焊接 攻略
药芯焊丝选用
不迷茫！
PART 01
碳钢及低合金高强钢用药芯焊丝的选用
表1 各类药芯焊丝的特性
金属粉型药芯焊丝被评为“代替实心焊丝的焊接材料”，它既有渣量少等实心焊丝的优点，又有熔敷速度高、电弧柔软、焊接工艺性好等熔渣型药芯焊丝的优点。随着对提高产品质量、降低生产成本、改善劳动环境以及提高劳动生产率的要求日益加强，金属粉型药芯焊丝将得到更快、更大的发展。
药芯焊丝，其渣系对焊缝金属扩散氢含量及低温冲击韧性的影响，都不如焊条。无论哪种类型的药芯焊丝，其扩散氢含量都可达到15mL/100g以下的控氢要求，而碱性药芯焊丝的扩散氢含量通常都在5mL/100g以下。对于焊条，焊缝金属抗拉强度大于540MPa时，必须选用低氢型药皮，而对于药芯焊丝，抗拉强度在850MPa时，仍可选用钛型渣系。
表2 碳钢药芯焊丝的化学成分、力学性能及用途
近年来，随着长输管线向着高强度、大口径、厚壁化的方向发展，传统的焊条电弧焊已逐渐被半自动焊和自动焊方法所代替，其中以采用自保护药芯焊丝的半自动焊发展最为迅速。
表3 低合金高强钢药芯焊丝的化学成分、力学性能及用途
PART 02
耐热钢药芯焊丝的选用
Cr-Mo耐热钢药芯焊丝的选择，首先要保证焊缝的化学成分和力学性能与母材尽量一致，使焊缝金属在工作温度下，具有良好的抗氧化、抗气体介质腐蚀能力和一定的高温强度。如果焊缝金属与母材化学成分相差太大，高温长期使用后，接头中某些元素会发生扩散现象(如碳在熔合线附近的扩散)，使接头高温性能下降。其次，应考虑材料的焊接性，避免选用杂质含量较高或强度较高的药芯焊丝。Cr、Mo耐热钢焊锋的含碳量一般控制在0.07%~0.12%，含碳量过低会降低焊缝的高温强度，含碳量太高又易出现焊缝结晶裂纹。近年来开发了超低碳(C≤0.05%)的Cr-Mo耐热钢药芯焊丝(如E500T5-B2L、E600T1-B3L药芯焊丝等)，这主要是为了提高焊缝抗裂性能，以便降低焊接预热温度，甚至不预热。
表4 耐热钢药芯焊丝的化学成分、力学性能及用途
PART 03
低温钢用药芯焊丝的选用
表5 低温钢焊接用药芯焊丝熔敷金属的化学成分、力学性能和用途
低温钢是指工作温度在-269~-20℃的工程结构用钢。目前由于能源结构的变化，越来越普遍地使用液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)、液氧(-183℃)、液氢(-252.8℃)、液氮(-195.8℃)、液氦(-269℃)和液体二氧化碳(-78.5℃)等液化气体。生产、储存、运输和使用这些液化气体的化工设备及构件也愈来愈多地在低温工况下工作。另外，寒冷地区的化工设备及其构件常常使用在低温环境中。然而，低温下使用的压力容器、管道、设备及其构件脆性断裂时有发生。因此，对低温材料的强韧性提出了更高的要求。
选择低温钢用药芯焊丝首先应考虑接头使用温度、韧性要求以及是否要进行焊后热处理等，尽量使焊缝金属的化学成分和力学性能(尤其是低温冲击韧性)与母材一致。经焊后热处理后，焊缝金属仍应具有较高的低温韧性。由于对焊缝金属的低温韧性提出了严格的要求，故低温钢用药芯焊丝均采用低氢型药芯焊丝。
在药芯焊丝的选配上，当母材为含镍低温钢时，熔敷金属大都采用与母材含Ni量相当的镍合金化，并尽量降低药芯焊丝中C、S、P等杂质含量。近年来，开发了向焊缝中添加微量Ti和B的药芯焊丝，充分利用Ti和B细化晶粒的效果，与以往采用单纯向药芯焊丝中添加Ni或Mo(或者同时添加Ni、Mo)并利用焊道重叠再热效果以确保焊缝冲击值的方法相比，加Ti和B的方法可以在不受后续焊道影响的条件下，保证焊缝结晶的本质细粒化，从而得到稳定的高韧性焊缝。这种效果在采用大的焊接热输入进行焊接时尤为明显。
低温钢埋弧焊时，主要是考虑如何保证焊缝金属的低温韧性。可选用中性熔炼焊剂配合Mn-Mo系药芯焊丝或碱性熔炼焊剂配合含Ni药芯焊丝。目前，通常选用烧结焊剂配合Mn-Mo或含Ni焊丝。根据使用温度的不同，焊丝中可加入不同数量的Ni。使用温度越低，加入的Ni量越多。为了不使焊缝强度过高而影响低温韧性，一般当药芯焊丝含Ni低时，Mn量可适当高些;当含Ni高时，Mn量要适当降低。为了避免回火脆性，还应加入0.3%左右的Mo。当采用C-Mn系药芯焊丝时，需通过烧结焊剂向焊缝金属过渡合金元素(如Ti、B、Ni等)，以确保焊缝金属具有良好的低温韧性。
PART 04
耐磨堆焊用药芯焊丝的选用
表6 表面耐磨堆焊用药芯焊丝的堆焊金属化学成分、硬度和用途
近年来采用药芯焊丝堆焊的方法主要有三类：使用药芯焊丝的自动埋弧焊，这类药芯焊丝种类很多，弥补了实心焊丝的不足；气体保护焊药芯焊丝；自保护药芯焊丝堆焊。埋弧焊与气保焊相比，采用埋弧焊的缺点是焊前要对焊剂进行烘干，焊接过程随时要添加焊剂，并需专人去除焊渣，使堆焊人力、物力、财力投入很大，另外因焊渣影响无法对工件进行强迫冷却以保持正常层间温度，致使工件可焊性受到限制。
表7 埋弧堆焊药芯焊丝堆焊金属化学成分、硬度和用途见表
采用气保药芯焊丝堆焊可消除上述不足，不仅性能可靠，不易引起母材开裂变形，还可实现自动化，同时也具有人工操作所不及的高效率，能适应高质量、高效率的堆焊修复要求，所以熔化极气保护焊得到了广泛应用。
表8 耐磨堆焊系列药芯焊丝(自保护堆焊焊丝)堆焊金属化学成分、硬度和用途
表9 耐磨焊系列药芯焊丝(喷涂系列药芯焊丝)堆焊金属化学成分、硬度和用途
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