目前,大多数重要焊接结构,特别是全焊结构,如压力容器、锅炉、管道、船舶和桥梁等都是按照等强、同质的原则设计焊接接头。焊条的选用必须首先遵循这一原则。其次是接头致密性原则。第三是施工方便性原则。第四是高效低成本原则。
(1)接头等强性原则 所谓接头的等强性是指焊缝金属的力学性能等于或略高于所焊母材标准规定的最低力学性能指标,包括抗拉强度和伸长率。对于在低温下运行或承受动载荷的焊接结构,焊缝金属的V形缺口冲击吸收能量应等于或高于所焊母材标准规定的最低值。因此所选焊条熔敷金属的力学性能原则上应等于所焊母材的力学性能,包括焊态和/或焊后热处理状态,即接头在交货状态下的力学性能应基本与所焊母材相等。
对于某些轮型焊接钢结构通常按刚性准则设计,在这种情况下,焊缝金属承受的载荷仅为结构元件承载的1/3~1/4。对于这类焊接接头允许选用强度级别低于母材的焊条,以简化焊接工艺,确保接头的抗裂性,并降低生产成本。
(2)接头的同质性原则 接头的同质性主要是指焊缝金属的合金成分及其含量与所焊母材基本相同。这一原则适用于不锈钢和耐热钢焊件。因为钢材的耐蚀性、耐热性和抗氧化性取决于它的合金成分及其含量。焊接这些钢材时,为保证接头的这些性能等同于母材,就必须按同质性原则选用焊条。
(3)接头的致密性原则 接头的致密性是指接头内不存在任何不容许的焊接缺陷,如裂纹、气孔和夹渣等,这些缺陷对接头的强度和断裂性能产生重要的影响。为保证接头与母材等强,选择不易产生各种焊接缺陷的焊条是十分重要的。例如在低合金高强度钢焊接时,选用抗裂性较好的低氢型焊条,可有效地防止焊接冷裂纹的形成。再如在焊接锈蚀、污染较严重,但又难以清理干净的焊件时则应选用抗气孔性能良好的酸性药皮焊条,可避免焊缝金属中大量气孔的形成。又如因焊件结构形状特殊或施工条件所限,必须在窄坡口内施焊时,则应选用脱渣性优良的焊条,可防止接头内夹渣的形成。
在焊接结构形状复杂,厚壁刚度大以及接头拘束度高的焊件时,因焊接过程中冷却速度快,收缩应力大,易产生裂纹。对于这种接头,应选用抗裂性好,塑性韧性高的低氢型或超低氢型焊条,以确保接头的致密性。(www.daowen.com)
(4)施工方便性原则 焊条电弧焊是一种手工操作的焊接方法,不仅劳动强度大,而且焊条的操作工艺性能在很大程度上影响到焊接质量,因此在施工条件较差的情况下,应当选用操作工艺性能较好的焊条。引弧和再引弧性、电弧稳定性和脱渣性等良好的焊条有助于焊工焊制无缺陷的焊缝。
(5)高效低成本原则 焊条电弧焊与其他熔焊方法,如埋弧焊、MIG/MAG相比,其最大的缺点是焊接效率较低。不过,近年来,为提高焊条电弧焊的效率,研制出了各种高效药皮焊条,如铁粉焊条、重力焊条等。例如同类型低氢铁粉焊条(E5018)和普通低氢型焊条(E5015)相比,其熔敷率可提高30%~50%。因此在保证焊接接头性能和质量的前提下,应尽可能选用同类型的高效铁粉焊条。
在采用焊条电弧焊的焊接生产中,焊条的费用占整个生产成本的比率较大,特别是不锈钢、高合金耐热钢和其他高合金钢焊件的生产中焊条的费用更高。因此应当在保证接头性能和质量的前提下,尽量选择价格较低的焊条,并应杜绝盲目追求“高质量”、“高指标”而选用级别较高的焊条。例如在焊接一般腐蚀介质下工作的不锈钢焊件时,可以选用合金成分相同的普通不锈钢焊条,而不必选用价格较高的超低碳型或铌稳定的不锈钢焊条。
在碳钢和低合金钢焊件的焊接中,如对接头性能未提出特殊的要求,则应选用价格低的钛铁矿型焊条,不必选用钛型或钛钙型焊条,可以节省可观的焊材费用。
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