焊材管理.docx

1、焊材管理焊材管理1、焊条的吸湿及干燥1.1前言焊条从制造，经交货搬运迄使用为止，须经过一个月、二个月甚至一年以上。像这种情形，若焊条能控制在吸湿的规定范围内则不致发生问题。其吸湿是依焊条储存时之包装状态、周围环境、期间之程度而异。一旦于高温多湿的场所长时间的储存，则焊条会受潮造成其功能无法发挥。焊条是由芯线与被覆剂所构成的，但吸湿的机构很复杂。所谓吸湿是因一部份的溶剂与其粘着剂的种类或量而定。因此，受到焊条被覆系统、吸湿速度、吸湿量而改变。一旦使用受潮严重的焊条，不但不好用，焊接部分也会产生龟裂，甚至会发生大的事故。在使用前焊条的保管、管理，要注意不致吸湿，若吸湿则须经烘干再使用。在焊材的规范

2、中均有规定吸湿、包装及干燥之要求。再干燥温度，因焊条的系统而异，在进行再干燥时若温度过高也会造成焊接部位的缺陷。以下为焊条的吸湿、吸湿的影响、干燥等有关之说明。1.2吸湿焊条被覆剂的主要功能为：(1) 能连续而稳定的焊接之电弧稳定剂。(2) 防止氧化、氮化的气体产生剂。(3) 作业性良好之焊渣生成剂。(4) 能减少熔填金属不纯物之脱氧剂。(5) 带给熔填金属强度、韧性的合金元素。(6) 不致造成被覆剂剥落的粘着剂。等均匀混合配药，设计出兼有上述焊条的性能特征。此外，从相同的目的，以不同的制造方式制造焊条。即，低氢系焊条与非低氢系焊条，图1所示为涂装工程相同而干燥温度互异，前者400左右之高温制

3、造，而后者为150低温干燥的制造。这类如图2所示，在相同的环境下储存的焊条，吸湿完全不同。低氢系焊条，就是少量的吸湿，对焊接部位的影响是非常之大。图1焊条制造工程吸湿时间(hr)图2一定的环境下裸放时之吸湿(吸湿条件3080R.H)焊条的吸湿，使用容易吸收水分的溶剂或使用粘着被覆剂的水玻璃，一旦焊条置于高温多湿的地方，如图3所示会急速的吸湿，一旦在吸湿状态下使用就会产生缺陷。在台湾，湿度常有超过80，且气温在30左右其间有将近半年（510月）。在冬季时，北部容易下雨，相对湿度更高达90以上，所以焊条之管理就特别的重要。已经说明过，制造时的吸湿水份量(110去除的水分)几乎已没有，但实际上在使用

4、焊条时已经过相当一段时间，会增加吸湿性。以低氢系焊条为例，在包装原态下放置几个月后再开封，如图4所示的吸湿状态，其中被覆剂以350-1100去除的结晶水并没有增减（即350-1000能去除某些结晶水），但是110去除的水分或350去除的水分会再度吸附而增加，会导致超过低氢系含水量的极限。吸湿时间(hr)图3各种环境下不同之吸湿（低氢系）吸湿是很微妙的事情，会因焊条的放置（储存）状态而异。焊条零散的放置与置于箱内做比较，置于箱内较不易吸湿。此外，就立着置于箱中，吸湿也较慢。像这，在从事于现场（工地）焊接时，将焊条置于焊条箱（筒、桶）而携出，从吸湿观点来看，可说是非常有效的使用方法。焊条很容易吸湿

5、，所以对包装须充分的加以检讨，像低氢系焊条受吸湿的影响很大，如图6所示之实验，在5kg纸盒外加聚乙烯薄膜（收缩膜），其防湿效果最好。圖6包裝狀態吸濕的差異(低氫系)1.3吸湿的影响焊条一旦吸湿，其被覆的颜色会变成稍黑(深)。此外，相同之焊条相互敲击，无金属性高的声音（清脆），变成钝的声音（不结实声音）。像这湿气高时，对焊条极度吸湿可清楚知道，但是对于吸湿比较少的焊条，从表面观察、敲击是无法了解吸湿的程度。焊接时，电弧强、溅渣多或者于低氢系焊条焊渣形成多孔状的经验。但是，这为作业性的一部份，实际上要确认作业性的差异是很难界定，只知作业性有差异状况。一旦使用严重吸湿的焊条时，从焊接性来看恐怕会产生

6、气孔、龟裂等之缺陷问题。1.3.1对作业性的影响像在梅雨季节高温又多湿，使用零散长时间放置的焊条焊接时，保护筒会呈喇叭状膨胀，其部分还有微细的龟裂，类似有蒸气吹出的情形，这样就会有问题。一般，一旦焊条吸湿，则作业性会显现出下列的情况。(1)电弧强呈现不稳定。(2)溅渣颗粒变大且增多。(3)熔渗变深容易造成焊蚀。(4)焊渣覆盖不均，焊道波纹变粗且外观不良。(5)焊渣剥离性不良。在低氢系，焊渣内面孔洞变大，且发生的数量多。当利用长尺寸焊条做水平角焊，若发现焊接开始与焊条后半段的作业性有差异时，这可推断为焊条已吸湿。1.3.2对焊接性的影响吸湿对焊接性的影响会展现在焊道表面，甚至发生于内部，不若焊接

7、作业性能简单的判断得知。湿气在焊接高温时会产生气体更而会分解成氢气。这氢气为造成龟裂或气孔的原因。图7所示为低氢系焊条，一旦过度吸湿则有关之熔填金属产生的氢量增加，致容易诱发龟裂。低温龟裂就是这种氢所造成的。焊接部位龟裂的发生，并非只限于低氢系焊条，就是非低氢系焊条吸湿过多也有造成龟裂的趋势。图8所示为钛铁矿系焊条的耐裂性，一旦吸湿量过多则龟裂率增加。 吸湿量（）圖8吸濕量及根部龜裂率之關係(鈦鐵礦系)图7吸湿量及氢含量的范例气孔是熔融金属在凝固的过程，如氢气等气体被封闭在钢中而造成的。当使用吸湿过量的焊条焊接，则熔融金属中所产生的氢遽增，导致钢中产生气孔的机率增加。图9所示为低氢系及钛铁矿系

8、在各种吸湿水平下，吸湿与气孔发生状况的调查结果图标。一旦严重吸湿，则气孔发生的量有增多的趋势。而气孔数是以500mm试板中利用射线检查统计结果。除上述焊接缺陷外，使用吸湿焊条一方面会促进氢脆化，也容易造成银点、线状组织，所以必须使用干燥的焊条。1.4吸湿量的限制使用吸湿大的焊条会产生各种现象，而发生之缺陷已如前述。所以不可使用无法获得健全性焊道的焊条。因此，为能发挥焊条的性能，低氢系焊条、非低氢系焊条，基本上以吸湿量决定影响作业性、耐龟裂性及耐气孔性，作为再干燥的基准。这就是所谓的吸湿量极限。低氢系焊条的吸湿量限制在0.5，而熔填金属之氢含量则依JIS法、AWS A4.3或ISO 3690规定

9、测试，在AWS分别规定H4、 8及16或者ABS的H15、10及5。H4表示熔填金属重量100g，含氢量有4ml，其余类推。吸湿量与熔填金属氢含量的关系，如图10所示，一般低氢系焊条吸湿量为0.5，则熔填金属中的氢含量为4-5ml/100g，非低氢系焊条之吸湿量限制，因被覆系列而定，有2或者3。氢量圖11再乾燥溫度、時間及吸濕量的範例吸湿量(%)图10吸湿量及氢含量的关系1.5干燥从制造到焊条被使用，经相当时间的搬运，同时于大气环境中堆放。而且堆放的环境、大气条件、季节的变化都不尽相同，所以就是相同品名的焊条，吸湿的状况也互异。像低氢系焊条，就是微量的吸湿也会对焊道造成影响，所以在使用前最好都

10、经干燥比较好，就是非低氢系焊条，为能发挥焊条性能，使用前也必须干燥。说到干燥，若对温度、时间、次数等不加以注意是不合理的，焊条会因场所而招致焊接缺陷，必须注意。干燥温度高也好、低也好都会有问题。温度过高，会造成被覆剂气体产生剂或脱氧剂的分解，焊接部位除发生气孔外，也会造成韧性的降低。当然，干燥温度过低，就是在长时间是无法去除吸湿的水分。图11所示为低氢系焊条在不同干燥温度、时间与水分去除状况的调查情形，温度一低则水分无法释出。此外，吸湿水分，在其干燥温度经30分钟左右的干燥，是可以去除的，但时间再久则水分不再减少。从图中是否可以用更高温度短时间干燥的疑问。如图12所示低氢系焊条经350-600

11、之干燥，调查其作业性及熔填金属成分（Mn,Si）的结果。在高温域就是经极短时间干燥，显著地造成焊条性能的劣化。若在500经短时间干燥则不致有问题，但长时间干燥，一旦考虑干燥炉的分布，在这种温度干燥很危险。像这以不对的干燥温度，就是非低氢系可谓情形一样。焊条最适合的干燥条件如3之建议表列。一般反复干燥的次数约3次左右（参考台朔重工建议表）。焊条之使用一般以半日或一天的用量为度，拆封干燥之。此外，焊条长时间置于干燥炉内或者将电源开关切入又关掉，则被覆剂容易剥落。图12 铁粉低氢系焊条因干燥温度、时间造成作业性、化学成分之变化2.焊材的现场管理2.1前言为获得良好的焊道，基本上必须考虑焊接合理的设计

12、与正确的施工。一旦参考过去种种发生的焊接事故范例，多数为焊接施工的错误，像这为了不让事故的发生，必须进行焊接品质保证的综合管理。在一开始即充分的进行这类管理，则可获健全性、安全性及信赖性的焊接结构物。于此加以说明焊接材料的现场管理。2.2被覆手焊条焊接的被覆剂要有良好之作业性，而且要得到健全之焊接金属，须具备下述的种种作用（行为）构成之粉末原料。(1) 电弧的产生，且使电弧能容易持续的电弧稳定剂。(2) 焊接金属与大气阻隔，防止氧化、氮化的气体产生剂。(3) 进行熔填金属脱氧、精炼的脱氧剂。(4) 调整作业性的造渣剂。(5) 为满足焊接金属诸项性能的合金添加剂。(6) 给予芯线涂装上配合原料有

13、粘着（固着）强度的粘着剂（水玻璃）。因此，对应焊条的种类或目的，需选配适当这类原料的配合比率或粒度构成。2.2.1被覆剂的吸湿2被覆是由颗粒形状或大小不同之种种粉末原料所组成，致被覆内部为多孔状，其表面积以低氢系焊条为例，1g的被覆剂约4000-10000 cm ，非常的大。这是吸湿剂的代表，相当于硅凝胶(Silica gel)之1/300左右。像这被覆剂表面积的大小及多孔性之故，焊条本身就容易吸湿。若使用吸湿的焊条会导致焊接作业性的劣化、焊接金属的性能也会劣化（气孔的产生、龟裂），所以在使用前需如表1之烘干处理（可参考天泰焊条干燥一览表）。表1 标准干燥条件被覆系干燥条件吸湿量极限值（）吸湿

14、到达极限值之时间（Hr）保温条件钛铁矿系701003060分38-石灰钛矿系铁粉氧化铁系701003060分28-低氢系3003503060分0.54100150极低氢系3504003060分0.54100150 水分量（干燥减量） 100（）W=吸湿焊药的重量（g）W1=干燥后焊药的重量(g)此外，吸湿量的极限值是指被覆剂若达到该量则必须加以干燥处理所示的极限值，低氢系焊条吸湿量极限值为0.5，指利用甘油法测试熔填金属氢含量在5ml/100g以下的规定。开封取出的焊条，于各种条件下堆放，其吸湿的程度如图12所示。图中为钛铁矿系及铁粉氧化铁系焊条的范例，在相当程度之高温多湿的环境，知道很快会吸

15、湿。其次在包装原态下，保管状况有关测定情形的说明。 图12 周围环境及吸湿量的关系图13所示为焊条在包装原态下经过一年理想条件于仓库保管时之实际范例。其吸湿量与开封状态做比较，就显得特别的低。但是，一旦预测实际状况，说不定任何时间都无法达到理想状态之储存，考虑储存状况、包装材料的破损、高温多湿环境保管等等，更而考虑到吸湿的增加，有关于长期储存的材料，使用前必须依规定做再干燥处理。2.2.2在库中的管理焊条之采购，一般是无法在到料时立即使用，实际上都会在进库储存一段时间后才会使用。若储存良好则吸湿进行较缓慢。以下为焊条储存时应注意的事项。(1) 不致受到雨水打入之屋内保管。(2) 储存的场所避免

16、高温多湿，通风要良好。且场所较外界的温度高约5，以防止水分凝结。(3) 避免受海风、亚硫酸气体等会导致生锈之环境。(4) 不要直接置于地板上，堆置于木制的栈板上。此外，不与墙壁密接，须保留间隙供空气流通。(5) 应避免堆积过重，否则会导致包装材料之破损，为吸湿的原因。此外，有关于储存、搬运之一般注意事项举例如下：(6) 储存时依被覆系统、品名及尺寸分别整理堆放。(7) 在仓库内堆积时，要考虑入库时间比较久的焊条能先出库。(8) 在入、出库作业时，须于库存单据内记入必要事项。(9) 避免下雨时于屋外搬运，若无法避免，须加防水帆布遮盖。(10 )为防止包装及被覆剂受冲击而破损，须置于箱内并严禁用摔

17、的。(11)利用车辆搬运时，须堆好固定不要偏斜避免倾倒。2.2.3吸湿对焊接作业性及焊接性的影响(1) 低氢系焊条低氢系焊条熔填金属的扩散性氢含量低，所以多应用于厚板或高张力钢板、低合金钢的焊接以防止因氢导致之延迟龟裂。高张力钢焊接接头之焊接龟裂的敏感性，已知受钢板的化学成分、板厚或者拘束度及熔填金属扩散性氢含量等三个要素的影响。在WES-3002，焊接龟裂的敏感性指数(Pc）及这三要素间有如式(1)之关系，Pc大至相当程度则龟裂敏感性度变高。Pc=Pcm+H/60+t/600.(1)其中Pc：龟裂敏感性指数Pcm：焊接龟裂敏感性成分（组成）Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni

18、/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5BH:扩散性氢含量（JIS急冷法），ml/100gt:板厚，mm因此，若扩散氢含量低至某一程度则可谓耐龟裂性良好。图14所示为低氢系焊条吸湿相对地表现于扩散氢含量增加，所以必须对吸湿严格的控制。此外，扩散性氢含量（甘油法）以5ml/100g为目标上限值（水银法约10ml/100g），而被覆剂的吸湿水分含量的极限值考虑约0.5较妥当。图14 吸湿水分及扩散性氢含量的关系 关于作业性，吸湿水分量在0.5以上则溅渣增加，电弧也不稳定。此外有关60kg或80kg级高张力钢为防止氢龟裂其容许的吸湿量要比50kg高张力钢更低，使用前更要再干燥。(2) 非低氢系焊

19、条非低氢系焊条其扩散性氢含量约25-30 cc/100g，比低氢系焊条高，对构件焊接有氢延迟龟裂顾虑时，通常是不选用。为此，不需要考虑因吸湿耐龟裂性的劣化，但吸湿水分会表现于焊接作业性或机械性能的劣化。表2所示为钛铁矿系焊条吸湿及焊接作业性的关系，但吸湿在3以上则渣的覆盖不稳定，除焊道外观劣化外，电弧不稳定、溅渣增加，会造成焊接作业性的劣化。表2 E4301(4)的吸湿及焊接作业性(1)平焊、平板、直行焊道 170Amp项 目1001hr再 干吸湿水分量(%)1.31.82.93.34.8焊渣收缩焊道的外观溅渣熔渗电弧的稳定稍深稍深稍深稍深稍深(2)水平角焊 170Amp焊渣收缩焊道的外观焊蚀

20、焊道形状等脚性溅渣熔渗焊渣的剥离稍深稍深稍深稍深稍深(3)立角焊 145Amp电弧的稳定性熔坑的稳定性熔渗溅渣焊蚀焊道形状焊道的外观渣的流动稍深稍深稍深稍深稍浅注）取样依再干燥作基准优. 稍优. 普通. 稍劣. 劣.2.3气遮护用实心焊线2.3.1实心焊线内有加防锈纸、聚乙烯等包装，外加瓦楞纸盒或桶装等，多数之实心焊线为防锈及导电的考虑，进行镀铜处理。但是焊线储存于湿度高的地方或淋雨的地方，容易生锈，一旦焊线生锈会影响送线性及导电性，致焊接条件不稳定易生缺陷，且降低效率。更于非铁系的焊线，锈或表面变质，会显著地产生焊接缺陷或性能的劣化，所以对焊线外部的环境需充分的管理。2.3.2库房焊线的管理

21、在手焊条所示注意事项加上焊线不得乱摔或碰撞，否则会导致塑料制的线轴(Spool)破裂而造成线松散。2.4包药焊线2.4.1包药焊线的种类及概要包药焊线，是在金属钢带内包入粉末状的焊药，再抽制成所需的线径1.24.8mm。其包入的焊药，依焊法或目的而异，但以脱氧剂、电弧稳定剂、合金添加剂、造渣剂、气体产生剂等与金属成分两种为主体。一般在焊线表面不进行电镀，但是考虑防锈及改善焊嘴导电性或焊线的送线性，需做适当的表面处理。2.4.2焊线的管理有关于包药焊线的吸湿，放置时间及焊线吸湿量的关系如图15、图16所示。其结果与手焊条比较，是比较不容易吸湿。这可由下述的理由加以考虑。(1) 在包药焊线用的焊药

22、，并不使用手焊条富吸湿性粘着剂的水玻璃。(2) 焊药原料的粒度，一般粗而表面积小。(3) 为利用金属钢带包覆焊药，焊药不易与吸湿氛围气体直接接触。但是焊线过度的吸湿，其焊接作业性或焊接金属的机械性质会劣化，扩散性氢含量增加，与其它焊材一样会产生凹坑、气孔等之缺陷。关于包药焊线，放置时间与扩散性氢含量的范围如图17、图18所示。包药焊线比手焊条不易吸湿，在管理上也不能疏忽，必须考虑与其它的焊材作约略相同之管理。还有，使用碳钢带的焊线，为防止生锈表面进行bluing处理等，但一旦沾了水或在高温多湿的环境下长时间的堆放，会生锈为造成送线性不良及扩散性氢含量增加的原因。所以对锈及吸湿有关问题的管理，仍

23、然非常的重要。2.4.3 保管上的管理包药焊线也在MAG焊接、自遮护焊接以外的焊法中使用，且适用的钢种也很多。为此，焊线的分装、包装等也有多种形式。因制造厂家之不同而稍有差异，但卷取形状有线轴、成卷及桶装。无论那一种，在设计包装时要考虑搬运及保管时不会碰损或者吸湿、防锈等，除要避免随便乱放处理外，领用之焊线要尽快用完。以下为包药焊线保管上应注意事项：注意捆包不破损搬运及保管时，不长时间堆放于高温多湿的环境保管的地方不得有高温或造成表面变质的气体(如SO2等)不得造成成卷、线轴等变形致无法安装情形计划先进先出，开封后要尽快使用完要明确分别焊线种类，以防止误用2.5潜弧焊接用焊药2.5.1潜弧焊药

24、大分类成熔融型、烧成型（低温烧结）及烧结型（属高温烧结）三种。熔融型焊药是把原料以1300以上的高温熔解，冷却后粉碎、调整至必要的粒度，所以一般具有玻璃之光泽。烧成及烧结型焊药与手焊条一样，在粉末状的焊药原料或合金剂配药后添加粘结剂造粒，是以比较低的温度烧固的东西。2.5.2焊药的管理熔融型焊药为玻璃质，焊药本身并不吸湿，但是在焊药的表面会附着水分。图19为纸袋包装原态进行试验的结果，图20为焊药开封后经250，2小时之干燥后进行吸湿试验情形。一般在大气环境下不易吸湿，但考虑厚板或高张力钢的焊接为防止氢龟裂，经常时间的放置，使用时必须再干燥。烧成（结）型焊药，与焊条的焊药一样，颗粒本身为多孔性

25、致容易吸湿。图21所示为装入铁桶原态保管时吸湿水分量的情形，但是装入铁桶内的焊药几乎不吸湿。但是在开罐后，如图22所示容易吸湿。一旦吸湿容易造成缺陷，而缺陷发生的前兆是焊渣内面会形成多孔状。一旦更加吸湿，则会在焊道表面会产生人字形凸起焊道或麻点，最终发生成为凹坑。2.5.3焊药的再干燥烧成型的焊药，避免影响焊接作业性或者焊接金属扩散性氢含量，吸湿水分须抑制在0.5以下，另一方面熔融型焊药不易吸湿，但为能获得健全的焊道，希依表3所建议的条件实施再干燥处理。圖22燒成型銲藥吸濕曲線範例表3潜弧焊药再干燥条件焊药种类干燥温度（）干燥时间（分）熔融型焊药（玻璃状）15035060熔融型焊药（软石状）2

26、0035060烧成型焊药20035060注：与焊材制造厂商建议干燥温度有不同之情形。在干燥时，焊药厚度在30mm以下。3.焊材干燥处理建议资料(1)表4天泰焊条再干燥条件一览表钢种别被覆系统本公司产品名称水分温度时间软钢用钛铁矿系E-10,EL-10,E-203%701003060分盐基钛矿系F-03,F-432%701003060分高纤维系TC-10,TC-11,TC-70A1,TC-71A16%70803060分高氧化钛系R-13,R-13D,TR-133%701003060分低氢系TL-460.6%30035060分铁粉化氧化铁系TL-27L2%1001503060分不定型系R-263%

27、701003060分高张力钢用低氢系TL-50,TLF-50,TL-50U,TL-507,TL-50D,TL-51D,TLH-50, TL-5010.6%3003503060分TL-600.2%3003503060分TL-80,TL-62N, TL-100, TL-110,TL-1200.15%3003503060分铁粉低氢系TL-508,TLH-508,TL-5810.6%3003503060分TL-128,TL-108M,TL-118M0.15%3003503060分铁粉高氧化钛系T-23,T-24,T-25,TL-56,TL-566,TL-56L2%1502003060分耐热钢用低氢系T

28、L-76,TL-76A10.4%35040060分TL-86B1,TL-86B2 ,TS-502 ,TS-5050.2%35040060分TL-96,TL-96B30.15%35040060分铁粉低氢系TL-78A10.4%35040060分TL-88B1,TL-88B20.2%35040060分TL-98B30.15%35040060分耐候钢用低氢系TAC-160.4%35040060分TAC-600.2%35040060分盐基钛矿系TAC-032%8012060分低温钢用低氢系TN-1,TN-2,TN-3,TN-50.2%35040060分铁粉低氢系TN-18,TN-28,TN-38,TN-580.2%35040060分不锈钢用氧化钛低氢系TS-307,TS-307HM,TS-308,TS-308H,US-308,TS-308LT,TS-308L,TS-309,TS-309L,TS-309Mo,TS-309MoL,TS-310,TS-310HC,TS-310Mo,TS-312,TS-312SB,TS-316,TS-316L,TS-316LT,TS-31