船舶用结构钢焊接材料的选用原则.ppt

第三节船舶用结构钢焊接材料的选用原则一、选用焊接材料的基本原则（一）焊条的选用原则1、考虑焊件的力学性能、化学成分（1）低碳钢、中碳钢和低合金钢可按其强度等级来选用相应强度的焊条；在焊接结构刚性大，受力情况复杂时，应选用比钢材强度低一级的焊条。这样，焊后可保证焊缝既有一定的强度，又能得到满意的塑性，以避免因结构刚性过大而使焊缝撕裂。（2）在焊条的强度确定后再次决定选用酸性还是碱性焊条时，主要取决于焊接结构具体形状的复杂性，钢材厚度的大小，焊件载荷的情况和钢材的抗裂性等。一般来说，对于塑性、冲击韧性和抗裂性能要求较高，低温条件下工作的焊缝都应选用碱性焊条。当受某种条件限制而无法清理低碳钢焊件坡口处的铁锈、油污和氧化皮等脏物时，应选用对铁锈、油污和氧化皮敏感性小，抗气孔性能较强的酸性焊条。2、考虑焊件的工作条件与使用性能（1）对于工作环境有特定要求的焊件，应选用相应的焊条，如低温钢焊条，水下焊条等。（2）对珠光体耐热钢，一般选用与钢材化学成分相似的焊条或根据焊件的工作温度来选取。3、考虑简化工艺、提高生产率、降低成本（1）薄板焊接或点焊须考虑使焊件不易烧穿且易引弧。（2）在满足焊件使用性能和焊条操作性能的前提下，应选用规格大、效率高的焊条。（3）在使用性能基本相同时，应尽量选择价格较低的焊条，降低焊接生产的成本。为了保证焊工的身体健康，在允许的情况下应尽量多采用酸性焊条。焊剂的选用原则除了和前面焊条的选用原则相同之外还应提到的是：埋弧焊的焊丝与手工电弧焊焊条的钢芯，同属于一个国家标准。按照焊丝的成分和用途，可分为碳素结构钢、合金结构钢和不锈钢三大类。埋弧焊所用的焊丝的要求，与焊条的钢丝基本相同。常用的焊丝直径为2、3、4、5mm和6mm。焊丝在使用时，表面要清洁，不应有氧化皮、铁锈及油污等杂质。在焊接时，根据被焊材料来选用焊剂，并要配以合适的焊丝，方可得到化学成分和力学性能符合要求的焊缝金属。在一般的低碳钢、普通低合金钢焊接中，为保证焊缝的综合力学性能良好，并不要求其化学成分与焊件金属完全相同，通常要求焊缝金属的含碳量低，且含有适量的锰、硅等元素，以达到焊件所需的力学性能。焊接实践证明，较为理想的焊缝金属化学成分，其含碳量为0.1%～0.13%；含锰量为0.6%～0.9%；含硅量为0.15%～0.30%，这都要求我们依靠焊剂和焊丝的选配来实现。（三）二氧化碳气体保护焊的焊接材料选用原则二、船舶结构钢常用的几种焊剂材料（一）手工电弧焊焊条药皮材料药皮的作用（1）机械保护作用气保护在焊接时，焊条药皮熔化后产生大量的气体，笼罩着电弧区和熔池，基本上把熔化金属和空气隔绝开来。这些气体中绝大部分是还原气体（CO、H2等），能在电弧区和熔池周围形成一个很好的保护层，防止空气中的氧、氮侵入，起到了保护熔化金属的作用。渣保护焊接过程中药皮被电弧高温熔化后形成熔渣，覆盖着熔滴和熔池金属，这不仅隔绝空气中的氧、氮，保护焊缝金属，而且还能减缓焊缝的冷却速度，促进焊缝金属中气体的排出，减少生成气孔的可能性，并能改善焊缝的成形和结晶。（2）冶金处理作用通过熔渣与熔化金属冶金反应，除去有毒杂质（如氧、氢、硫、磷）和添加有益的合金元素，使焊缝获得合乎要求的力学性能。（3）改善焊接工艺性能电弧稳定燃烧、飞溅小、焊缝成形好、易脱渣和熔敷效率高等。在药皮中加入低电离电位的物质，来提高电弧燃烧的稳定性。药皮的组成药皮是由多种矿物类、铁合金和金属类、有机物类及化工产品（水玻璃）等原料组成。一种焊条药皮的配方中，组成物多达七、八种之多。药皮的组成物按照在焊接中的作用包括以下几种：稳弧剂其作用主要是改善焊条引弧性能和提高焊接电弧稳定性。造渣剂这类药皮组成物能熔成一定密度的熔渣浮于液体金属表面，使空气不能侵入，并具有一定的粘度和透气性及与熔池金属进行必需的冶金反应能力，确保焊缝金属的质量和成形美观。造气剂造气剂的主要作用是造成保护气体，同时也有利于熔滴过渡。脱氧剂脱氧剂的主要作用是对熔渣和焊缝金属脱氧。合金剂合金剂的主要作用是向焊缝金属中掺入必要的合金成分。稀释剂稀释剂的主要作用是降低焊接熔渣的粘度，增加熔渣的流动性。粘结剂粘结剂的主要作用是将药皮牢固地粘结在焊芯上。增塑剂增塑剂的主要作用是改善涂料的塑性和滑性，使之易于用机械压深在焊芯上。（二）埋弧自动焊焊剂材料（三）二氧化碳气体保护焊的焊剂液态二氧化碳在大气压力下的沸点为-78℃，所以在常温下容易气化，1kg液态二氧化碳可汽化成509L气态的二氧化碳。液态二氧化碳在温度高于-11℃时比水轻，可溶解占重量约0.05%的水。溶于液态二氧化碳中的水分，蒸发成水汽混入二氧化碳气体中，影响二氧化碳气体的纯度。气瓶内汽化的二氧化碳气体中的含水量，与瓶内的压力有关，随着使用时间的增长，瓶内压力降低，水汽增多。当压力降至0.98MPa时，