埋弧焊焊剂与焊丝的选配

埋弧焊剂的焊接工艺性能和化学冶金性能是决定焊缝金属化学成分和性能的主要因素之一，采用同样的焊丝和同样的焊接参数，而配用的焊剂不同，所得焊缝的性能将有很大的差别。一种焊丝可与多种焊剂合理的组合，无论是在低碳钢还是在低合金钢上都有这种合理的组合。

1  对焊剂工艺性能及质量的要求

（1）对焊剂的一般要求

a、焊剂应具有良好的冶金性能，焊接时配以适当的焊丝和合理的焊接工艺，焊缝金属应能得到适宜的化学成分和良好的力学性能（与母材相适应的强度和较高的塑性、韧性）以及较强的抗冷裂纹和热裂纹的能力。

b、焊剂应具有良好的工艺性、电弧燃烧稳定、熔渣具有适宜的熔点、黏度和表面张力。焊道与焊道间及焊道与母材间充分熔合，过渡平滑没有明显咬边，脱渣容易，焊缝表面成形良好，以及焊接过程中产生的有害气体少。

c、焊剂要有一定的颗粒度，并且应有一定的颗粒强度，以利于多次回收使用。焊剂的颗粒度分为两种：普通颗粒度焊剂的粒度为2.5～0.45mm(8～40目),用于普通埋弧焊和电渣焊；细颗粒度焊剂的粒度为1.25～0.28mm（14～60目），适用于半自动或细丝埋弧焊。其中小于规定粒度60止以下的细颗粒不大于5%，规定粒度14目以上的粗颗粒不大于2%。

d、焊剂应有较低的含水量和良好的抗潮性，出厂焊剂含水量的质量分数不得大于0.10%,焊剂在温度25℃、相对湿度70%的环境条件下,放置24h,其吸潮率不应大于0.15%。

e、焊剂中机械夹杂物（碳粒、生料、铁合金凝珠及其他杂质）的含量不得大于焊剂质量分数的0.30%；

f、焊剂应有较低的S、P含量，一般为S≤0.06%,P≤0.08%。

（2）对电渣焊用焊剂的要求

对于电渣焊用焊剂，为了使电渣过程能稳定进行并能得到良好的焊接接头，还应有以下特殊要求。

a、熔渣的电导率应适宜。若电导率过低，焊接无法进行；若电导率过高，电阻热过低，影响电渣焊过程的顺利进行。

b、熔渣的黏度应适宜。黏度过小，流动性过大，易造成熔渣和金属流失，使焊接过程中断；黏度过大、熔点过高，易形成咬边和夹渣。

c、熔渣的开始蒸发温度应合适。熔渣开始蒸发的温度取决于熔渣中最易蒸发的成分，例如氟化物的沸点低，使熔渣的开始蒸发温度降低，易产生电弧，导致电渣焊过程的稳定性降低，并易产生飞溅。

通常情况下，焊剂中的SiO2含量增多时，电导率降低，黏度增大；氟化物和TiO2增多时，电导率增大，黏度降低。

要获得高质量的焊接接头，焊剂除符合以上要求外，还必须针对不同的钢种选用合适牌号的焊剂及配用焊丝。通常主要根据被焊钢材的类别及对焊接接头性能的要求来选择焊丝，并选择适当的焊剂相配合。一般情况下，对低碳钢、低合金高强钢的焊接，应选用与母材强度相匹配的焊丝；对耐热钢、不锈钢的焊接，应选用与母材成分相匹配的焊丝；堆焊时应根据对堆焊层的技术要求、使用性能等，选择合金系统及相近成分的焊丝并选用合适的焊剂。

还应根据所焊产品的技术要求（如坡口和接头形式、焊后加工工艺等）和生产条件，选择合适的焊剂与焊丝的组合，必要时应进行焊接工艺评定，检测焊缝金属的力学性能、耐腐蚀性、抗裂性以及焊剂的工艺性能，以考核所选焊接材料是否合适。

2  低碳钢埋弧焊焊剂与焊丝的选配

选用高锰高硅低氟焊剂时，配合H08A或H08E，目前常用的为H08A+HJ431（HJ430、HJ433、HJ434）组合。焊剂中的MnO和SiO2在高温下与Fe反应，Mn和Si得以还原，过渡到焊接熔池中，冷却时起脱氧剂和合金剂的作用，保证焊缝金属的力学性能。其中HJ431与HJ430相比，电弧稳定性改善，但抗锈能力和抗气孔能力降低；HJ433含CaF2；较低、Si）2较高，有较高的熔化温度及黏度，焊缝成形好，适宜薄板的快速焊接；HJ434由于加入了TiO2，且CaO和CaF2含量略高，其抗锈能力、脱渣性更好。

选用中锰、低锰或无锰的高硅低氟焊剂时，应选配含锰较高的焊丝，才能保证在焊接过程中有足够数量的锰、硅过渡到熔池，保证焊缝脱氧和力学性能。常用的焊丝与焊剂的组合有：（H08MnA、H08Mn2、H10Mn2Si、H10Mn2）+（HJ330、HJ230、HJ130）。

近几年由于烧结焊剂的快速发展以及独特的优越性，在焊接生产中的应用逐渐扩大，如SJ301、SJ401等与焊丝H08A配合焊接低碳钢，焊缝质量优良，焊接效率高，可实现单面焊双面成形，焊缝美观，目前已在锅炉压力容器等产品上应用。常用烧结焊剂与焊丝的组合如下。

①（H08A、H08E）+（SJ401、SJ402）  SJ401抗气孔能力强，SJ402抗锈能力强，适于薄板和中厚板的焊接；其中SJ402更适于薄板的高速焊接。

②（H08A、H08E）+（SJ301、SJ302）  焊接工艺性能良好，熔渣属“短渣”性质，焊接时不下淌，适于环缝的焊接，其中SJ302的脱渣性、抗吸潮性和抗裂性更好，焊剂的消耗量低。

③（H08A、H08E、H08MnA）+（SJ501、SJ502、SJ503、SJ504）  焊接工艺性能良好，易脱渣，焊缝成形美观。其中SJ501抗气孔能力强，主要用于多丝快速焊，特别适合双面单道焊；SJ502、SJ504适于锅炉压力容器的快速焊；SJ503抗气孔能力更强，焊缝金属低温韧性好，适于中、厚板的焊接。

常用低碳钢的埋弧焊焊剂与配用焊丝见表1。

表1   常用低碳钢的埋弧焊焊剂与配用焊丝

钢   号

烧结焊剂与配用焊丝

熔炼焊剂与配用焊丝

烧结焊剂

配用焊丝

熔炼焊剂

配用焊丝

Q235（A3）

SJ401，SJ403，

SJ402（薄板、

中厚板）

H08A，

H08E

HJ431，

HJ430

H08A，H08MnA

Q255（A4）

Q275（A5）

15，20

SJ301，

SJ302，

SJ502，

SJ501，

SJ503（中厚度板）

H08A，

H08E，

H08MnA

HJ431，

HJ430，

HJ330

H08A，H08MnA

25，30

H08MnA，H10Mn2

20g，22g

H08mNa

H08mNsI，h10Mn2

10R

H08MnA

3  低合金钢埋弧焊焊剂与焊丝的选配

（1）低合金高强钢焊剂与焊丝的选配

埋弧焊焊接低合金钢时主要用于热轧正火钢。选用焊剂与焊丝时应保证焊缝金属的力学性能，应选用与母材强度相当的焊接材料，并综合考虑焊缝金属的冲击韧性、塑性及焊接接头的抗裂性。焊缝金属的强度不宜过高，通常控制在不低于或略高于母材强度，过高会导致焊缝金属的冲击韧性、塑性及焊接接头抗裂性降低。

对调质钢，为避免热影响区韧性和塑性的降低，一般不采用粗丝、大电流、多丝埋弧焊，采用陶质焊剂572F-6+HJ350的混合焊剂（其中HJ350占80%～82%），配合H18CrMoA焊丝可实现30CrMnSiNi2A的埋弧焊接。常用热轧、正火低合金钢埋弧焊焊剂与配用焊丝见表2。

表2  常用热轧、正火低合金钢埋弧焊焊剂与配用焊丝

钢    号

屈服强度

/MPa

焊    剂

配 用 焊 丝

备    注

09Mn2，

09Mn2Si，09Mn

294

HJ430，HJ431，SJ301

H08A，H08MnA

－

16Mn，

16Mn，

16MnCu，

14MnNb

343

SJ501，SJ502

H08Mn，H08MnA

用于薄板

HJ430，HJ431，SJ301

H08A

用于不开坡口对接

HJ430，HJ431，SJ301

H08MnA，H10Mn2

用于中板开坡口对接

HJ350

H10Mn2，H08MnMoA

用于厚板深坡口

15MnV，

15MnVCu

16MnNb

15MnVR

392

HJ430，HJ431

H08MnA

用于不开坡口对接

HJ430，HJ431

H10Mn2，H10MnSi

用于中板开坡口对接

HJ250，HJ350，SJ101

H08MnMoA

用于厚板深坡口

15MnV，

15MnVNCu，

15MnVTiRE，

15NbVNR

414

HJ431

H10Mn2

－

HJ350，HJ250，

HJ252，SJ101

H08MnMoA，

H08Mn2MoA

18MnMoNb，

14MnMoV，

14MnMoVCu，

14MnMoVg，

18MnMoNbg，

18MnMoNbR

490

SJ102

H08MnMoA

－

HJ250，HJ252，

HJ350，SJ101

H08Mn2MoA，

H08Mn2MoVA，