焊條

焊條(coveredelectrode)，是在金屬焊芯外將塗料(葯皮)均勻、向心地壓塗在焊芯上。焊芯即焊條的金屬芯，為了保證焊縫的質量與性能，對焊芯中各金屬元素的含量都有嚴格的規定，特別是對有害雜質（如硫、磷等)的含量，應有嚴格的限制，優於母材。焊條由焊芯及葯皮兩部分構成。其種類不同，焊芯也不同。焊芯成分直接影響著焊縫金屬的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要盡量少。焊接碳鋼及低合金鋼的焊芯，一般都選用低碳鋼作為焊芯，並添加錳、硅、鉻、鎳等成分(詳見焊絲國家標準G1300一77)。採用低碳的原因一方面是含碳量低時鋼絲塑性好，焊絲拉拔比較容易，另一方面可降低還原性氣體CO含量，減少飛濺或氣孔，並可增高焊縫金屬凝固時的溫度，對仰焊有利。加入其他合金元素主要為保證焊縫的綜合機械性能，同時對焊接工藝性能及去除雜質，也有一定作用。高合金鋼以及鋁、銅、鑄鐵等其他金屬材料，其焊芯成分除要求與被焊金屬相近外，同樣也要控制雜質的含量，並按工藝要求常加入某些特定的合金元素。焊條就是塗有葯皮的供焊條電弧焊使用的熔化電極，它是由葯皮和焊芯兩部分組成的。在焊條前端葯皮有45°左右的倒角，這是為了便於引弧。在尾部有一段裸焊芯，約佔焊條總長1/16，便於焊鉗夾持並有利於導電。焊條的直徑實際上是指焊芯直徑）通常為2、2.5、3.2或3、4、5或6mm等幾種規格，最常用的是小3.2、小4、小5三種，其長度“L”一般在200～550 mm之間。

焊條中被葯皮包覆的金屬芯稱為焊芯。焊芯一般是一根具有一定長度及直徑的鋼絲。焊接時，焊芯有兩個作用：一是傳導焊接電流，產生電弧把電能轉換成熱能，二是焊芯本身熔化作為填充金屬與液體母材金屬熔合形成焊縫。焊條焊接時，焊芯金屬占整個焊縫金屬的一部分。所以焊芯的化學成分，直接影響焊縫的質量。因此，作為焊條芯用的鋼絲都單獨規定了它的牌號與成分。如果用於埋弧自動焊、電渣焊、氣體保護焊、氣焊等熔焊方法作填充金屬時，則稱為焊絲。

1)碳(C)碳是鋼中的主要合金元素，當含碳量增加時，鋼的強度、硬度明顯提高，而塑性降低。在焊接過程中，碳起到一定的脫氧作用，在電弧高溫作用下與氧發生化合作用，生成一氧化碳和二氧化碳氣體，將電弧區和熔池周圍空氣排除，防止空氣中的氧、氮有害氣體對熔池產生的不良影響，減少焊縫金屬中氧和氮的含量。若含碳量過高，還原作用劇烈，會引起較大的飛濺和氣孔。考慮到碳對鋼的淬硬性及其對裂紋敏感性增加的影響，低碳鋼焊芯的含碳量一般為0. 1%。2)錳(Mn)錳在鋼中是一種較好的合金劑，隨著錳含量的增加，其強度和韌性會有所提高。在焊接過程中，錳也是一種較好的脫氧劑，能減少焊縫中氧的含量。錳與硫化合形成硫化錳浮於熔渣中，從而減少焊縫熱裂紋傾向。因此一般碳素結構鋼焊芯的含錳量為0. 30%～0. 55%，焊接某些特殊用途的鋼絲，其含錳量高達1 ．70%一2. 10%。3)硅(Si )硅也是一種較好的合金劑，在鋼中加入適量的硅能提高鋼的屈服強度、彈性及抗酸性能；若含量過高，則降低塑性和韌性。在焊接過程中，硅也具有較好的脫氧能力，與氧形成二氧化硅，但它會提高渣的粘度，易促進非金屬夾雜物生成。4)鉻(Cr）鉻能夠提高鋼的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。對於低碳鋼來說，鉻便是一種偶然的雜質。鉻的主要冶金特徵是易於急劇氧化，形成難熔的氧化物三氧化二鉻(Cr0)，從而增加了焊縫金屬夾雜物的可能性。三氧化二鉻過渡到熔渣后，能使熔渣粘度提高，流動性降低。5)鎳(Ni）鎳對鋼的韌性有比較顯著的效果，一般低溫衝擊值要求較高時，適當摻入一些鎳。6)硫（S）硫是一種有害雜質，隨著硫含量的增加，將增大焊縫的熱裂紋傾向，因此焊芯中硫的含量不得大於0. 04%。在焊接重要結構時，硫含量不得大於0. 03%。7)磷(P)

焊芯是根據國家標準“焊接用鋼絲”（GB 1300-77)的規定分類的，用於焊接的專用鋼絲可分為碳素結構鋼、合金結構鋼、不鏽鋼三類。

焊條葯皮是指塗在焊芯表面的塗料層。葯皮在焊接過程中分解熔化后形成氣體和熔渣，起到機械保護、冶金處理、改善工藝性能的作用。葯皮的組成物有：礦物類（如大理石、氟石等）、鐵合金和金屬粉類（如錳鐵、鈦鐵等）、有機物類（如木粉、澱粉等）、化工產品類（如鈦白粉、水玻璃等）。焊條葯皮是決定焊縫質量的重要因素，在焊接過程中有以下幾方面的作用：一、提高電弧燃燒的穩定性。無葯皮的光焊條不容易引燃電弧。即使引燃了也不能穩定地燃燒。在焊條葯皮中，一般含有鉀、鈉、鈣等電離電位低的物質，這可以提高電弧的穩定性，保證焊接過程持續進行。二、保護焊接熔池。焊接過程中，空氣中的氧、氮及水蒸氣浸入焊縫，會給焊縫帶來不利的影響。不僅形成氣孔，而且還會降低焊縫的機械性能，甚至導致裂紋。而焊條葯皮熔化后，產生的大量氣體籠罩著電弧和熔池，會減少熔化的金屬和空氣的相互作用。焊縫冷卻時，熔化后的葯皮形成一層熔渣，覆蓋在焊縫表面，保護焊縫金屬並使之緩慢冷卻、減少產生氣孔的可能性。三、保證焊縫脫氧、去硫磷雜質。焊接過程中雖然進行了保護，但仍難免有少量氧進入熔池，使金屬及合金元素氧化，燒損合金元素，降低焊縫質量。因此，需要在焊條葯皮中加入還原劑(如錳、硅、鈦、鋁等)，使已進入熔池的氧化物還原。四、為焊縫補充合金元素。由於電弧的高溫作用，焊縫金屬的合金元素會被蒸發燒損，使焊縫的機械性能降低。因此，必須通過葯皮向焊縫加入適當的合金元素，以彌補合金元素的燒損，保證或提高焊縫的機械性能。對有些合金鋼的焊接，也需要通過葯皮向焊縫滲入合金，使焊縫金屬能與母材金屬成分相接近，機械性能趕上甚至超過基本金屬。五、提高焊接生產率，減少飛濺。焊條葯皮具有使熔滴增加而減少飛濺的作用。焊條葯皮的熔點稍低於焊芯的焊點，但因焊芯處於電弧的中心區，溫度較高，所以焊芯先熔化，葯皮稍遲一點熔化。這樣，在焊條端頭形成一短段葯皮套管，加上電弧吹力的作用，使熔滴徑直射到熔池上，使之有利於仰焊和立焊。另外，在焊芯塗了葯皮后，電弧熱量更集中。同時，由於減少了由飛濺引起的金屬損失，提高了熔敷係數，也就提高了焊接生產率。另外，焊接過程中發塵量也會減少。六、葯皮在焊接過程中起著極為重要的作用。若採用無葯皮的光焊條焊接，則在焊接過程中，空氣中的氧和氮會大量侵入熔化金屬，將金屬鐵和有益元素碳、硅、錳等氧化和氮化形成各種氧化物和氮化物，並殘留在焊縫中，造成焊縫夾渣或裂紋。而熔入熔池中的氣體可能使焊縫產生大量氣孔，這些因素都能使焊縫的機械性能（強度、衝擊值等）大大降低，同時使焊縫變脆。此外採用光焊條焊接，電弧很不穩定，飛濺嚴重，焊縫成形很差。人們在實踐過程中發現如果在光焊條外面塗一層由各種礦物等組成的葯皮，能使電弧燃燒穩定，焊縫質量得到提高，這種焊條叫葯皮焊條。隨著工業技術的不斷發展，人們創製出了廣泛應用的優質厚葯皮焊條。七、焊條葯皮類型及主要特點。按照葯皮的主要成分可以確定焊條的葯皮類型。由於葯皮配方組成不同，致使各種葯皮類型焊條的熔渣特性、焊接工藝性能以及焊縫金屬力學性能有很大差別。即使是同一類型葯皮，但不同牌號的焊條也因為葯皮成分和配比不同，焊條的工藝性能等也會出現明顯的差別。

（1）葯皮類型：鈦型 ‖葯皮主要成分：氧化鈦≥35% ‖焊接電源：直流或交流（2）葯皮類型：鈦鈣型 ‖葯皮主要成分：氧化鈦30%以上，碳酸鹽20%以下 ‖焊接電源：直流或交流（3）葯皮類型：鈦鐵礦型 ‖葯皮主要成分：鈦鐵礦≥30% ‖焊接電源：直流或交流（4）葯皮類型：氧化鐵型 ‖葯皮主要成分：多量氧化鐵及較多的錳鐵脫氧劑 焊接電源：直流或交流（5）葯皮類型：高纖維素鈉型 ‖葯皮主要成分：有機物15%以上，氧化鈦30%左右 ‖焊接電源：直流（6）葯皮類型：高纖維素鉀型 ‖葯皮主要成分：有機物15%以上，氧化鈦30%左右 ‖焊接電源：直流或交流（7）葯皮類型：低氫鈉型 ‖葯皮主要成分：鈣、鎂的碳酸鹽和螢石 ‖焊接電源：直流（8）葯皮類型：低氫鉀型 ‖葯皮主要成分：鈣、鎂的碳酸鹽和螢石 ‖焊接電源：直流或交流（9）葯皮類型：鐵粉低氫型 ‖葯皮主要成分：鈣、鎂的碳酸鹽、螢石和鐵粉 ‖焊接電源：直流或交流（10）葯皮類型：石墨型 ‖葯皮主要成分：多量石墨 ‖ 焊接電源：直流或交流（11）葯皮類型：鹽基型 ‖葯皮主要成分：氯化物和氟化物 ‖焊接電源：直流

（1）葯皮類型：不屬已規定的類型 電源種類：不規定 主要特點：在某些焊條中採用氧化鋯、金紅石鹼性型等，這些新渣系目前尚未形成系列（2）葯皮類型：氧化鈦型 電源種類：直流或交流 主要特點：含多量氧化鈦，焊條工藝性能良好，電弧穩定，再引弧方便，飛濺很小，熔深較淺，熔渣覆蓋性良好，脫渣容易，焊縫波紋特別美觀，可全位置焊接，尤宜於薄板焊接，但焊縫塑性和抗裂性稍差。隨葯皮中鉀、鈉及鐵粉等用量的變化，分為高鈦鉀型、高鈦鈉型及鐵粉鈦型等（3）葯皮類型：鈦鈣型 電源種類：直流或交流 主要特點：葯皮中含氧化鈦30%以上，鈣、鎂的碳酸鹽20%以下，焊條工藝性能良好，熔渣流動性好，熔深一般，電弧穩定，焊縫美觀，脫渣方便，適用於全位置焊接，如J422即屬此類型，是目前碳鋼焊條中使用最廣泛的一種焊條。（4）葯皮類型：鈦鐵礦型 電源種類：直流或交流 主要特點：葯皮中含鈦鐵礦305，焊條熔化速度快，熔渣流動性好，熔深較深，脫渣容易，焊波整齊，電弧穩定，平焊、平角焊工藝性能較好，立焊稍次，焊縫有較好的抗裂性。（5）葯皮類型：氧化鐵型 電源種類：直流或交流 主要特點：葯皮中含多量氧化鐵和較多的錳鐵脫氧劑，熔深大，熔化速度快，焊接生產率較高，電弧穩定，再引弧方便，立焊、仰焊較困難，飛濺稍大，焊縫抗熱裂性能較好，適用於中厚板焊接。由於電弧吹力大，適於野外操作。若葯皮中加入一定量的鐵粉，為鐵粉氧化鈦型。（6）葯皮類型：纖維素型 電源種類：直流或交流 主要特點：葯皮中含15%以上的有機物，30%左右的氧化鈦，焊接工藝性能良好，電弧穩定，電弧吹力大，熔深大，熔渣少，脫渣容易。可作立向下焊、深熔焊或單面焊雙面成形焊接。立、仰焊工藝性好。適用於薄板結構、油箱管道、車輛殼體等焊接。隨葯皮中穩弧劑、黏結劑含量變化，分為高纖維素鈉型（採用直流反接）、高纖維素鉀型兩類（7）葯皮類型：低氫鉀型（低氫鈉型）電源種類：直流或交流（直流）主要特點：葯皮成分以碳酸鹽和螢石為主。焊條使用前須經300～400℃烘焙。短弧操作，焊接工藝性一般，可全位置焊接。焊縫有良好的抗裂性和綜合力學性力。適於焊接重要的焊接結構。按照葯皮中穩弧劑量、鐵粉量和黏結劑不同，分為低氫鈉型、低氫鉀型和鐵粉低氫型等（8）葯皮類型：石墨型 電源種類：直流或交流 主要特點：葯皮中含有多量石墨，通常用於鑄鐵或堆焊焊條。採用低碳鋼焊芯時，焊接工藝性能較差，飛濺較多，煙霧較大，熔渣少，適於平焊。採用有色金屬焊芯時，能改善其工藝性能，但電流不易過大。（9）葯皮類型：鹽基型 電源種類：直流 主要特點：葯皮中含多量氯化物和氟化物，主要用於鋁及鋁合金焊條。吸潮性強，焊前要烘乾。葯皮熔點低，熔化速度快。採用直流電源，焊接工藝性較差，短弧操作，熔渣有腐蝕性，焊后需用熱水清洗。此外，對於葯皮中含有多量鐵粉的焊條，可以稱為鐵粉焊條。這時，按照相應焊條葯皮的主要成分，又可分為鐵粉鈦型、鐵粉鈦鐵礦型、鐵粉氧化鐵型、鐵粉低氫型等，構成了鐵粉焊條系列。

(1)容易引弧，保證電弧穩定，在焊接過程中飛濺小。(2)葯皮熔化速度應慢於焊芯熔化速度，以造成喇叭狀的套簡(套筒長度應小於焊芯直徑），有利於熔滴過渡和造成保護氣氛；(3)熔渣的比重應小於熔化金屬的比重，凝固溫度也應稍低於金屬凝固溫度，渣殼應易脫掉；

(4)具有摻合金和冶金處理作用；(5)適應各種位置的焊接。

根據不同情況，電焊條有三種分類方法：按焊條用途分類、按葯皮的主要化學成分分類、按葯皮熔化后熔渣的特性分類。按照焊條的用途，有兩種表達形式，一為原機械工業部編製的的，可以將電焊條分為：結構鋼焊條、耐熱鋼焊條、不鏽鋼焊條、堆焊焊條、低溫鋼焊條、鑄鐵焊條、鎳和鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條以及特殊用途焊條。二為國家標準規定，為碳鋼焊條，低合金焊條、不鏽鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條。二者沒有原則區別，前者用商業牌號表示，後者用型號表示。如果按照焊條葯皮的主要化學成分來分類，可以將電焊條分為：氧化鈦型焊條、氧化鈦鈣型焊條、鈦鐵礦型焊條、氧化鐵型焊條、纖維素型焊條、低氫型焊條、石墨型焊條及鹽基型焊條。如果按照焊條葯皮熔化后，熔渣的特性來分類，可將電焊條分為酸性焊條和鹼性焊條。酸性焊條葯皮的主要成分為酸性氧化物，如二氧化硅、二氧化鈦、三氧化二鐵等。鹼性焊條葯皮的主要成分為鹼性氧化物，如大理石、螢石等。電焊條的分類方法很多，可分別按用途、熔渣的鹼度、焊條葯皮的主要成分、焊條性能特徵等不同角度對電條進行分類。按用途分類我國現行的焊條分類方法，主要是根據焊條國家標準和原機械工業部編製的《焊接材料產品樣本》。焊條型號按國家標準分為8類，焊條牌號按用途分為10類。

主要是根據焊接熔渣的鹼度，即按熔渣中鹼性氧化物與酸性氧化物的比例來劃分。

葯皮中含有大量的TiO2、SiO2等酸性造渣物及一定數量的碳酸鹽等，熔渣氧化性強，熔渣鹼度係數小於1。酸性焊條焊接工藝性好，電弧穩定，可交、直流兩用，飛濺小、熔渣流動性和脫渣性好，熔渣多呈玻璃狀，較疏鬆、脫渣性能好，焊縫外表美觀。酸性焊條的葯皮中含有較多的二氧化硅、氧化鐵及氧化鈦，氧化性較強，焊縫金屬中的氧含量較高，合金元素燒損較多，合金過渡係數較小，熔敷金屬中含氫量也較高，因而焊縫金屬塑性和韌性較低。

葯皮中含有大量的鹼性造渣物（大理石、螢石等），並含有一定數量的脫氧劑和滲合金劑。鹼性焊條主要靠碳酸鹽（如CaCO3等）分解出CO2作保護氣體，弧柱氣氛中的氫分壓較低，而且螢石中的氟化鈣在高溫時與氫結合成氟化氫（HF），降低了焊縫中的含氫量，故鹼性焊條又稱為低氫型焊條。採用甘油法測定時，每100g熔敷金屬中的擴散氫含量，鹼性焊條為1～8mL，酸性焊條為17～50mL。鹼性渣中CaO數量多，熔渣脫硫的能力強，熔敷金屬的抗熱裂紋的能力較強。而且，鹼性焊條由於焊縫金屬中氧和氫含量低，非金屬夾雜物較少，具有較高的塑性和衝擊韌性。鹼性焊條由於葯皮中含有較多的螢石，電弧穩定性差，一般多採用直流反接，只有當葯皮中含有較多量的穩弧劑時，才可以交、直流兩用。鹼性焊條一般用於較重要的焊接結構，如承受動載荷或剛性較大的結構。

按性能分類的焊條，都是根據其特殊使用性能而製造的專用焊條，如超低氫焊條、低塵低毒焊條、立向下焊條、躺焊焊條、打底層焊條、高效鐵粉焊條、防潮焊條、水下焊條、重力焊條等。

焊條的選用須在確保焊接結構安全、可行使用的前提下，根據被焊材料的化學成分、力學性能、板厚及接頭形式、焊接結構特點、受力狀態、結構使用條件對焊縫性能的要求、焊接施工條件和技術經濟效益等綜合考查后，有針對性地選用焊條，必要時還需進行焊接性試驗。

考慮焊縫金屬力學性能和化學成分對於普通結構鋼，通常要求焊縫金屬與母材等強度，應選用熔敷金屬抗拉強度等於或稍高於母材的焊條。對於合金結構鋼，有時還要求合金成分與母材相同或接近。在焊接結構剛性大、接頭應力高、焊縫易產生裂紋的不利情況下，應考慮選用比母材強度低的焊條。當母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高時，焊縫中容易產生裂紋，應選用抗裂性能好的鹼性低氫型焊條。②考慮焊接構件使用性能和工作條件對承受載荷和衝擊載荷的焊件，除滿足強度要求外，主要應保證焊縫金屬具有較高的衝擊韌性和塑性，可選用塑、韌性指標較高的低氫型焊條。接觸腐蝕介質的焊件，應根據介質的性質及腐蝕特徵選用不鏽鋼類焊條或其他耐腐蝕焊條。在高溫、低溫、耐磨或其他特殊條件下工作的焊接件，應選用相應的耐熱鋼、低溫鋼、堆焊或其他特殊用途焊條。③考慮焊接結構特點及受力條件對結構形狀複雜、剛性大的厚大焊接件，由於焊接過程中產生很大的內應力，易使焊縫產生裂紋，應選用抗裂性能好的鹼性低氫焊條。對受力不大、焊接部位難以清理乾淨的焊件，應選用對鐵鏽、氧化皮、油污不敏感的酸性焊條。對受條件限制不能翻轉的焊件，應選用適於全位置焊接的焊條。④考慮施工條件和經濟效益在滿足產品使用性能要求的情況下，應選用工藝性好的酸性焊條。在狹小或通風條件差的場合，應選用酸性焊條或低塵焊條。對焊接工作量大的結構，有條件時應盡量採用高效率焊條，如鐵粉焊條、高效率重力焊條等，或選用底層焊條立向下焊條之類的專用焊條，以提高焊接生產率。

強度級別不同的碳鋼+低合金鋼（或低合金鋼+低合金高強度鋼）一般要求焊縫金屬或接頭的強度不低於兩種被焊金屬的最低強度，選用的焊條熔敷金屬的強度應能保證焊縫及接頭的強度不低於強度較低鍘母材的強度，同時焊縫金屬的塑性和衝擊韌性應不低於強度較高而塑性較差鍘母材的性能。因此，可按兩者之中強度級別較低的鋼材選用焊條。但是，為了防止焊接裂紋，應按強度級別較高、焊接性較差的鋼種確定焊接工藝，包括焊接規範、預熱溫度及焊后熱處理等。②低合金鋼+奧氏體不鏽鋼應按照對熔敷金屬化學成分限定的數值來選用焊條，一般選用鉻和鎳含量較高的、塑性和抗裂性較好的Cr25-Ni13型奧氏體鋼焊條，以避免因產生脆性淬硬組織而導致的裂紋。但應按焊接性較差的不鏽鋼確定焊接工藝及規範。③不銹複合鋼板應考慮對基層、復層、過渡層的焊接要求選用三種不同性能的焊條。對基層（碳鋼或低合金鋼）的焊接，選用相應強度等級的結構鋼焊條；復層直接與腐蝕介質接觸，應選用相應成分的奧氏體不鏽鋼焊條。關鍵是過渡層（即復層與基層交界面）的焊接，必須考慮基體材料的稀釋作用，應選用鉻和鎳含量較高、塑性和抗裂性好的Cr25-Ni13型奧氏體鋼焊條。

1、鉻不鏽鋼具有一定的耐蝕（氧化性酸、有機酸、氣蝕）、耐熱和耐磨性能。通常用於電站、化工、石油等設備材料。鉻不鏽鋼焊接性較差，應注意焊接工藝、熱處理條件及選用合適電焊條。2、鉻13不鏽鋼焊后硬化性較大，容易產生裂紋。若採用同類型的鉻不鏽鋼焊條（G202、G207）焊接，必須進行300℃以上的預熱和焊后700℃左右的緩冷處理。若焊件不能進行焊后熱處理，則應選用鉻鎳不鏽鋼焊條。3、鉻17不鏽鋼，為改善耐蝕性能及焊接性而適當增加適量穩定性元素Ti、Nb、Mo等，焊接性較鉻13不鏽鋼好一些。採用同類型的鉻不鏽鋼焊條（G302、G307）時，應進行200℃以上的預熱和焊后800℃左右的回火處理。若焊件不能進行熱處理，則應選用鉻鎳不鏽鋼焊條4、鉻鎳不鏽鋼焊條具有良好耐腐蝕性和抗氧化性，廣泛應用於化工、化肥、石油、醫療機械製造。5、鉻鎳不鏽鋼焊接時，受到重複加熱析出碳化物，降低耐腐蝕性和力學性能。6、焊條使用時應保持乾燥，鈦鈣型應經150℃乾燥1小時，低氫型應經200-250℃乾燥1小時（不能多次重複烘乾，否則葯皮容易開裂剝落），防止焊條葯皮粘油及其它臟物，以免致使焊縫增加含碳量和影響焊件質量。7、為防止由於加熱而產生晶間腐蝕，焊接電流不宜太大，比碳鋼焊條較少20%左右，電弧不宜過長，層間快冷，以窄焊道為宜。8、鉻鎳不鏽鋼葯皮有鈦鈣型和低氫型。鈦鈣型可用於交直流，但交流焊時熔深較淺，同時容易發紅，故儘可能採用直流電源。直徑4.0及以下可用於全位置焊件，5.0及以上用於平焊及平角焊。