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1、焊工培训教材焊接培训教材（供学习参考）焦作市巨行特种设备有限公司 2010年5月22日第一章 电焊条第一节 焊条的组成及作用涂有药皮的供手工电弧焊用的熔化电极叫电焊条，简称焊条。它由焊芯和药皮两部分组成。通常焊条引弧端有倒角，药皮被除去一部分，露出焊芯端头。有的焊条引弧端涂有黑色引弧剂，引弧更容易。不锈钢焊条夹持端端面涂有不同颜色，以便识别焊条型号。在靠近夹持端的药皮上印有焊条牌号。一、焊芯焊条中被药皮包敷的金属丝叫焊芯。1.焊芯的作用1 作电极产生电弧。2 焊芯熔化后成为填充金属，与熔化了的母材混合形成焊缝。2.焊芯的分类及牌号 根据焊接用钢丝标准规定，专门用于制造焊芯和焊丝的钢材，可分为碳

2、素结构钢、合金结构钢、不锈钢三类。焊条钢牌号一律用汉语拼音字母H做字首，其后紧跟钢号，表示方法与优质碳素结构钢、合金钢相同。若钢号末尾注有高字（或用字母A表示），为高级优质焊条钢，含硫、磷量较低。若末尾注有“特”字（或用字母E表示），为特级焊条钢，含硫、磷均小于0.03%。H1Cr19NiTi铬镍钛不锈钢焊条钢。常用焊芯的牌号、代号及其化学成分见附录1-1。二、药皮涂敷在焊芯表面的有效成分叫药皮。它由几种或几十种成分组成。药皮的作用如下：1.稳弧作用 焊条药皮中含有稳弧物质，可保证电弧容易引燃和燃烧稳定。2.保护作用 药皮熔化时产生气体和熔渣，可隔离空气，保护熔融金额。熔渣冷却后，在焊缝表面形

3、成渣壳，可防止焊缝表面金属不被氧化并减慢焊缝的冷却速度，有利于熔池中气体逸出，减少产生气孔的可能性，并改善焊缝成形。3.冶金作用 药皮中加有脱氧剂和合金剂，通过熔渣与熔化金属的化学反应，可减少氧、硫、磷等有害杂质，使焊缝金属获得符合要求的力学性能。4.渗合金 药皮中加有铁合金，这些合金元素熔化后过渡到熔池中，可提高焊缝金属中合金元素的含量，从而改善焊缝金属的性能，通过渗合金甚至可获得性能与母材完全不同的焊缝金属，如在碳钢上堆焊不锈钢、高速钢等。5.改善焊接工艺性能 通过调整药皮成分，可改变药皮的熔点和凝固温度，使焊条末端形成套筒，产生定向气流，有利于熔滴向熔池过渡，可适应全位置焊接需要。第二节

4、 焊条的种类、型号及规格一、焊条的种类及型号根据焊条的用途可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铝及铝含金焊条、铜及铜合金焊条，铸铁焊条等，这里只介绍焊钢用的焊条。1、碳钢焊条 根据GB5177-1995碳钢焊条标准规定，这类焊条的型号，根据熔敷金属的抗拉强度，药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分。型号编制方法如下：E X1X2 X3X4 表示药皮类型及电流种类见表1-2-3，1-2-4。 表示焊接位置，详见表1-2-2。 表示熔敷金属的最低抗拉强度单位为kgf/mm2。 表示焊条。碳钢焊条包括E43和E50两个系列，分别详见表1-2-3、1-2-4。表1-2-2焊接位置（X3）

5、的意义X30或者说24焊条使用位置全位置焊平焊向下立焊平、立、横、仰船形焊例1E 43 1 5 表示焊条药皮低氢钠型，并可采用直流反接焊接 表示焊条适用于全位置焊接 表示熔敷金属抗拉强度的最小值（420MPa） 表示焊条。表1-2-3 E43系列焊条的性能焊条型号药皮类型焊接位置电流种类E4300特殊型平、立、仰、横交流或直流正、反接E4301钛铁矿型E4303钛钙型E4310高纤维钠型直流反接E4311高纤维钾型交流或直流反接E4312高钛钠型交流或直流正接E4313高钛钾型交流或直流正、反接E4315低氢钠型直流反接E4315低氢钾型交流或直流反接E4320氧化铁型船形焊交流或直流正接E4

6、322平交流或直流正、反接E4323铁粉钛钙型平、船形焊交流或直流正、反接E4324铁粉钛型E4327铁粉氧化铁型交流或直流正接E4328铁粉低氢型交流或直流反接平角焊又叫船形焊，下同。例2E 43 0 3 表示氧化钛钙型药皮，焊接电流为交流或直流 表示焊条适用于全位置 表示熔敷金属抗拉强度的最小值 表示焊条。2、低合金钢焊条 根据GB5118-1995低合金钢焊条规定，这类焊条根据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划分型号，具体表示方法如下E XX X X XX XX 表示熔敷金属的合金元素，用元素符号表示 表示熔敷金属化学成分分类代号，见表1-2-6 表示药皮类

7、型见表1-2-5 表示焊条适用位置见表1-2-2表示熔敷金属抗拉强度的最小值kgf/mm2 表示焊条表1-2-4 E50系列焊条的性焊条型号药皮类型焊接位置电流种类E5001钛铁矿型平、立、仰、横交流或直流正、反接E5002钛钙型E5010高纤维素钠型直流反接E5011高纤维素钾型交流或直接反接E5014铁粉钛型交流或直流正、反接E5015低氢钠型直流反接E5016低氢钾型交流或直流反接E5018铁粉低氢型E5024铁粉钛型平、船形焊交接或直流E5027铁粉氧化铁型交汉或直流正接E5028铁粉低氢型交流或直流反接E5048平、立、仰、立向下根据熔敷金属抗拉强度，低合金钢焊条分为50、55、60

8、、70、75、85六个系列，每个系列的焊条药皮类型见表1-2-5。表1-2-5 低合金钢焊条的药皮类型及适用焊接位置焊条型号药皮类型焊接位置电流种类E50系列熔敷金属b490MPa(50kgf/mm2)E5010-x高纤维素钢型平、立、横、仰直流反接E5011-x高纤维素钾型交流或直流反接E5015-x低氢钠型直流反接E5016-x低氢钾型交流或直流反接E5018-x铁粉低氢型E5020-x高氧化铁型船形焊交流或直流正接平交流或直流正、反接E5027-x铁粉氧化铁型船形焊交流或直流正接平交流或直流正反接E55系列熔敷金属b540MPa(55kgf/mm2)E5500-x特殊型平、立、横、仰交流

9、或直流正、反接E5503-x钛钙型E5510-x高纤维素钠型直流反接E5511-x高纤维素钾型交流或直流反接E5513-x高钛钾型交流或直流正、反接E5515-x低氢钠型直流反接E5516-x低氢钾型交流或直流反接E5518-x铁粉低氢型E60系列熔敷金属b590MPa(60kgf/mm2)E6000-x特殊型 平、立、横、仰交流或直流正、反接E6010-x高纤维素钠型直流反接E6011-x高纤维素钾型交流或直流反接E6013-x高钛钾型交流或直流正、反接E6015-x低氢钠型直流反接E6016-x低氢钾型交流或直流反接E6018-x铁粉低氢型E70系列熔敷金属b690MPa(70kgf/mm

10、2)E7010-x高纤维素钠型平、立、横、仰直流反接E7011-x高纤维素钾型交流或直流反接E7013-x高钛钾型交流或直流正、反接E7015-x低氢钠型直流反接E7016-x低氢钾型交流或直流反接E7018-x铁粉低氢型E75系列熔敷金属b740MPa(75kgf/mm2)E7515-x低氢钠型平、立、横、仰直流反接E7516-x低氢钾型交流或直流反接E7518-x铁粉低氢型E85系列熔敷金属b840MPa(85kgf/mm2)E8515-x低氢钠型平、立、横、仰直流反接E8516-x低氢钾型交流或直流反接E8518-x铁粉低氢型注：焊条型号后缀字母代表熔敷金属化学成分分类号A1，B1，B2

11、等。下同（见表1-2-6）3、不锈钢焊条 这类焊条用于焊接含铬量大于4%，含镍量小于50%的耐蚀钢或耐热钢。根据GB983-1995不锈钢焊条标准规定，这类焊条的型号根据熔敷金属的化学成分，力学性能、药皮类型和焊接电流种类划分。焊条型号编制方法如下：E XX XX XX XX XX 表示药皮类型与焊接电流 表示熔敷金属中其它合金元素及含量 表示熔敷金属中镍的含量% 表示熔敷金属中铬的含量% 表示熔敷金属含碳量见表1-2-7 表示焊条表1-2-7熔敷金属含碳量代号代号000123熔敷金属含碳量%0.040.100.150.200.45例E 1 23 13 Mo2 15 表示焊条为碱性药皮，适用于

12、反接焊接 表示熔敷金属中含钼量的近似值为2% 表示熔敷金属中含镍量的近似值为13% 表示熔敷金属中含铬量的近似值为23% 表示熔敷金属含碳量.15% 表示焊条4、堆焊焊条 这类焊条用于金属表面层的堆焊，熔敷金属在常温或高温下，具有一定程度的耐磨、耐蚀性能，使堆焊表面具有特殊性能。GB984-2001规定焊条型号根据熔敷金属化学成分及药皮类型分类，编制方法如下：ED X XX XX X X 表示药皮类型及电流种类见表1-2-10 表示焊条适用位置 细分的型号用A1，A2B1，B2表示，见表1-2-9 堆焊焊条的型号和化学成分见表1-2-9 表示见表1-2-8 表示堆焊焊条二、酸性焊条与碱性焊条尽

13、管药皮有多种类型，但根据药皮熔化后熔渣特性，只能分成酸性焊条与碱性焊条两类。这两类焊条的工艺性能，操作注意事项和焊缝质量有较大的差异，因此必须熟悉它们的特点。1、酸性焊条 酸性焊条熔渣的主要成分是酸性氧化物（如二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁等），其它在焊接过程中容易放出含氧物质，以及药皮里的有机物，分解时产生保护气体。因此烘干温度不能超过250。这类焊条氧化性较强，容易使合金元素氧化，同时电弧中的氢离子容易和氧离子结合生成氢氧根离子，可防止氢气孔，因此这类焊条对铁锈不敏感。酸性渣不能有效地清除熔池中的硫、磷等杂质，因此焊缝金属产生偏板的可能性较大，出现热裂纹的倾向较高，焊缝金属的冲击韧度较低。

14、酸性焊条突出的优点是价格较低，焊接工艺性较好，容易引弧，电弧稳定，飞溅小，对弧长不敏感，对油锈不敏感，对焊前准备要求低，而且焊缝成形好，广泛用于一般结构。这类焊条的典型牌号产品有：结422、热202、热307等。2、碱性焊条 碱性焊条熔渣的主要成分是碱性氧化物（如大理石、萤石等）和铁合金，焊接时大理石分解，产生二氧化碳气体。这类焊条的氧化性弱，对油、水、铁锈等很敏感。如果焊前工件焊接区没有清理干净，或焊条未完全烘干，容易产生气孔。但焊缝金属中合金元素较多，硫、磷等杂质较少，因此焊缝的力学性能，特别是冲击韧度较好，故这类焊条主要用于焊接重要结构。碱性焊条突出的缺点是价格稍贵，工艺性能差，引弧困难

15、，电弧稳定性差，飞溅较大，必须采用短弧焊，焊缝外形稍差，鱼磷纹较粗。必须说明一点，对同一序列的焊条，无论是酸性焊条，还是碱性焊条，它们的熔敷金属的力学性能都能满足使用要求，只是酸性焊条熔敷金属的塑性和韧性稍差，因此至今还广泛地应用。为了更好地掌握酸性焊条与碱性焊条的特点，将这两类焊条的特性对比列于表1-2-12。表1-2-12酸性焊条与碱性焊条的对比酸性焊条碱性焊条1 对水、钛锈产生气孔的敏感性不大，焊条在使用前经150200烘焙1h2 电弧稳定，可用交流或直流施焊3 焊接电流较大4 可长弧操作5 合金元素过渡效果差6 熔深较浅，焊缝成形较好7 熔渣呈玻璃状，脱渣较方便8 焊缝的常、低温冲击韧

16、度一般9 焊缝的抗裂性能较差10 焊缝的含氢量高、影响塑性11 焊接时烟尘较少1 对水、铁锈产生气孔的敏感性较大，要求焊条在使用前经300350烘焙12h2 由于药皮中含有氟化物恶化电弧稳定性，须用直流反接施焊，只有当药波中加入稳弧剂后，才可用交流两用施焊3 焊接电流较同规格的酸性焊条约小10%左右4 须短弧操作，否则易引起气孔5 合金元素过渡效果好6 熔深稍深，焊缝成形尚好容易堆高7 熔渣呈结晶状，脱渣不及酸性焊条好8 焊缝的常、低温冲击韧度较高9 焊缝的抗裂性能好10 焊缝的含氢量低11 焊接时烟尘稍多第三节 焊条的选用原则焊条的种类很多，应用范围不同，正确选用焊条，对焊接质量、劳动生产率

17、和产品成本都有影响，为了正确地选用焊条，可参考以下几个基本原则。一、等强度原则对于承受静载或一般载荷的工件或结构，通常选用抗拉强度与母材相等的焊条，这就是等强度原则。例如焊接20，Q235等低碳钢或抗拉强度在400MPa左右的钢就可以选用E43系列焊条。而焊16Mn，16Mng等抗拉强度在500MPa范围的钢，选用E50系列焊条就行了。有的人认为选用抗拉强度高的焊条焊接抗拉强度低的材料好，这个观念是错误的，通常抗拉强度高的钢材的塑性指标都较差，单纯追求焊缝金属的抗拉强度，降低了它的塑性，往往不一定有利。二、等同性原则焊接在特殊环境下工作的工件或结构，如要求耐磨、耐腐蚀、在高温或低温下具有较高的

18、力学性能，则应选用能保证熔敷金属的性能与母材相近或相近似的焊条，这就是等同性原则。如焊接不锈钢时，应选用不锈钢焊条；焊接耐热钢时应选用耐热钢焊条。三、等条件原则根据工件或焊接结构的工作条件和特点选择最多。例如焊接需承受动载或冲击载荷的工件，应选用熔敷金属冲击韧度较高的低氢型碱性焊条。反之，焊一般结构时，应选用酸性焊条。虽然选用焊条时还应考虑工地供电情况，工地设备条件，经济性及焊接效率等，但这都是比较次要的问题，应根据实际情况决定。第四节 焊条的检验和保管一、焊条的检验为确保产品质量，新进厂的焊条应进行下列检验。1.外观检验 焊条药皮表面应细腻光滑，无气孔和机械损伤，药皮无偏心，焊芯无锈蚀现象，

19、引弧端有倒角，引燃剂完好，夹持端牌号标志清晰。2.药皮强度检验 将焊条平举至离钢板1m处，松开手让焊条自由落下，如药皮无脱落现象，则药皮强度合格。3.工艺性检验 用待验焊条进行焊接试验，若引弧容易、电弧燃烧稳定、飞溅小、药皮熔化均匀、焊缝成形好、不产生气孔、裂纹、夹渣和咬边等缺陷，脱渣容易，则焊条的工艺性好。4.理化检验 焊接重要产品用的焊条，应焊正式工艺试验试板，除进行外观检验外，还要对试板进行X光探伤，取样做金相试验，化学分析及力学性能试验，所有项目都合格时，焊条才合格。当焊工对使用的焊条质量发生怀疑时，可以用下述方法鉴别焊条质量。1 将几根焊条放在手掌上滚动，若焊条互相碰撞时发出清脆的金

20、属声，则焊条药皮干燥可用；若发出低沉的沙沙声，则焊条药皮已受潮不能用。2 将焊条在焊接回路中短路数秒钟，若焊条表面出汗、出现颗粒状斑点，则焊条已受潮不能用。3 焊芯上有锈痕，则焊条已受潮不能用。4 将厚药皮焊条缓慢弯成120角，若涂料大块脱落或药皮表面无裂纹，都是受潮焊条。干燥的焊条在缓慢弯曲时，有小的脆裂声，继续弯至120，药皮受拉面出现小裂口。5 焊接时药皮成块脱落，产生大量水蒸气或有爆裂现象，说明焊条已受潮。已受潮的焊条，若药皮脱落，则应报放心。若酸性焊条受潮不严重，或焊芯上有轻微锈痕，焊接时基本上能保证质量，烘干后可以再用，但不能用来焊接重要结构。若碱性焊条焊芯上有锈痕，则不能正常使用

21、。二、焊条的贮存、保管及烘干按JB3323-1996焊条质量管理规程规定，焊条的贮存、保管和使用前的烘干要求如下：1.焊条必须存放在干燥、通风良好的室内仓库里。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.焊条应存放在架子上，架子离地面的距离应小于300mm，离墙壁距离不小于300mm，室内应放置去湿剂，严防焊条受潮。 3.焊条堆放时应按种类、牌号、批次、规格，入库时间分类堆放，每垛应有明确的标志，避免混乱。发放焊条时应遵循先进先出的原则，避免焊条存放期太长。 4.焊条在供给使用单位以后，至少在六个月之内能保证继续使用。 5.特种焊条的贮存与保管制度，应比一般焊条严格。并将

22、它们堆放在专用库房或指定区域内，受潮或包装损坏的焊条未经处理不准入库。 6.对于已受潮、药皮变色和焊芯有锈迹的焊条，须经烘干后进行质量评定。若各项性能指标都满足要求时，方可入库，否则不准入库。 7.一般焊条一次出库量不能超过两天的用量。已经出库的焊条，焊工必须保管好。 8.焊条贮存库内，应设置温度计和湿度计。低氢型焊条库内温度不低于5，空气相对湿度应低于60%。 9.存放期超过一年的焊条，发放前应重新做各种性能试验，符合要求时方可发放，否则不准发放。第二章 焊接工艺 本章讲述用手工电弧焊完成焊接接头过程中要做的全部工作，这是比较复杂和繁琐的，必须仔细考虑才能制定完整的、合理的和经济的工艺措施。

23、焊接工艺包括根据产品图技术条件选择焊接方法，坡口形式、焊接材料、焊接顺序和工艺参数、焊前是否预热，焊后是否进行热处理等。本章只讨论手工电弧焊工艺参数对焊缝成形的影响，各种位置焊缝的焊接方法等。第一节 坡口形式和焊接位置一、手工电弧焊的坡口 根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部件加工成一定几何形状，经装配后形成的沟槽称为坡口。利用机械、火焰或电弧等加工坡口的过程称为开坡口。开坡口角使电弧能深入坡口根部，保证根部焊透；便于清除熔渣获得较好的焊缝成形；还能调节焊缝金属中母材和填充金属的比例。 手工电弧焊的坡口形式应根据结构形式，工件厚度和技术要求选用，最常用的坡口形式有：I形、V形、双V形、双Y形、双

24、U形坡口带钝边等，详见GB985-88气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式标准。选择坡口形式时，在保证工件焊透的前提下，应考虑坡口的形状容易加工、焊接生产率高和焊后工件的变形尽可能小等因素。 在板厚相同时，双面坡口比单面坡口、U形坡口比V形坡口消耗焊条少，焊后产生的变形小，但U形坡口加工较困难，一般用于较重要的结构。二、手工电弧焊焊接位置 熔焊时，焊件接缝所处的空间位置称为焊接位置。按焊缝在空间位置的不同（图1-4-1）可分为： 1、平焊位置 焊缝倾角05、焊缝转角010的焊接位置称为平焊位置，如图1-4-1a所示。在平焊位置的焊接称为平焊和平角焊。 2、横焊位置 对接焊缝时的横焊位

25、置为：焊缝倾角05、焊缝转角7090，如图1-4-1b所示。角焊缝横焊位置为：焊缝倾角05、焊缝转角3055。在横焊位置进行的焊接称为横焊和横角焊，如图1-4-1c所示。 3、立焊位置 焊缝倾角8090、焊缝转角0180的焊接位置称为立焊位置。如图1-4-1d所示。在立焊位置进行的焊接称为立焊和立角焊。 4、仰焊位置 当进行对接焊缝焊接时，焊缝倾角015、焊缝转角165180的焊接位置（图1-4-1e）；当进行角焊缝焊接时，焊缝倾角015、焊缝转角115180的焊接位置，称为仰焊位置，如图1-4-1f所示。在仰焊位置进行的焊接称为仰焊和仰角焊。5、船形焊 T形、十字形和角接接头处于平焊位置进行

26、的焊接，称为船形焊，如图1-4-2所示。这种焊接位置相当于在90角V形坡口内的水平对接缝。第二节 焊接工艺参数的选择 手工电弧焊工艺参数包括：焊条种类、牌号和直径；焊接电流的种类、极性和大小；电弧电压；焊接速度；焊道层次等。选择合适的焊接工艺参数，对提高焊接质量生生产效率是十分重要的，下面分别讲述选择这些工艺参数的原则，及它们对焊缝成形的影响。一、焊条种类和牌号的选择 在第二章第二节中已经讲述了选择焊条的原则。实际工作中主要根据母材的性能，接头的刚性和工作条件选择焊条，焊一般碳钢和低合金结构钢主要是按等强度原则选择焊条的强度级别，一般结构选用酸性焊条，重要结构选用碱性焊条。二、焊接电源种类和极

27、性的选择 通常根据焊条类型决定焊接电源的种类，除低氢钠型焊条必须采用直流反接外，低氢钾型焊条可采用直流反接或交流，所有酸性焊条通常都采用交流电源焊接，但也可以用直流电源，焊厚板时用直流正接，焊薄板用直流反接。三、焊条直径的选择 为提高生产效率，应尽可能地选用直径较大的焊条。但是用直径过大的焊条焊接，容易造成未焊透或焊缝成形不良等缺陷。选用焊条直径应考虑焊件的厚度，厚度较大的焊件应选用直径较大的焊条；反之薄件应选择用直径较小的焊条，见表1-4-1。另外，焊接同样厚度的T形接头时，选用的焊条直径比对接接头用的焊条直径大些。表1-4-1焊条直径与焊件厚度的关系（mm）焊件厚度234561213焊条直

28、径23.23.244546四、焊接电流的选择 焊接电流是手工电弧焊最重要的工艺参数，也可以说是唯一的独立参数，因为焊工在操作过程中需要调节的只有焊接电流，而焊接速度和电弧电压都是由焊工控制的。焊接电流越大，熔深越大（焊缝宽度和余高变化都不大），焊条熔化快，焊接效率也高，但是，焊接电流太大时，飞溅和烟雾大，药皮易发红和脱落，而且容易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷；若焊接电流太小，则引弧困难，焊条容易粘连在工件上，电弧不稳，熔池温度低，焊缝窄而高，熔合不好，而且容易产生夹渣，未焊透等缺陷。选择焊接电流时，要考虑的因素很多，如焊条直径，药皮类型、工件厚度，接头类型，焊接位置，焊道层次等。但主要由焊条直径

29、，焊接位置和焊道层次决定的。 1、焊条直径 焊条直径越粗，熔化焊条所需的热量越大，必须增大焊接电流，每种直径的焊条都有一个最合适的电流范围，表1-4-2给出了各种直径焊条合适的焊接电流的参考值。表1-4-2各种直径焊条使用电流的参考值焊条直径(mm)1.62.02.53.24.05.05.8焊接电流(A)254040655080100130160210200270260300还可以根据选定的焊条直径用下面的经验公式计算焊接电流。I=10d式中 I焊接电流（A） d焊条直径(mm) 2、焊接位置 在平焊位置焊接时，可选择偏大些的焊接电流。横焊、立焊、仰焊位置焊接时，焊接电流应比平焊位置小10%20%。 3、焊道层次 通常焊接打底焊道时，特别是焊接单面焊双面成形的焊道时，使用的焊接电流较小，才便于操作和保证背面焊