化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系列

1 焊丝选用的要点

焊丝的选择要根据被焊钢材种类、焊接部件的质量要求、焊接施工条件（板厚、坡口形状、焊接位置、焊接条件、焊后热处理及焊接操作等）、成本等综合考虑。

焊丝选用要考虑的顺序如下。

①根据被焊结构的钢种选择焊丝 对于碳钢及低合金金高强钢，主要是按“等强匹配”的原则，选择满足力学性能要求的焊丝。对于耐热钢和耐候钢，主要是侧重考虑焊缝金属与母材化学成分的一致或相似，以满足对耐热性和耐腐蚀性等方面的要求。

②根据被焊部件的质量要求（特别是冲击韧性）选择焊丝 与焊接条件、坡口形状、保护气体混合比等工艺条件有关，要在确保焊接接头性能的前提下，选择达到最大焊接效率及降低焊接成本的焊接材料。

③根据现场焊接位置 对应于被焊工件的板厚选择所使用的焊丝直径，确定所使用的电流值，参考各生产厂的产品介绍资料及使用经验，选择适合于焊接位置及使用电流的焊丝牌号。

焊接工艺性能包括电弧稳定性、飞溅颗粒大小及数量、脱渣性、焊缝外观与形状等。对于碳钢及低合金钢的焊接（特别是半自动焊），主要是根据焊接工艺性能来选择焊接方法及焊接材料。

采用实芯焊丝和药芯焊丝进行气体保护焊的焊接工艺性能的对比见表1。

表1 实芯焊丝和药芯焊丝气体保护焊的焊接工艺性能的对比

2 实芯焊丝的选用

（1）埋弧焊焊丝

焊丝和焊剂是埋弧焊的消耗材料，从碳素钢到高镍合金多种金属材料的焊接都可以选用焊丝和焊剂配合进行埋弧焊接。埋弧焊焊丝的选用既要考虑焊剂成分的影响，又要考虑母材的影响。

为了得到不同的焊缝成分和力学性能，可以采用一种焊剂（主要是熔炼焊剂）与几种焊丝配合，也可以采用一种焊丝与几种焊剂（主要是烧结焊剂）配合。

对于给定的焊接结构，应根据钢种成分、对焊缝性能的要求及焊接工艺参数的变化等进行综合分析之后，再决定所采用的焊丝和焊剂。

1）低碳钢和低合金钢用焊丝

低碳钢和低合金钢埋弧焊常用焊丝有如下三类。

①低锰焊丝（如H08A） 常配合高锰焊剂用于低碳钢及强度较低的低合金钢焊接。

②中锰焊丝（如H08MnA、H10MnSi） 主要用于低合金钢焊接，也可配合低锰焊剂用于低碳钢焊接。

③高锰焊丝（如H10Mn2、H08Mn2Si） 用于低合金钢焊接。

2）低合金高强钢用焊丝

低合金高强钢用焊丝含Mn 1%以上，含Mo 0.3%～0.8%，如H08MnMoA、

H08Mn2MoA，用于强度较高的低合金高强钢焊接。此外，根据低合金高强钢的成分及使用性能要求，还可在焊丝中加入Ni、Cr、V及RE等元素，提高焊缝性能。

强度级别590MPa级的焊缝金属多采用Mn-Mo系焊丝，如H08MnMoA、H08Mn2MoA、H10Mn2Mo等。强度级别690～780MPa级的焊缝多采用Mn-Cr-Mo系、Mn-Ni-Mo系或Mn-Ni-Cr-Mo系焊丝。当对焊缝韧性要求较高时，可采用含Ni的焊丝，如H08CrNi2MoA等。

焊接强度级别690MPa级以下的钢种时，可采用熔炼焊剂和烧结焊剂。焊接强度级别780MPa级高强度钢时，为了得到高韧性，除了选用适当的焊丝，最好采用烧结焊剂。

埋弧焊实芯焊丝的力学性能、特点和用途见表2。

表2 埋弧焊实芯焊丝的力学性能、特点和用途

3）不锈钢用焊丝

不锈钢焊接时，采用的焊丝成分要与被焊接的不锈钢成分基本一致。焊接铬不锈钢时可采用H0Cr14、H1Cr13、H1Cr17等焊丝，焊接铬、镍不锈钢时，可采用H0Cr19Ni9、H0Cr19Ni9Ti等焊丝；

焊接超低碳不锈钢时，应采用相应的超低碳焊丝，如H00Cr19Ni9等。焊剂可采用熔炼型或烧结型，要求焊剂的氧化性要小，以减少合金元素的烧损。目前国外主要采用烧结焊剂焊接不锈钢，我国仍以熔炼焊剂为主，但正在研制和推广使用烧结焊剂。

（2）气体保护焊用焊丝

1）TIG焊焊丝

TIG焊接有时不加填充焊丝，被焊母材加热熔化后直接连接起来，有时加填充焊丝。由于保护气体为纯Ar，无氧化性，焊丝熔化后成分基本不发生变化，所以焊丝成分即为焊缝成分。

也有的采用母材成分作为焊丝成分，使焊缝成分与母材一致。TIG焊时焊接线能量小，焊缝强度和塑、韧性良好，容易满足使用性能要求。

2）MIG和MAG焊丝

MIG方法主要用于焊接不锈钢等高合金钢。为了改善电弧特性，在Ar气中加入适量O2或CO2，即成为MAG方法。焊接低合金钢时，采用Ar+5%CO2可提高焊缝的抗气孔能力。

但焊接超低碳不锈钢时不能采用Ar+5%CO2混合气体，只可采用Ar+2%O2混合气体，以防止焊缝增碳。目前低合金钢的MIG焊接正在逐步被Ar+20%CO2的MAG焊接所取代。

MAG焊接时由于保护气体有一定的氧化性，应适当提高焊丝中Si、Mn脱氧元素的含量，其他成分可以与母材一致，也可以有若干差别。焊接高强钢时，焊缝中C的含量通常低于母材，Mn的含量则明显高于母材，这不仅为了脱氧，也是焊缝合金成分的要求。为了改善低温冲击韧性，焊缝中的Si含量不宜过高。

3）CO2焊焊丝

CO2不活性气体，具有较强的氧化性，因此CO2焊所用焊丝必须含有较高的Mn、Si等脱氧元素。CO2焊通常采用C-Mn-Si系焊丝，如H08MnSiA、H08Mn2SiA、H04Mn2SiTiA等。

CO2焊焊丝直径一般是：0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm、2.0mm等。焊丝直径≤1.2mm属于细丝CO2焊，焊丝直径≥1.6mm属于粗丝CO2焊。

H08Mn2SiA焊丝是一种广泛应用的CO2焊焊丝，它有较好的工艺性能，适合于焊接500MPa（50kgf/mm2）级以下的低合金钢。对于强度级别要求更高的钢种，应采用焊丝成分中含有Mo元素的H10MnSiMo等牌号的焊丝。

（3）电渣焊焊丝

电渣焊适用于中厚板和厚板焊接。电渣焊焊丝主要起填充金属和合金化的作用，

低碳钢和低合金高强钢电渣焊常用焊丝的牌号见表3。

表3 低碳钢和低合金高强钢电渣焊常用焊丝

（4）有色金属及铸铁焊丝

与焊丝型号的表示方法不同，焊丝牌号前两个字母“HS”表示有色金属及铸铁焊丝；

牌号中第一位数字表示焊丝的化学组成类型（见表4），牌号中第二、第三位数字表示同一类型焊丝的不同牌号。

表4 有色金属及铸铁焊丝的类型

1）铜及铜合金焊丝

铜及铜合金焊丝常用于焊接铜及铜合金，其中黄铜焊丝也广泛用于钎焊碳钢、铸铁及硬质合金刀具等。铜及铜合金的焊接，可以采用多种焊接方法，正确地选择填充金属，是获得优质焊缝的必要条件。用氧-乙炔气焊时应配合气焊熔剂共同使用。

铜及铜合金焊丝的类型及化学成分见表5。常用铜及铜合金焊丝的牌号、型号及用途见表6。

表5 铜及铜合金焊丝的类型及化学成分

注：杂质元素总和包括带*号的元素含量之和。

表6 常用铜及铜合金焊丝的牌号、型号及用途

2）铝及铝合金焊丝

铝及铝合金焊丝广泛应用于铝合金氩弧焊及氧-乙炔气焊时作填充材料。焊丝的选择主要根据母材的种类、对接头抗裂性能、力学性能及耐蚀性等方面的要求综合考虑。

一般情况下，焊接铝及铝合金都采用与母材成分相同或相近牌号的焊丝，这样可以获得较好的耐蚀性；但焊接热裂倾向大的热处理强化铝合金时，选择焊丝则主要从解决抗裂性入手，这时焊丝的成分应与母材差别很大。

铝及铝合金焊丝的类型及化学成分见表7。

常用铝及铝合金焊丝的万分 及用途见表8。

表7 铝及铝合金焊丝的类型及化学成分

注：除规定外，单个数值表示最大值

表8 常用铝及铝合金焊丝的成分及用途

3）铸铁焊丝

铸铁焊丝主要用于气焊焊补铸铁。由于氧-乙炔火焰温度（小于3400℃）比电弧温度（6000℃）低很多，而且热量不集中，较适于灰口铸铁薄壁铸件的焊补。

此外，气焊火焰温度低可减少球化剂的蒸发，有利于保证焊缝获得球墨铸铁组织。目前气焊用球铁焊丝主要有加稀土镁合金和钇基重稀土的两种，由于钇的沸点高，抗球化衰退能力比镁强，更有利于保证焊缝球化，故近年来应用较多。

铸铁焊丝的型号及化学成分见表9。铸铁焊补常用气焊焊丝的成分特点及用途见表10。

表9 铸铁焊丝的型号及化学成分

注：铸铁焊丝的型号（RZC×-×）及化学成分是根据GB 10044-1988制定；铸铁焊丝的牌号（HS4××）及化学成分是根据《焊接材料产品样本》编入，没有牌号的为非标准焊丝。

表10 常用铸铁气焊焊丝的成分及用途

4）堆焊焊丝

目前生产的堆焊用硬质合金焊丝主要有两类：高铬合金铸铁钉索尔玛依特）和钴基（司太立）合金。高铬合金铸铁具有良好的抗氧化性和耐气蚀性能，硬度高，耐磨性好。

而钴基合金则在650℃的高温下，亦能保持高的硬度和良好的耐蚀性能。其中低碳、低钨的韧性好；高碳、高钨的硬度高，但抗冲击能力差。

硬质合金堆焊焊丝可采用氧-乙炔、气电焊等方法堆焊，其中氧-乙炔堆焊虽然生产效率低，但设备简单，堆焊时熔深浅，母材熔化量少，堆焊质量高，因此应用较广泛。常用硬质合金堆焊焊丝的成分、特点及用途见表11。

表11 常用硬质合金堆焊焊线的成分、特点及用途

3 药芯焊丝的选用

药芯焊丝的焊接具有工艺性能好、焊缝质量好、对钢材的适应性强等优点，有着广阔的应用前景。药芯焊丝可用于焊接各种类型的钢结构，包括低碳钢、低合金高强钢、低温钢、耐热钢、不锈钢及耐磨堆焊等。

所采用的保护气体有CO2和Ar+CO2两种，前者用于普通结构，后者用于重要结构。药芯焊丝适于自动或半自动焊接，直流或交流电流均可。

（1）低碳钢及高强钢用药芯焊丝

低碳钢及高强钢用药芯焊丝的品种多、用量大，大多数为钛型渣系，焊接工艺性好，焊接生产率高，主要用于造船、桥梁、建筑、车辆制造等部门。低碳钢及低合金高强钢用药芯，焊丝品种较多（见表14），从焊缝强度级别上看，490MPa级和590MPa级的药芯焊丝已普遍使用；

从性能上看，有的侧重于工艺性能，有的侧重于焊缝力学性能和抗裂性能，有的适用于包括向下立焊在内的全位置焊，也有的专用于角焊缝。

（2）不锈钢用药芯焊丝

不锈钢药芯焊丝具有工艺性能好、力学性能稳定、生产效率高等特点，国外近年来应用于石化、压力容器、造船和工程机械等行业。目前不锈钢药芯焊丝的品种已有20余种，除铬镍系不锈钢药芯焊丝外，还有铬系不锈钢药芯焊丝。

焊丝直径有0.8mm、1.2mm、1.6mm等，可满足不锈钢薄板、中板及厚板的焊接需要。所采用的保护气体多数为CO2，也可采用Ar+（20%～50%）CO2的混合气体。

（3）耐磨堆焊用药芯焊丝

为了增加耐磨性或使金属表面获得某些特殊性能，需要从焊丝中过渡一定量的合金元素，但是焊丝因含碳量和合金元素较多，对于加工制造。随着药芯焊丝的问世，这些合金元素可加入药芯中，且加工制造方便，故采用药芯焊丝进行埋弧堆焊耐磨表面是种常用的方法，并已得到广泛应用。

此外，在烧结焊剂中加入合金元素，堆焊后也能得到相应成分的堆焊层，它与实芯或药芯焊丝相配合，可满足不同的堆焊要求。

常用的药芯焊丝CO2堆焊和药芯焊丝埋弧堆焊方法如下。

①细丝CO2药芯焊丝堆焊 焊接效率高，生产效率为手弧焊的3～4倍；而且，焊接工艺性能优良，弧稳定，飞溅小，脱渣容易，焊道成形美观。这种方法只能通过药芯焊丝过渡合金元素，多用于合金成分不太高的堆焊层。

②药芯焊丝埋弧堆焊 采用大直径（φ3.2、φ4.0）的药芯焊丝，焊接电流大，焊接生产率明显提高。当采用烧结焊剂时，还可通过焊剂过渡合金元素，使堆焊层得到更高的合金成分，其合金含量可在14%～20%之间变化，以便得到不同的使用要求。该法主要用于堆焊轧制辊、送进辊、连铸辊等耐磨耐蚀部件。

（4）自保护药芯焊丝

自保护焊丝是指不需要外加保护气体或焊剂，就可进行电弧焊，从而获得合格焊缝的焊丝。自保护药芯焊丝是把作为造渣、造气、脱氧作用的粉剂和金属粉置于钢皮之内，焊接时粉剂在电弧作用下变成熔渣和气体，起到造渣和造气保护作用，不用另加气体保护。

自保护药芯焊丝的熔敷效率明显比焊条高，野外施焊的灵活性和抗风能力优于其他气体保护焊，通常可在四级风力下施焊。因为不需要保护气体，适于野外或高空作业，故多用于安装现场和建筑工地。

自保护焊丝的焊缝金属塑、韧性，一般低于带辅助保护气体的药芯焊丝。自保护焊丝目前主要用于低碳钢焊接结构，不宜用于焊接重要结构。此外，自保护焊丝施焊时烟尘较大，在狭窄空间作业时要注意加强通风换气。