碳钢药芯焊丝的介绍和应用
出处：按学科分类—工业技术 上海科学技术文献出版社《焊接材料选用手册》第39页（4910字）
1．碳钢药芯焊丝的介绍 碳钢药芯焊丝型号表示方法我国标准与美国标准的主要区别是：AWS标准采用的计量单位为英制，强度以ksi(或psi)为单位，并采用一位数字表示焊丝熔敷金属抗拉强度；而我国GB标准采用的计量单位为公制，强度以MPa为单位，并采用两位数字表示焊丝熔敷金属抗拉强度，从而造成两者在型号编制中强度表示数值上的差异，AWS与GB型号中强度表示的对照见表1．4－9。
表1．4－9 AWS型号与GB型号中强度对照
药芯焊丝具有不同的类别，同一类别号表示具有相似的焊剂和芯部组成物。有些适用于多道焊和单道焊；而有些仅适用于单道焊。适用于多道焊的焊丝也能适用于单道焊。列入单道焊类别的焊丝具有较强的脱氧性能，它们可用于有些锈斑和氧化皮的母材。当这些焊丝用于多道焊时，其脱氧剂能作为合金元素提高焊缝金属的强度和硬度。当被分类为CO2保护气体的焊丝采用较小活泼性的保护气体(例如Ar或Ar－CO2的混合气体)时，也有这种作用。
(1)E××T－1和E××T－1M类(简称为T－1和T－1M类焊丝)E××T－1组的焊丝采用CO2保护气体。然而，当制造厂推荐时，可以采用其他混合气体(如Ar－CO2)来改善电弧特性，以适应非平焊位置的操作。在Ar－CO2混合气体中，增加氢的数量会提高焊缝金属中锰和硅的含量。锰和硅的增加将提高屈服强度和抗拉强度并影响到冲击性能。
E××T－1M组的焊丝通常采用75%～80%Ar／余CO2的保护气体。当采用减少了Ar的Ar－CO2混合气体或者采用CO2作保护气体时，可导致电弧特性和非平焊位置操作性能的某些恶化，此外，焊缝金属中锰和硅含量的减少会降低屈服强度和抗拉强度并影响到冲击性能。
E××T－1和E××T－1M两种焊丝可用于单道和多道焊，采用直流反极性(DCEP)。较大的直径(≥2．0mm)的焊丝用于平焊位置和水平角焊缝的焊接(如E×0T－1和E×0T－1M)。较小直径(≤1．61mm)的焊丝一般用于全位置焊接(如E×1T－1和E×1T－1M)。
E××T－1和E××T－1M焊丝的特点是射流过渡、飞溅少、焊道成型平滑至微凸，熔渣量适中并可完全覆盖。此类焊丝是以氧化钛为主的渣系，因而具有高的熔敷率，是国内外应用最广泛的焊丝类别之一。
(2)E××T－2和E××T－2M类 这些类的焊丝是在E××T－1和E××T－1M基础上增加锰或硅的含量。主要用于平焊位置的单道焊和水平位置的角焊缝焊接。由于焊丝的脱氧性较强，可单道焊接严重氧化的或起皮的钢材。
由于通常检验的是未经稀释焊缝金属的化学成分，因而无法反映单道焊缝的实际化学成分，故标准中对单道焊丝的化学成分的要求不作规定。这类焊丝在单道焊时，焊缝具有良好的力学性能。
采用E××T－2和E××T－2M焊丝进行多道焊时，焊缝金属含锰量和抗拉强度均偏高。该类焊丝可用于焊接E××T－1或E××T－1M类别焊丝所不能焊接的有严重氧化皮、铁锈或其他外来物质的母材。该类焊丝的电弧特性、焊接特性和熔敷速率与E××T－1和E××T－1M类别相似。
(3)E××T－3类 本类的焊丝是自保护型，采用直流反极性，具有射流型过渡。渣系主要以金红石为基础，焊缝塑韧性相对较低。其渣系特点是焊接速度非常快，适用于板材的平焊、横焊和立焊(倾斜不超过20°，自上往下)等位置的单道焊。由于该类焊丝对母材金属硬化的影响很敏感，故一般不推荐用于下列情况：
a．板厚超过4．8 mm的T型或搭接接头。
b．板厚超过6．4mm的对接、端接或角接接头。
(4)E××T－4类 此类的焊丝是自保护型，采用直流反极性(DCEP)，熔滴呈颗粒过渡。
渣系通常是由CaF2和作为元素及氮化物形成元素的铝组成。其渣系特点是焊接速度非常快，焊缝含硫量非常低，具有良好的抗热裂纹性能。该类焊丝一般用于根部焊道以外浅熔深的焊接，适用于焊接装配不良的接头以及用于单道和多道焊。
(5)E××T－5和E××T－5M类 E××T－5类焊丝用CO2作保护气体，也可采用Ar－CO2混合气体以减少飞溅。E××T－5M类别的焊丝是采用75%～80%Ar／余CO2的保护气体。E×0T－5和E×0T－5M类别的焊丝主要用于平焊位置的单道焊和多道焊及横焊位置的角焊缝。焊丝的特点是熔滴过渡、渣薄且不能完全覆盖焊道。焊丝的特点是以大理石－萤石(氧化钙－氟化物)为主要渣系(习惯称为碱性渣系)，焊缝熔敷金属比钛钙型渣系的焊缝具有更好的冲击性能、抗热裂纹和冷裂纹性能。E×1T－5和E×1T－5M焊丝采用直流正极性(DCEN)，能用于全位置焊接，但焊接工艺性能不如钛钙型渣系，主要用于焊缝韧性及抗裂性要求很高或工作条件非常苛刻的结构。
(6)E××T－6类 本类焊丝是自保护型的，使用烧结合成原料作为药芯的组成物。采用直流反极性(DCEP)操作，熔滴呈射流过渡。渣系特点是具有良好的低温冲击韧性，可满足与E××T－5相同的韧性要求值。焊缝根部有良好的熔透性及脱渣性，甚至在深坡口内脱渣也很好。适用于平焊和横焊位置的单道焊和多道焊。
(7)E××T－7类 本类的焊丝是自保护型的，采用直流正极性(DCEN)进行操作，熔滴呈细熔滴及射流过渡。渣系的设计使大直径的焊丝用于横焊和平焊位置的高熔敷率焊接，使小直径的焊丝用于全位置焊接。焊丝可用于单道和多道焊接，焊缝金属含硫量低，抗裂性非常好。
(8)E××T－8类 本类焊丝是自保护型的，采用直流正极性(DCEN)进行操作，熔滴呈细熔滴及射流过渡。焊丝适用于全位置焊接，焊缝金属具有极好的低温冲击韧性(－29℃冲击功不低于27J)和抗裂纹性能。焊丝用于单道和多道焊接。目前输气管线用的焊丝就属于这种类型。
(9)E××T－9和E××T－9M类 E××T－9类焊丝是采用CO2保护气体的，但是，为了改善工艺性，特别是为了便于非平焊位置的焊接，有时采用Ar－CO2的混合气体。在Ar－CO2混合气体中增加氩气的数量会影响到这些焊丝焊缝熔敷金属的化学成分和力学性能，其作用与E××T－1和E××T－1M焊丝熔敷的焊缝金属一样。
E××T－9M类焊丝采用75 %～80%Ar／余CO2保护气体。使用含氩气量较少的ArCO2混合气体或采用CO2保护气体，会导致电弧特性和非平焊位置的焊接性能下降。此外，由于保护气体的氧化性增强，会使焊缝中锰和硅含量降低，从而对焊缝金属的性能产生不利的影响。
E××T－9和E××T－9M两类焊丝可用于单道和多道焊。大直径焊丝(通常≥2．0mm)用于平焊位置和水平位置角焊缝的焊接，小直径焊丝(通常≤1．6mm)常用于全位置的焊接。
E××T－9和E××T－9M焊丝的电弧过渡、焊接特性和熔敷率与E××T－1和E××T－1M焊丝相似，但熔敷金属的冲击性能有所改善。
(10)E××T－10类 本类焊丝是自保护型的，采用直流正极性(DCEN)操作，熔滴呈细颗粒过渡。焊丝可用于焊接任何厚度材料，在平焊、横焊和立焊(倾斜至20°)位置，以高的焊接速度进行单道焊。该类焊丝的塑性相对好于E××T－3型焊丝，但对其焊缝金属的冲击韧性仍不作要求。
(11)E××TT－11类 本类焊丝是自保护型的，采用直流正极性操作，具有平稳的射流型过渡。通常用于各种位置的单道焊和多道焊。但用于厚度大于19mm的焊件时，应进行预热和层间温度的控制。
(12)E××T－12和E××T－12M类 该类的焊丝是在E××T－1和E××T－1M的基础上，改善了冲击韧性性能。但由于锰含量在ASME锅炉和压力容器规范第Ⅸ卷中A－1成分组要求的下限，因此，抗拉强度和硬度有所降低。
(13)E××T－13类 本类焊丝是自保护型的，采用直流正极性操作，通常以短弧过渡进行焊接。渣系的特点是能够保证对管道环焊缝的根部焊道进行全位置焊，能用于所有壁厚的管道，但仅推荐用于第一焊道，一般不推荐用于多道焊。
(14)E××T－14类 本类焊丝是自保护型的，采用直流正极性操作，具有平稳的射流过渡。渣系的特点使焊丝具有全位置焊接的特性，同时也可进行高速焊接。用于厚度小于4．8mm的薄板焊接，特别适用于焊接镀锌、镀铝或其他有镀层的钢材。由于这些焊丝对母材的淬火作用很敏感，它们一般不推荐用于下列情况：
a．厚度大于4．8mm的材料的T型或搭接接头。
b．厚度大于6．4mm的材料的对接、端接或角接接头。
(15)E××T－G类 本类焊丝用于多道焊，目前尚未包括在任何现有确定的焊丝类别中。除了规定保证碳钢熔敷金属的化学成分和抗拉强度之外，对本类别的要求不作规定。其他性能要求需由供需双方协商确定。
(16)E××T－GS类 本类焊丝用于单道焊，目前尚未包括在任何现有确定的焊丝类别中。除了规定抗拉强度外，对本类别的其他性能要求不作规定，由供需双方协商确定。
2．碳钢药芯焊丝的应用 药芯焊丝是一种新的焊接材料，用H08A薄钢带通过一系列轧辊，成形时加入所要求的粉剂轧制拉拔而成，适用于半自动焊、自动焊接，用气体、焊剂或自保护焊接，可用于结构焊接、堆焊等，焊丝断面有“E”形、“T”形、“O”形等各种形状。
药芯焊丝用途较广，熔敷效率高，焊缝质量好，对钢材适应性强，实心焊丝无法或很难拉制时，药芯焊丝更有其优越性。今后药芯焊丝在自保护、全位置焊接方面将进一步显示它的生命力。
由于药芯焊丝具有飞溅小，焊缝成形美观，熔敷速度高于实心焊丝且可采用大电流进行全位置焊接等优点，焊接工艺性能非常好。尤其是细直径药芯焊丝，克服了过去实心焊丝存在的飞溅大、成形差、电弧硬等一些难以克服的缺点，加上药芯焊丝可以通过调整焊芯内粉剂的成分来获得所要求的焊缝金属成分及性能。因此，药芯焊丝已成为我国焊材生产行业的一个新的热点。国产碳钢焊丝的牌号、特征和用途列于表1．4－10。
表1．4－10 国产碳钢焊丝的牌号、特征和用途
