工程建设中焊条的选择

油田产能建设工程中涉及到多种焊条。摘要:对焊条药皮的特点、成分、力学性能、工作条件和焊接材料进行了总结和分析，列出了焊条的选择要求，为正确选择和使用焊条提供了全面的说明。

关键词:焊条特性常用选择要点

焊条有很多种，每种焊条都有一定的特性和用途。由于不同的涂层类型，即使是同一种焊条也有不同的应用特性。此外，被焊件的理化性能、工作条件(结构形状和刚度)、施工条件等各不相同，要考虑生产效率和经济性等因素，这必然给焊条的选择带来一定的困难。

因此，有必要确定一些基本原则来指导焊条的选择。

在油田产能建设项目中，涉及到多种焊条。除了仔细了解各种焊条材料的成分、性能和用途外，还必须综合考虑焊接部位的情况、施工条件和焊接工艺，以便正确选择和使用焊条。

1中常用的焊条特性

1.1纤维素电极的特性

纤维素焊条药皮含有约30%的有机物，如木粉、淀粉、纤维素等。还含有适量的二氧化钛、石棉等。它被锰铁还原。

在焊接过程中，有机物分解产生大量气体来保护电弧和熔池金属，故可称为气体保护焊条。

因为依靠气体保护，造渣剂可以减少，涂层厚度变薄，焊接时电弧吹力大，熔深大，容易造渣，但飞溅较多。

该焊条适用于全位置焊接，主要用于向下立焊。目前在油田直径159 mm以上的管道工程中广泛用作打底药皮焊条。

焊接时最好使用DC电源反接极性:焊接电流尽量小，否则涂层过热，有机物提前分解，熔池保护不足，容易产生焊接缺陷。

1.2低氢型焊条特性

低氢药皮焊条不是以药皮中的主要原材料命名，而是以熔敷金属中扩散氢含量低为特征。

药皮主要含有碳酸盐、萤石等氟化物，熔渣碱度高，也称碱性药皮焊条。

造渣成分为CaO、CaF2、MgO、SiO2 _ 2、TIO2 _ 2和ZrO2 _ 2。

当制成药皮焊条时，干燥温度很高。

从而进一步去除涂层中的水分，减少氢气的来源。

低氢药皮焊条的另一个重要优点是熔敷金属的扩散氢含量很低，仅为其它类型焊条的1/5至1/10。

氢的低扩散对提高冷裂能力起着重要作用。

因此，厚或刚性结构应采用低氢焊条焊接，否则焊缝或热影响区会产生冷裂纹。随着钢种或焊缝强度的提高，氢的允许扩散量会降低。

因此，为了避免焊接冷裂纹，焊接高强度钢时应使用超低氢焊条。

包覆焊条药皮吸湿后，熔敷金属中扩散的氢量明显增加，这也是焊接冷裂纹产生的重要原因之一。

低氢焊条广泛应用于输送有毒易燃介质和油田产能建设项目中的重要结构工程；同时也是修复的首选药皮焊条。

1.3酸性焊条特性

酸性焊条的药皮成分具有强氧化性，对水和铁锈引起的气孔不敏感。药皮焊条使用前在65438±050℃下烘烤65438±0小时，纤维素药皮焊条如果不湿就不用烘干。

电弧稳定，可交流焊接，焊接电流大，可进行长电弧操作。

合金元素过渡效果差，焊缝成形良好，除氧化铁模外熔深较浅，熔渣结构呈玻璃状，便于除渣。

焊缝常温和低温冲击性能较高，但除氧化铁型外，抗裂性较差。

焊缝中氢含量高容易产生白点，影响塑性，焊接时烟尘少。

1.4碱性焊条特性

碱性焊条药皮的成分是高度可还原的，并且对由水和铁锈引起的孔隙敏感。焊条使用前在300~400℃和65438±0 ~ 2小时内烘干。

涂层中的氟化物使电弧稳定性变差，因此需要DC焊接，焊接电流相对较小，比同规格的酸性焊条小10%左右。要求短弧操作，否则容易造成气孔，合金元素过渡效果好。

焊缝成形好，容易堆积，熔深大，熔渣结构结晶，坡口第一层排渣困难，后续各层排渣容易。

焊缝常温和低温冲击性能高，抗裂性好，焊缝含氢量低，焊接时烟尘多。

2焊条的基本条件

2.1考虑焊件的机械性能和化学成分要求。

①从等强度的角度出发，选择满足力学性能要求的焊条。

或者，结合母材的可焊性，采用强度不等、韧性好的焊条，但应改变焊缝结构，满足强度和刚度相等的要求。

(2)使熔敷金属的合金成分符合或接近母材。

③当母材化学成分中碳、硫、磷等有害杂质含量较高时，应选用抗裂性和抗气孔性较强的药皮焊条，如低氢药皮焊条。

必须指出的是，对焊接构件的力学性能和化学成分的要求是不平衡的，有些焊件可能强调对强度和韧性的要求，但对化学成分的要求不一定与母材相同。例如，在选择结构钢焊条时，应首先考虑焊缝金属与母材之间的等强度或焊缝金属的高韧性；有些焊件可能强调化学成分的要求，如焊缝金属与母材化学成分的一致性结合耐热钢和不锈钢焊条的选择；有时候可能对两者都有严格的要求。因此，在选择焊条时，应分清轻重缓急，综合考虑。

2.2考虑焊件的工作条件和性能。

(1)在动载荷和冲击载荷条件下，工件不仅要求抗拉强度和屈服强度，还要求有较高的冲击韧性和塑性。

此时应选择低氢型、钛钙型或氧化铁型焊条。

②工件在腐蚀性介质中工作时，要区分介质类型、浓度、工作温度和腐蚀类型(一般腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等。)，以便选择合适的不锈钢焊条。

(3)工件在磨损条件下工作时，要区分是一般磨损还是冲击磨损，是金属间磨损还是磨粒磨损。

还应考虑是否在腐蚀性介质中工作，以选择合适的堆焊焊条。

(4)在低温或高温下工作的工件应选用能保证低温或高温下机械性能的焊条。

2.3考虑工件的结构特点、受力状态、刚度、焊接坡口准备和焊接位置。

(1)形状复杂或厚度较大的工件，由于焊缝金属在冷却收缩时产生较大的内应力，容易产生裂纹。

因此，必须使用抗裂性好的焊条，如低氢焊条、高韧性焊条或氧化铁焊条。

(2)当焊接位置不能翻转时，必须选择能进行全位置焊接的焊条。

(3)当某些焊接部位因条件限制难以清洗时，应考虑使用氧化性强，对铁锈、水垢、油污不敏感的酸性焊条，以避免气孔等缺陷。

3焊接相同钢材时的焊条选择点。

3.1机械性能和化学成分要求

对于普通结构钢，通常要求焊缝金属和母材的强度，应选用熔敷金属抗拉强度等于或略高于母材的焊条；对于合金结构钢，主要要求焊缝金属的力学性能与母材相匹配，有时合金成分与母材相同或接近；当焊接结构刚性大，接头应力高，焊缝易产生裂纹和缺陷时，可考虑比母材强度低一级的焊条。当母材中碳、硫、磷等元素含量较高时，焊缝容易产生裂纹，应选择抗裂性好的低氢焊条。

3.2焊件的使用性能和工作条件要求

对于承受动载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，还应保证焊缝金属具有较高的冲击韧性和成形性，可选用成形和韧性指数较高的低氢焊条；应根据腐蚀介质的性质和腐蚀特点选择不锈钢焊条或其他耐腐蚀焊条。在高温或低温下工作的焊件应使用相应的耐热钢或低温钢焊条。

3.3焊件的结构特点和应力状态

对于结构形状复杂、刚度大、厚度大的焊件，由于应力大，焊接过程中容易产生裂纹，应选择抗裂性好的低氢焊条；对于焊接部位难以清洗的焊件，应选用氧化性强、对锈、垢、油污不敏感的酸性焊条；对于因条件限制不能翻转的焊件，部分焊缝处于非平焊位置，应选用全位置焊接的焊条。

4施工条件和设备

当没有DC电源，且焊接结构要求使用低氢焊条时，应选用交流-DC两用低氧焊条；在狭窄或通风不良的地方，选择酸性焊条或低尘低氢焊条。

4.1操作流程性能

在满足产品性能要求的条件下，尽量选择工艺性能好的酸性焊条。

4.2经济效益

在满足使用性能和操作工艺性能的条件下，尽量选用低成本、高效率的焊条。

5结束语

综上所述，在选择焊条的过程中，我们需要考虑很多方面，选择一个合适的范围，并验证焊条的工艺性能。通过实际操作，我们可以看到焊条是否能够轻松地进行焊接操作，考察电弧发生状态下熔渣的流动性、焊接过程中熔滴的过渡、熔渣的清除程度以及焊后焊缝的外观，通过整个焊接操作的性能和实验评价，确定哪种焊条是最佳选择。

因为焊接工艺性能还受到很多因素的影响，如焊工的技术水平、焊机的性能、焊接工具、母材的性能(材质、板厚、接头类型)、焊接参数等。很难客观、准确地评价焊条的工艺性能。因此，在评价焊条的工艺性能时，还应确定焊机、焊机、其他焊接工具、试验材料和焊接参数等条件。