越长。这是因为电流通过焊芯产生的电阻热与焊芯直径成反比,即焊芯直径越粗,电阻热越小,因此可以适当增加焊芯的长度,因为焊芯的长度主要受电阻热的约束。

2)同一直径的焊芯,不锈钢焊芯长度比结构钢焊芯来得短,这是因为不锈钢的电阻率约为结构钢的5倍,如通过相同的电流,则不锈钢焊芯上产生的电阻热比结构钢焊芯大得多,所以只能限制不锈钢焊芯的长度。

3  不锈钢用焊条焊芯的直径和长度

        

        

1.62.0

2.5

3.2

4.05.06.0

200240

220240290310

300320340360

340360380400

6  什么是焊条药皮?它有什么作用?

压涂在焊芯表面上的涂料层称为焊条药皮。

焊条药皮具有下列作用:

1)提高焊接电弧的稳定性。

2)保证熔化金属不受外界空气的影响。

3)过渡合金元素使焊缝获得所要求的性能。

4)改善焊接工艺性能提高焊接生产率。

7  焊接结构钢用的焊条药皮有哪些类型?

焊接结构钢用的焊条药皮有以下类型:钛铁矿型、钛钙型、铁粉钛钙型、高纤维素钠型、高纤维素钾型、高钛钙型、高钛钾型、铁粉钛型、氧化铁型、铁粉氧化铁型、低氢钠型、低氢钾型、铁粉低氢型。

目前生产中以钛钙型及低氢钠型两种类型药皮的焊条用得最多。

8  试述钛钙型及低氢钠型两种类型焊条药皮各自的特点。

钛钙型和低氢钠型类型药皮的特点如下:

⑴钛钙型  药皮中含质量分数为30%以上的氧化钛和20%以下的CaMg的碳酸盐矿石。熔渣流动性良好,脱渣容易,电弧稳定,熔深适中,飞溅少,焊波整齐,适用于全位置焊接,焊接电源为交流或直流正、反接。

⑵低氢钠型  药皮主要组成物是碳酸盐矿石和萤石,碱度较高。熔渣流动性好,焊接工艺性能一般,焊波较粗,角焊缝略突出,熔深适中,脱渣性较好,焊接时要求焊条干燥,并采用短弧焊。可全位置焊接,焊接电源为直流反接。熔敷金属具有良好的抗裂性和力学性能。

9  什么是酸性焊条?什么是碱性焊条?两者各有什么特性?

在焊条药皮中,如果含有以酸性氧化物(如氧化钛、硅砂)为主的涂料成分,这种焊条称为酸性焊条,如钛铁矿型焊条、钛钙型焊条、高钛型焊条、氧化铁型焊条和纤维素型焊条;如果含有以碱性氧化物(如氧化钙)为主的涂料成分,这种焊条称为碱性焊条,如以含碳酸盐和萤石为主的低氢型焊条。

酸性焊条和碱性焊条的比较,见表4

4  酸性焊条和碱性焊条的比较

        

        

1、药皮组分氧化性强

2、对水、锈产生气孔的敏感性不大,焊条在使用前经75150烘焙1h

3、电弧稳定,可用交流或直流施焊

 

4、焊接电流大

5、宜长弧操作

6、合金元素过渡效果差

7、焊缝成形较好,熔深较浅

8、熔渣结构呈玻璃状

9、脱渣较方便

10、焊缝常、低温冲击性能一般

11、抗裂性能较差

12、焊缝中的含氢量高,易产生“白点”,影响塑性

13、焊接时烟尘较少

1、药皮组分氧化性弱

2、对水、锈产生气孔的敏感性较大,焊条在使用前经350400烘焙12h

3、由于药皮中含有氟化物,恶化电弧稳定性,必须用直流施焊。只有当药皮中加稳弧剂后才可交、直流两用。

4、焊接电流较小,较同规格的酸性焊条约小10%左右

5、宜短弧操作,否则易引起气孔

6、合金元素过渡效果好

7、焊缝成形尚好,容易堆高,熔深稍深

8、熔渣结构呈结晶状

9、坡口内第1层脱渣较困难,以后各层脱渣较容易

10、焊缝常、低温冲击性能较高

11、抗裂性能好

12、焊缝中的含氢量低

13、焊接时烟尘较多

10  为什么碱性焊条又称低氢焊条?

一般在焊条药皮中都要放入一定量的造气剂,利用造气剂在焊接过程中产生的气体来保护电弧和熔池,免受空气的侵入。

酸性焊条常用淀粉、木粉、纤维素等作为造气剂,它们都是碳、氢化合物,受热分解后在焊接区域产生数量较多的氢气,使焊缝金属中的含氢量显著增高。

碱性焊条常用碳酸盐(如大理石)作为造气剂,它们受热后将产生下述反应

                          CaCO3 ─→ CaO+CO2

反应结果产生的CO2就成为保护气体,所以焊接区域的氢很少,因而焊缝金属的含氢量很低,所以碱性焊条又称低氢焊条。

碱性焊条含氢量低是碱性焊条相对酸性焊条的一大优点。

11  焊条的型号和牌号有什么区别?

型号是国家标准中对焊条规定的编号,用来区别各种焊条熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类。标有型号的焊条,其技术要求、性能指标、检验方法都应按国家标准的规定进行。焊条国家标准不可能包括所有的焊条。

焊条牌号是焊条制造厂对作为产品出厂的每种焊条标的特定编号,用来区别不同焊条熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型和焊接电流种类。与焊条的型号相比,牌号中没有区别焊接位置的编号,但增加了特殊性能的符号(如超低氢、高韧性、打底焊……)。

12  试述碳钢焊条型号的编制方法。

根据GB/T51171995《碳钢焊条》的规定,碳钢焊条型号的编制方法如下:

1)字母“F”表示焊条。

2)第一、第二位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值,单位为MPaN/mm2

3)第三位数字表示焊条的焊接位置,“0及“1表示焊条适用于全位置焊接(平、立、仰、横),“2表示焊条适用于平焊、角焊及平角焊),“4表示焊条适用于向下立焊。

4)第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型

 

13  试述低合金钢焊条型号的编制方法。

根据GB/T51181995《低合金钢焊条》的规定,低合金钢焊条型号编制方法与碳钢焊条型号编制方法相同,只是在四位数字后添加了后缀字母和附加化学成分记号。

1)后缀字母为熔敷金属的化学成分分类代号,并以短划“-”与前面数字分开。如A1表示碳钼钢焊条,B1B2B3B4B5表示铬钼钢焊条;C1C2C3表示镍钢焊条;D1D2D3表示锰钼钢焊条;GMW表示所有其它低合金钢焊条。

2)如还具有附加化学成分时,附加化学成分直接用元素符号表示,并以短划“-”与前面后缀字母分开。

 

焊条型号E5515-B3-VWB熔敷金属的化学成分(质量分数)(在GB/T51181995中查得)为:C0.05%0.12%Mn1%Si0.60%Cr1.50%2.50%Mo0.30%0.80%V0.20%0.60%W0.20%0.60%B0.001%0.003%SP0.035%

14  试述不锈钢焊条型号的编制方法。

根据GB9831995《不锈钢焊条》的规定,不锈钢焊条型号的编制方法如下:

1)字母“E”表示焊条。

2)熔敷金属碳含量用“E”后的一位或二位数字表示,具体含义为:

00”表示碳的质量分数不大于0.04%

0 表示碳的质量分数不大于0.10%

1 表示碳的质量分数不大于0.15%

2 表示碳的质量分数不大于0.20%

3 表示碳的质量分数不大于0.45%

3)熔敷金属铬的质量分数以近似值的百分之几表示,并以短划“-”与表示碳的数字分开。

4)熔敷金属镍的质量分数以近似值的百分之几表示,并以短划“-”与表示铬的数字分开。

5)若熔敷金属中含有其它合金元素,当元素平均的质量分数低于1.5%时,型号中只表明元素符号,而不标注具体的质量分数;当元素平均的质量分数等于或大于1.5%2.5%3.5%…时,一般在元素符号后面相应标注234…等数字。

6)焊条药皮类型及焊接电流种类在焊条型号后面附加如下代号表示:

后缀15表示焊条为碱性药皮,适用于直流反接焊接;

后缀16表示焊条为碱或其它类型药皮,适用于交流或直流反接焊接。

15  试述堆焊焊条型号的编制方法。

根据GB98485《堆焊焊条》的规定,堆焊焊条型号的编制方法如下:

1)焊条以字母“E”表示,为型号第一字。

2)堆焊焊条以字母“D”表示,为型号第二字。

3 型号中第三字至倒数第三字表示焊条特点,用字母或化学元素符号表示堆焊焊条的型号分类,见表5

5  堆焊焊条熔敷金属化学组成类型

熔敷金属化学组成类型

熔敷金属化学组成类型

EDP××-××

EDR××-××

EDCr××-××

EDCrMn××-××

EDMn××-××

EDCrNi××-××

普通低、中合金钢

热强合金钢

高铬钢

高铬锰钢

高锰钢

高铬镍钢

EDD××-××

EDZ××-××

EDZCr××-××

EDCoCr××-××

EDW××-××

EDT××-××

高速钢

合金铸铁

高铬铸铁

钴基合金

碳化钨

特殊型

4)型号中最后二数字表示药皮类型和焊接电源,用短划“-”与前面符号分开:

00表示特殊型,交流或直流;03表示钛钙型,交流或直流;15表示低氢钠型,直流;16表示低氢钾型,交流或直流;08表示石墨型,交流或直流。

5)在同一基本型号内有几个分型时,可用字母ABC…标志,如果再细分可加注下角数字123…如A1A2A3等。此时再用短划“-”与前面符号分开。

 

16  试述铸铁焊条型号的编制方法。

根据GB1004488《铸铁焊条及焊丝》,铸铁焊条型号的编制方法如下:

字母“E”表示焊条;字母“Z”表示焊条用于铸铁焊接;在“EZ”字母后熔敷金属主要化学元素符号或金属类型代号表示,见表6,再细分时用数字表示。

6  铸铁焊条的型号表示

   

   

   

铁基焊条

灰铸铁焊条

EZC

球墨铸铁焊条

EZXQ

镍基焊条

纯镍铸铁焊条

ZENi

镍铁铸铁焊条

EZNiFe

镍铜铸铁焊条

EZNiCu

镍铁铜铸铁焊条

EZNiFeCu

其它焊条

纯铁及碳钢焊条

EzFe

高钒焊条

EZV

 

17  试述铝及铝合金焊条型号的编制方法。

根据GB366983《铝及铝合金焊条》的规定,铝及铝合金焊条型号的编制方法如下:

1)用字母“T”表示焊条。

2)化学元素符号表示焊芯的化学成分组成类型,见表7

7  铝及铝合金焊条的型号

   

焊芯的化学成分(质量分数)组成类型

TA1

TA1Si

TA1Mn

A199.5%的铝

Si5%的铝硅合金

Mn1.0%1.5%的铝锰合金

18  试述铜及铜合金焊条型号的编制方法。

根据GB/T36701995《铜及铜合金焊条》的规定,铜及铜合金焊条型号的编制方法如下:

1)用字母“T”表示焊接。

2)化学元素符号表示熔敷金属化学成分组成类型,见表8

8  铜及铜合金焊条的型号

   

焊芯的化学成分(质量分数)组成类型

TCu

TCuSi

TCuSnA

TCuSnB

TCuA1

TCUMnA1

Cu99%的铜

Si3%的硅青铜

Su6%的磷青铜

Sn8%的磷青铜

A18%的铝青铜

A16%Mn10%的铝青铜

19  试述结构钢焊条牌号的编制方法。

原国家机械工业委员会在“焊接材料产品样本”中统一规定了焊条行业牌号的编制方法,但这不是部颁标准。并将碳钢焊条和部分低合金钢焊条称为结构钢焊条,其牌号的编制方法如下:

1)在焊条牌号中字母“J”表示结构钢焊条。

2)第一、第二位数字表示焊缝金属抗拉强度的最小值,单位为㎏f/mm2(应换算成相应的MPa),共分9个等级:4250556070808510100)。

3)第三位数字表示药皮类型和焊接电源种类,从07,共八个,见表9

9  结构钢焊条牌号中的药皮类型和电源种类

     

     

     

J××0

J××1

J××2

J××3

J××4

J××5

J××6

J××7

不属已规定的类型

氧化钛型

氧化钛钙型

钛铁矿型

氧化铁型

纤维素型

低氢钾型

低氢钠型

直流或交流

直流或交流

直流或交流

直流或交流

直流或交流

直流或交流

  

4)第三位数字后的符号,表示某种特殊用途,如:

Fe”,表示铁粉焊条(药皮中含有铁粉)。

X”,表示立向下焊专用焊条。

G”,表示管道焊接专用焊条。

GM”,表示盖面专用焊条。

D”,表示封底焊专用焊条。

Z”,表示重力焊条。

GR”,表示高韧性焊条。

 LMA”,表示耐潮焊条。

H”,表示超低氢焊条。

R”,表示韧性焊条。

DF”,表示低氟焊条。

20  试列出常用结构钢焊条型号和牌号的对照。

常用结构钢焊条型号和牌号的对照,见表10

10  常用结构钢焊条型号和牌号对照表

        

          

E4313

E4303

E4314

E4323

E4301

E4320

E4327

E4311

E4316

E4315

E5024

E5003

E5014

E5023

E5001

E5027

E5011

E5016

E5018

E5028

  E5016-G

E5015

  E5015-G

  E5018-G

  E5501-G

  E5516-G

  E5515-G

J421J421XJ421Fe

J422J422GM

J422Fe

J422Fe13J422F16J422Z13

J423

J424

J424Fe14

J425

J426

J427J427Ni

J501Fe15J501Fe18J501Z18

J502

J502Fe

J502Fe16

J503J503J

J504FeJ504Fe14

J505J505MoD

J506J506DFJ506DJ506GM

J506FeJ506MAJ507Fe

J506Fe16J506Fe18

J506GRJ506RH

J507J507HJ507XJ507DFJ507XG

J507GRJ507RHJ507D

J507FeNi

J553

J556

J557J557MoJ557MoV

21  常用结构钢专用焊条有哪些?

为提高焊接生产率或根据不同焊件特殊的需要,所使用的焊条称为专用焊条。专用焊条分为如下几种:

⑴铁粉焊条  指药皮中含有一定量的铁粉,熔敷效率(熔敷金属量与熔化的填充金属量的百分比)在105%以上的焊条,称为铁粉焊条。其特点是在焊接时,由于铁粉受热氧化而产生大量热量,成为除电弧以外的补加热源,因此可以提高焊芯的熔化系数和焊缝金属的熔敷效率,从而提高焊接生产率。铁粉焊条的牌号有J421FeJ422FeJ502FeJ507Fe等。

⑵重力焊条  这是重力焊用的高效率焊条,长度达5001000mm,在焊条的引弧端涂有引弧剂,以便自动引弧。

重力焊是将重力焊条的引弧端对准焊件接缝,另一端夹持在重力焊架上,见图1,引燃电弧后,焊条在可滑动夹具上靠自重下降进行自动焊接的一种高效率焊接法。主要用于横角接和圆角接,重力焊条的牌号有J422Z13J503Z

⑶立向下焊条  这是立焊时,由上向下操作的专用焊条。操作时,焊条自上向下运行,不需要摆动,直拖而下,见图 2。优点是焊接速度快,焊缝成形好,生产率高,适用于焊接薄板,这种焊条牌号有J421XJ507X等。

⑷封底焊条  开坡口时,焊接第一条焊道要求单面焊双面成形的焊条。可免去清根工序,保证根部焊透,专门用于厚壁小直径容器和钢管的底层打底焊接。这种焊条牌号有J505MnDJ507D等。

⑸低氟焊条  这是种焊接发尘量低,对人体有害的可溶性氟化物及锰化物含量少的焊条。适用于密闭容器及通风条件不良场所的焊接。这种焊条牌号有J506DFJ507DF等。

22  试述铬钼耐热钢焊条牌号的编制方法。

这种铬钼耐热钢焊条牌号的编制方法如下:

1)字母“R”表示钼和铬钼耐热钢焊条。

2)牌号第一位数字,从18,表示焊缝金属主要化学成分(质量%)等级,见表11

11  铬钼耐热钢焊条牌号焊缝金属化学成分等级

        

焊缝金属化学成分 (质量分数)等级

R1××

R2××

R3××

R4××

R5××

R6××

R7××

R8××

Mo约为0.5%

Cr约为0.5%Mo约为0.5%

Cr约为1%2%Mo约为0.5%1.0%

Cr约为2.5%Mo约为1.0%

Cr约为5.0%Mo约为0.5%

Cr约为7.0%Mo约为1.0%

Cr约为9.0%Mo约为1.0%

Cr约为11.0%Mo约为1.0%

3)牌号第二位数字表示同一焊缝金属主要化学成分组成等级中的不同牌号,对同一药皮类型焊条,可有10个牌号012…、9顺序排列。

4)牌号第三位数字,表示药皮类型和焊接电源种类,2表示钛钙型,交、直流两用;7表示低氢钠型,限用直流。

23  试列出常用铬钼耐热钢焊条型号和牌号的对照。

常用耐热钢焊条型号和牌号的对照,见表12

12  常用铬钼耐热钢焊条型号和牌号对照表

型号

E5003-A1

E5015-A1

E5503-B1

E5515-B1

牌号

R102

R1-7

R202

R207

型号

E5515-B2

E5512-B2-V

E5015-B3

E5515-B3-VWB

牌号

R307

R317

R407

R347

24  试述不锈钢焊条牌号的编制方法。

不锈钢焊条的牌号编制方法如下:

1)字母“G”字或“A”字表示不锈钢焊条。

2)第一位数字表示焊缝金属主要化学成分组成等级,见表13

13  不锈钢焊条牌号焊缝金属化学成分等级

焊条牌号

焊缝金属化学成分(质量分数)等级

G2××

G3××

A0××

A1××

A2××

A3××

A4××

A5××

A6××

A7××

A8××

A9××

Cr约为13%

Cr约为17%

Cr0.04%(超低碳)

Cr约为18%Ni约为8%

Cr约为18%Ni约为12%

Cr约为25%Ni约为13%

Cr约为25%Ni约为20%

Cr约为16%Ni约为25%

Cr约为15%Ni约为35%

铬锰氮不锈钢

Cr约为18%Ni约为18%

待发展

3)第二位数字表示同一焊缝金属主要化学成分组成等级中的不同牌号,对同一类型药皮焊条,可有10个牌号,按012、…9顺序排列。

4)第三位数字表示药皮类型和焊接电流种类:2表示钛钙型,交、直流两用;7表示低氢钠型,限用直流。

25  试列出常用不锈钢焊条型号和牌号的对照。

常用不锈钢焊条型号和牌号的对照,见表14

14  常用不锈钢焊条型号和牌号对照表

     

  

     

  

E0-19-10-16

E0-19-10-15

E0-19-10Nb-16

E0-19-10Nb-15

E00-19-10-16

A102

A107

A132

A137

A002

E00-18-12Mo2-16

E0-18-12Mo2Nb-16

E0-19-13Mo3-16

E0-18-12Mo2-16

E0-18-12Mo2-16

A022

A212

A242

A202

A207

26  试述低温钢焊条型号的编制方法。

低合金钢焊条分为含MnVA1Ti低合金钢和含Ni钢两种系列,现有GB/T51181995《低合金钢焊条》和机械工业部部颁标准JB283579《低温钢焊条》两种。前者仅是含Ni钢系列焊条。因此,低温钢焊条型号的表示方法也有两种,一种是根据GB/T51181995表示;另一种是根据JB283579表示。

低温钢焊条型号编制方法:

1)字母“TW”表示低温钢焊条。

2TW后和短划前的数字表示试验温度系列:—40,—70、—100、—196

3)短划后数字表示药皮类别及焊接电流种类。

4)短划后的化学元素符号表示熔敷金属所含重量合金元素。

5)焊缝金属状态和冲击试验验收指标等级用下列符号表示:

W——焊缝金属为焊态

SR——焊缝金属为消除应力热处理状态

P——冲击试验验收指标为普通级

G——冲击试验验收指标为高级

当焊态和热处理状态均能满足P级或G级要求是坷省略WSR符号,否则应分别标记在焊条型号最后,并以短划与化学符号隔开。

27  试述低温钢焊条牌号的编制方法。

低温钢焊条牌号的编制方法如下:

1)字母“W”表示低温钢焊条。

2)第一、第二位数字表示低温钢焊条工作温度等级,见表15

15  低温钢焊条工作温度等级             

焊条牌号

W70×

W90×

W10×

W19×

W25×

工作温度等级(℃)

70

90

100

196

253

3)第三位数字表示药皮类型和焊接电流种类。

28  试述堆焊焊条牌号的编制方法。

堆焊焊条牌号的编制方法如下:

1)字母“D”表示堆焊焊条。

2)第一位数字表示堆焊焊条的用途、组织或焊缝金属主要成分,见表16

16  堆焊焊条的用途、组织或焊缝金属主要成分

 

用途、组织或焊缝金属主要成分

 

用途、组织或焊缝金属主要成分

D0××

D1××

D2××

D3××

D4××

不规定

普通常温

普通常温用及常温高锰钢

刀具及工具用

刀具及工具用

D5××

D6××

D7××

D8××

D9××

阀门用

合金铸铁用

碳化钨型

钴基合金

待发展

3)牌号第二位数字表示同一用途、组织或焊缝金属主要成分中的不同牌号。对同一药类型的堆焊焊条,按0129顺序排列。

4)牌号第三位数字表示药皮类型和焊接电源种类:2表示钛钙型,交、直流两用;7表示低氢钠型,限用直流。

29  试述铸铁焊条牌号的编制方法。

铸铁焊条牌号的编制方法如下:

1)字母“Z”表示铸铁焊条。

2)牌号第一位数字表示焊缝金属主要化学成分组成类型,见表17

17  铸铁焊条焊缝金属主要化学成分组成类型

 

焊缝金属主要成分

 

焊缝金属主要成分

Z1××

Z2××

Z3××

Z4××

铸铁或高钒钢

铸铁(包括球墨铸铁)

纯镍

镍铁

Z5××

Z6××

Z7××

 

镍铜

铜铁

待发展

3)牌号第二位数字表示同一焊缝金属主要化学成分组成类型中不同牌号。对同一药皮类型焊条,可有10个牌号,按0129顺序排列。

4)牌号第三位数字表示药皮类型及焊接电源种类

30  试述特殊用途焊条牌号的编制方法。

特殊用途焊条牌号的编制方法如下:

1)字母“TS”表示特殊用途的焊条。

2)牌号第一位数字表示焊条用途,见表18

18  特殊用途焊条牌号

 

     

 

     

TS2××

TS3××

TS4××

水下焊接用

水下切割用

铸铁件焊补前开坡口用

TS5××

TS6××

TS7××

电渣焊用管状焊条

铁锰铝焊条

高硫堆焊焊条

3)牌号第二位数字表示同一用途的不同牌号。对同一药皮类型焊条可有10种牌号,按0129顺序排列。

4)牌号第三位数字表示药皮类型及焊接电源种类。

31  试述焊条烘干的目的。

焊条在储存、运输期间药皮会吸潮,使药皮中的水分增加。焊条使用前进行烘干的作用就是降低药此中的含水量,其目的是:

1)减少焊接过程中的飞溅,使焊接电弧能够稳定地燃烧。

2)防止在焊缝中产生气孔。

3)防止产生在焊接某些低合金钢时由氢引起的延迟裂纹。

根据JB322383《焊条质量管理规程》的规定,酸性焊条烘干的温度为75150℃时间为12h。酸性焊条由于对水分产生气孔的敏感性不大,所以烘干温度相对要低一些。碱性焊条过高的烘干温度也是不合适的:一是浪费能源;其次是当烘干温度超过500时,药皮中的某些成分(如CaCO3)就要发生分解,起不到应有的保护作用。

32  焊条烘干时要注意哪些事项?

焊条烘干时应注意如下事项:

1)低氢型焊条在常温下超过4h时,应重新烘干。重复烘干次数不宜超过3次。

2)烘干焊条时,禁止将焊条突然放进高温炉内,或从高温炉中突然取出冷却,防止焊条因骤冷骤热而发生的药皮开裂现象。

3)焊条烘干时应作记录,记录上应有牌号、批号、温度、时间等内容。

4)在焊条烘干期间,应有专门负责的技术人员,负责对操作过程进行检查和核对,对每批焊条不得少于一次,并在操作记录上签名。

5)烘干焊条时,焊条不应成垛或成捆地堆放,应铺放成层状,每层焊条堆放不能太厚(一般为13层),避免焊条烘干时受热不均和潮气不易排除。

6)露天操作时,必须将焊条妥善保管,不允许露天存放,应在低温烘箱中恒温保存,否则次日使用前还要重新烘干。

33  对焊条的工艺性能有什么要求?

对焊条的工艺性能有如下要求:

1)易引燃电弧,断火后再引弧也十分方便,焊接过程中电弧能平稳地燃烧。

2)焊接过程中药皮能均匀地熔化,无成块脱落现象,药皮前端形成的套筒不应妨碍焊芯均匀熔化。

3)焊接过程中不应有过多的烟雾或过大、过多的飞溅。

4)熔渣流动性良好,能均匀地覆盖住焊缝,焊缝外表成形正常,焊渣清除容易。

5)焊条在说明书规定的电流范围内施焊,药皮无严重发红、无生成气孔的现象。

6)焊缝金属不允许存在裂纹、密集或连续的气孔和夹渣。

34  焊条作用前如何进行药皮的质量及强度检验?

1)焊条药皮应均匀、紧密地包覆在焊芯周围,整个焊条药皮上不应有影响焊接质量的裂纹、气泡、杂质及剥落等缺陷存在。

2)焊条药皮应具有足够的强度。检验方法是将受检焊条置于水平位置,然后使它自由落到厚度大于14mm的水平、光滑的钢板上,见图 3。对受检焊条的破裂只允许存在焊条的两端,受检焊条的下落高度可根据焊条而定:当焊条直径<4mm时,下落高度为1m;焊条直径≥4mm时,下落高度为0.5m

35  焊条作用前如何进行偏心度检验?

焊条的偏心度应在公差的允许范围之内。若偏心度过大,焊接时会使电弧产生偏弧以及药皮成块脱落,影响焊缝质量。偏心度的计算公式为

式中  T1——焊条断面药皮层最大厚度+焊芯直径;

      T2——同一断面药皮层最小厚度+焊芯直径,见图4

焊条偏心度合格标准:直径不大于2.5mm的焊条,偏心度不应大于焊条直径的7%;直径为3.2mm4.0mm的焊条,偏心度不应大于焊条直径的55;直径不小于5.0mm的焊条,偏心度不应大于焊条直径的4%

36  试述焊条的贮存和保管方法。

焊条的贮存和保管应注意如下几点:

1)焊条必须在干燥、通风良好的室内仓库中存放。焊条贮存库内,不允许放置有害气体和腐蚀性介质,室内应保持整洁。

2)焊条应存放于室内的架子上,架子离地面的距离应不小于300mm,离墙壁的距离不小于300mm。并在寅放置干燥剂,严防焊条受潮。

3)堆放焊条时应按种类、牌号、批次、规格、入库时间分类堆放。每垛应有明确标注,避免混乱。

4)焊条在供给使用单位之后,至少在六个月内能保证继续使用。焊条的发放应做到先入库的先使用。

5)特种焊条的贮存和保管制度,应严于一般焊条,应堆放在专用仓库或指定区域内。受潮或包装损坏的焊条未经处理不许入库。

6)对于受潮、药皮变色、焊芯有锈迹的焊条须经烘干后进行质量评定,待各项性能指标能满足要求时方可入库。

7)焊条一次出库量一般不能超过两天的用量,已经出库的焊条,焊工必须保管好。

8)贮存焊条的仓库内应设置温度计、湿度计。存放碱性焊条的室内温度应不低于5,相对空气湿度应低于60%

9)存放一年以上的焊条,在发放前应重新做各种性能试验,符合要求时方可发放,否则不应出库。

37  试述焊丝的种类及镀铜焊丝的作用。

熔焊时的熔化电极称为焊丝。焊丝与焊条焊芯同属一个国家标准,根据焊件的材质不同,焊丝的种类很多,有低碳钢焊丝、合金钢焊丝、不锈钢焊丝等。

为了防止熔焊时在焊缝中产生气孔,常在焊丝外表面镀上一层防锈层——铜,这种焊丝称为镀铜焊丝。使用镀铜焊丝时焊丝表面在焊前不需再经除锈处理,因此使用方便,对于防止产生气孔效果较为显著,在埋弧焊、CO2气体保护焊中用得较多。镀铜焊丝的镀铜层很薄,微量的铜熔入焊缝中,不会引起裂纹的产生。

38  什么是焊剂?它有什么作用?

焊接时,能够熔化形成熔渣(有的也有气体),对熔化金属起保护和冶金作用的一种物质,称为焊剂,它广泛应用于埋弧焊和电渣焊中。

焊剂在焊接过程中具有下列作用:

⑴机械保护作用  焊剂熔化后形成熔渣,覆盖在熔池上,使熔池与外界空气隔离,防止空气的侵入。

⑵向熔池过渡合金元素  利用焊剂中的铁合金(非熔炼焊剂)或金属氧化物(熔炼焊剂)可以直接或通过置换反应向熔池金属过渡所需的合金元素。

⑶改善焊缝表面成形  焊剂熔化后成为熔渣覆盖在熔池表面,熔池即在熔渣的内表面进行凝固,使焊缝表面成形光滑美观。

此外,焊剂还具有防止飞溅、提高熔敷系数等作用。

39  简述焊剂按制造方法的分类。

按焊剂的制造方法可分为熔炼焊剂、烧结焊剂和粘结焊剂三大类。

⑴熔炼焊剂  将一定比例的各种配料放在炉中熔炼,经过水冷粒化、烘干、筛选而制成的一种焊剂称为熔炼焊剂。

熔炼焊剂的主要优点是化学成分均匀,可以获得性能均匀的焊缝。但由于焊剂在制造过程中有高温熔炼过程,合金元素要被氧化,所以焊剂中不能添加铁合金,只能依靠某些金属氧化物,通过置换反应过渡数量有好的合金元素。

⑵烧结焊剂  将一定比例的各种粉状配料加入适量粘结剂,混合搅拌后经高温(4001000℃烧结成块,然后粉碎、筛选而制成的一种焊剂称为烧结焊剂。

⑶粘结焊剂  将一定比例的各种粉状配料加入适量粘结剂,经混合搅拌、粒化和低温(400以下)烘干而制成的一种焊剂称为粘结焊剂,旧称为陶质焊剂。

后两种焊剂都属于非熔炼焊剂,由于没有熔炼过程,所以化学成分不均匀,因而造成焊缝性能不均匀,但若在生产中添加铁合金,便可增大焊缝金属的合金化。目前生产中广为使用的是熔炼焊剂。

40  简述焊剂按化学成分的分类。

⑴按焊剂的碱度分类  碱度是焊剂中碱性氧化物总和与酸性氧化物总和之比,其计算式为

 

CaO+CaF2+MgO+K2O+Na2O+Li2O+½MnO+FeO

碱度= ───────────────────── 

              SiO2+½A12O3+TiO2+ZrO2

 

按碱度值可将焊剂分为碱性焊剂、酸性焊剂和中性焊剂三大类,见表19

19  焊剂按碱度的分类

碱 度 值

1.5

1.0

1.01.5

   

   

   

   

⑵按焊剂的主要成分的质量分数(含量)分类  焊剂中的主要成分是SiO2MnOCaF2,按其各自的含量,可将焊剂分成高、中、低、无等几大类型,见表20

20  焊剂按主要成分含量分类

SiO2的含量

MnO的含量

CaF2的含量

焊剂类型

质量分数(%

焊剂类型

质量分数(%

焊剂类型

质量分数(%

 

 

 

30

1030

10

 

 

 

 

30

1530

215

2

 

 

 

30

1030

10

⑶按焊剂的化学性质分类

1)氧化性焊剂  含大量SiO2MnOFeO

2)弱氧化性焊剂  SiO2MnOFeO较少。

3)惰性焊剂  A12O3CaOMgOCaF2等,基本上不含SiO2MnOFeO等。

41  试述熔炼焊剂牌号的编制方法。

根据《焊接材料产品样本》中的规定,熔炼焊剂由字母HJ表示,后加三位数字组成:

1)第一位数字表示焊剂中MnO的含量,其系列编排见表21

21  熔炼焊剂牌号第一位数字系列

焊剂牌号

焊剂类型

MnO的质量分数(%

HJ1××

HJ2××

HJ3××

HJ4××

无锰

低锰

中锰

高锰

2

215

1530

30

2)第二位数字表示焊剂中SiO2CaF2的含量,其系列编排见表22

22  熔炼焊剂牌号第二位数字系列

焊剂牌号

焊剂类型

SiO2CaF2的质量分数(%

HJ×1×

HJ×2×

HJ×3×

HJ×4×

HJ×5×

HJ×6×

HJ×7×

HJ×8×

HJ×9×

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

    

SiO210CaF210

SiO21030CaF210

SiO230CaF210

SiO210CaF21030

SiO21030CaF21030

SiO230CaF21030

SiO210CaF230

SiO21030CaF230

   

3)第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号,按012、…顺序排列。

4)对同一牌号焊剂生产两种颗粒度时,在细颗粒(焊剂粒度为0.452.4mm)焊剂牌号后面加“×”字。

42  试述烧结焊剂牌号的编制方法。

根据《焊接材料产品样本》中的规定,烧结焊剂由字母SJ表示,后加三位数字组成:

1)第一位数字表示焊剂熔渣的渣系,见表23

23  烧结焊剂牌号第一位数字系列

焊剂牌号

熔渣渣系类型

主要组分范围(质量分数)(%

SJ1××

SJ2××

SJ3××

SJ4××

SJ5××

SJ6××

氟钙型

高铝型

硅钙型

硅锰型

铝钛型

其它型

CaF215CaO+MgO+MnO+CaF250SiO220

  A12O320A12O3+CaO+MgO45

  CaO+MgO+SiO260

  MnO+SiO250

  A12O3+TiO245

2)第二位、第三位数字表示同一渣系类型中的不同牌号的焊剂,按0102、…顺序排列。

43  试述HJ431焊剂的性能及用途。

HJ431是属于熔炼型的高锰、高硅焊剂,焊剂的化学成分见表24,颜色为红棕色或淡黄色,呈玻璃状颗粒,粒度为0.452.5mm,电源可交、直流两用,直流电源时采用反接。焊剂工艺性能良好,电弧稳定,焊缝鱼鳞状波纹美观,但抗锈能力一般。焊接时和熔化金属的主要化学反应如下:

        MnO+Fe=FeO+Mn

        SiO2+2Fe=2FeO+Si

        CaFe+H2O=CaO+2HF

        CaF2+2H=Ca+2HF

被还原出来的MnSi渗到焊缝金属中去,可以提高焊缝金属的力学性能,产生的HF逸出,可以减少焊缝金属的含氢量,提高抗气孔的能力。

24  HJ431的化学成分(质量分数)(%

SiO2

MnO

CaF2

MgO

CaO

A12O3

FeO

S

P

4044

3438

37

58

6

4

1.8

0.06

0.08

HJ431H08AH08MnA焊丝配合使用,可用以焊接低碳钢及低合金钢的重要构件。

44  试述SJ501焊剂的性能及用途。

SJ501是属于烧结型的酸性焊剂,焊剂的化学成分见表25。电源可交、直流两用,直流焊接时采用反接,最大焊接电流可达1200A。颜色为银白色,高速焊时具有较强的抗气孔能力,对少量的铁锈膜及高温氧化膜不敏感,配合H08AH08MnA焊丝可用来焊接低碳钢及某些低合金钢结构,可用于多丝快速焊,特别适于双面单道焊。

25  SJ501的化学成分(质量分数)(%

SiO2+TiO2

A12O3+MnO

CaF2

30

55

5

45  试述常用焊剂与焊丝的匹配及用途。

常用焊剂与焊丝的匹配及用途,见表26

26  常用焊剂与焊丝的匹配及用途

焊剂牌号

     

焊剂颗粒度(mm)

焊接电源

HJ130

HJ131

HJ150

HJ172

HJ173

HJ230

HJ250

HJ251

HJ260

HJ330

HJ350

 

HJ430

HJ431

HJ432

HJ433

SJ101

 

 

SJ301

 

SJ401

SJ501

SJ502

H10Mn2

Ni基焊丝

2Cr133Cr2W8

相应钢种焊丝

相应钢种焊丝

H08MnAH10Mn2

相应钢种焊丝

Cr-Mo钢焊丝

不锈钢焊丝

H08MnAH10Mn2

Mn-MoMn-Si及含Ni高强钢用焊丝

H08AH08MnA

H08AH08MnA

H08A

H08A

H08MnAH08Mn

MoAH08Mn2MoA

H10Mn2

H08MnAH08Mn

MoAH10Mn2

H08A

H08AH08MnA

H08A

低碳钢,低合金钢

Ni基合金

轧辊堆焊

Cr铁素体钢

Mn-A1高合金钢

低碳钢,低合金钢

低合金高强钢

珠光体耐热钢

不锈钢,轧辊堆焊

低碳钢及低合金钢的重要结构

低合金高强钢的重要构件

 

低碳钢及低合金钢重要构件

低碳钢及低合金钢重要构件

低碳钢及低合金钢重要构件(薄板)

低碳钢

低合金钢

 

 

结构钢

 

低碳钢,低合金钢

低碳钢,低合金钢

重要低碳钢及低合金钢构件

0.452.5

0.32

0.452.5

0.32

0.252.5

0.452.5

0.32

0.32

0.32

0.452.5

0.452.5

0.21.4

0.452.5

0.452.5

0.21.4

0.452.5

0.32

 

 

0.32

 

0.32

0.32

0.31.4

交、直流

交、直流

直流

直流

直流

交、直流

直流

直流

直流

交、直流

交、直流

 

交、直流

交、直流

交、直流

交、直流

交、直流

 

 

交、直流

 

交、直流

交、直流

交、直流

46  使用焊剂时应注意哪些事项?

使用焊剂时应注意如下事项:

1)焊剂应放在干燥的库房内,库房内应装有去湿机,控制室内湿度,防止焊剂受潮,影响焊接质量。

2)焊剂使用前应按说明书所规定的参数进行烘焙,通常在250300烘焙2h

3)普通颗粒度的焊剂粒度为1.62.5mm以及1.4mm以下的细粒不得大于5%2.3mm以上的粗粒不得大于2%;细颗粒度的焊剂粒度为0.452.5mm0.25mm以下的细粒不得大于5%2.5mm以上的粗粒不得大于2%

4)为防止产生气孔,焊前接缝处及其附近20mm的焊件表面应清除铁锈、油污、水分等杂质。

5)使用回收的焊剂,应过筛清除渣壳、碎粉及其它杂物,与新焊剂混匀后使用。

6)如条件许可时,应采用直流电源进行施焊。

47  试述钨极气体保护焊用电极种类及其特点。

钨的熔点(3410)及沸点(5000)均很高,适合作为不熔化电极。常用的钨极材料有纯钨极、钍钨极和铈钨极三种,其牌号、化学成分和特点,见表27,其中纯钨极在生产中已基本不使用。

27  钨极种类及特点

钨极牌号

化学成分(质量分数)(%

   

W

ThO2

CeO

SiO

Fe2O3+

A12O3

MO

CaO

钨极

W1

99.92

0.03

0.03

0.01

0.01

熔点和沸点都很高,缺点是要求空载电压较高,承载电流能力较小

W2

99.85

(总含量不大于0.15)

钍钨极

WTh-10

余量

1.0

1.40

0.06

0.02

0.01

0.01

加入了ThO2,可降低空载电压,改善引弧稳弧性能,增大许用电流范围,但有微量放射性

WTh-10

余量

1.5

2.0

0.06

0.02

0.01

0.01

铈钨极

WCe-20

余量

2.0

0.06

0.02

0.01

0.01

加入了CeO,比钍钨极更易引弧,钨极损耗更小,放射性剂量也低得多,推荐使用

48  试述惰性气体保护焊常用保护气体的性质及特点。

惰性气体保护焊用保护气体有氩、氦、氩-氦混合气体和氩-氢混合气体。

⑴氩气  氩气是惰性气体,具有高温下不分解又不与焊缝金属起化学反应的特性,密度比空气大37%,使用时不易漂浮失散,所以是一种理想的保护气体。氩气是分馏液态空气时的副产品,常含有一定数量的氧、氮、二氧化碳及水分,直接影响焊缝质量。因此,使用氩气的纯度应大于99.95%以上。

⑵氦气  属惰性气体,但与氩气相比,性质有较大差异。

1)在氦气中容易引弧,电弧稳定而柔和,氩气则较差。

2)同样电流和弧长,氦弧的电压明显比氩弧高,所以氦弧的温度高,发热大且集中,是氦弧焊的最大优点。在同等条件下,钨极氦弧焊的焊接速度比钨极氩弧焊快30%40%,且可获得熔深较大的窄焊道,热影响区也明显减小。

3)氦气的密度大,易形成良好的保护罩。为了获得同样的保护效果,氦气流量必须比氩气大12倍。

但由于氦气价格昂贵,目前应用还很有限。

⑶氩-氦混合气体  氩气电弧稳定柔和,阴极清理作用好;氦气电弧发热量大且集中,具有较大的熔深。采用氩-氦混合气体可同时具有两者的优点,一般混合气体体积比例是氦75%80%加氩25%20%

⑷氩-氢混合气体  氩气中添加氢气可提高电弧电压,从而可提高电弧热功率,增加熔透,并且防止焊缝产生咬边,抑制CO气孔的作用。氩-氢混合气体的应用只限于焊接不锈钢、镍基合金和镍-铜合金,因为氢在一定含量范围内对这些材料不会引起有害的冶金影响。常用的成分是Ar+H215%,用以焊接厚度为1.6mm以下的不锈钢对接接头,焊接速度可比用纯氩气时快50%

 

 
 
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