3.2　電焊條

在焊條電弧焊中，焊條與基本金屬間產生持續穩定的電弧，以提供熔化焊所必需的熱量，同時，焊條又作為填充金屬加到焊縫中去。因此，焊條對于焊接過程的溫度和焊縫力學性能等都有較大的影響。

對焊工來說，了解焊條的組成、分類、型號、規格和選用以及其質量鑒別、保管等基本知識是保證焊接操作質量的基礎和前提。

3.2.1　電焊條的組成及作用

焊條是涂有藥皮的供焊條電弧焊用的熔化電極。它由藥皮（涂敷在焊芯表面的有效成分稱為藥皮，也稱涂層）和焊芯（焊芯是焊條中被藥皮包覆的金屬芯）兩部分組成，焊條的直徑和長度是指焊芯的直徑和長度，常用的直徑有1.6mm、2.0mm、2.5mm、3.2mm、4.0mm、5.0mm、8.0mm等幾種，長度范圍L為200～550mm，參見圖3-5。

通常焊條引弧端有倒角，藥皮被除去一部分，露出焊芯端頭。有的焊條引弧端涂有黑色引弧劑，引弧更容易。在靠近夾持端的藥皮上印有焊條型號。

（1）焊芯

焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯。

①焊芯的作用　根據焊條用途的不同，焊芯的種類也很多，歸結起來，焊芯主要具有以下方面的作用。

a.作為電極產生電弧。

b.焊芯在電弧的作用下熔化后，作為填充金屬與熔化了的母材混合形成焊縫。

②焊芯分類及牌號

a.焊芯分類。根據GB/T 14957—1994《熔化焊用鋼絲》標準規定，專門用于制造焊芯和焊絲的鋼材可分為碳素結構鋼和合金結構鋼兩類。

b.焊芯牌號編制。焊芯牌號一律用漢語拼音字母H作字首，其后緊跟鋼號，表示方法與優質碳素結構鋼、合金結構鋼相同。如H08（碳素鋼焊芯）、H08Mn2Si（合金結構鋼焊芯）和H022Cr19Ni10（不銹鋼焊芯）等。

若鋼號末尾注有字母A，則為高級優質焊絲，硫、磷含量較低，其質量分數≤0.030％。若末尾注有字母E或C為特級焊條鋼，硫、磷含量更低，E級硫、磷質量分數≤0.020％，C級硫、磷質量分數≤0.015％。

（2）藥皮

涂敷在焊芯表面的有效成分稱為藥皮。

①藥皮的作用　焊條藥皮是礦石粉末、鐵合金粉、有機物和化工制品等原料按一定比例配制后壓涂在焊芯表面上的一層涂料。它具有以下方面的作用。

a.穩弧作用。焊條藥皮中含有穩弧物質，可保證電弧容易引燃和燃燒穩定。

b.保護作用。焊條藥皮熔化后產生大量的氣體籠罩著電弧區和熔池，基本上能把熔化金屬與空氣隔絕開，保護熔融金屬，熔渣冷卻后，在高溫焊縫表面上形成渣殼，可防止焊縫表面金屬不被氧化并減緩焊縫的冷卻速度，改善焊縫成形。

c.冶金作用。藥皮中加有脫氧劑和合金劑，通過熔渣與熔化金屬的化學反應，可減少氧、硫等有害物質對焊縫金屬的危害，使焊縫金屬獲得符合要求的力學性能。

d.滲合金。由于電弧的高溫作用，焊縫金屬中所含的某些合金元素被燒損（氧化或氮化），這樣會使焊縫的力學性能降低。通過在焊條藥皮中加入鐵合金或純合金元素，使之隨藥皮的熔化而過渡到焊縫金屬中去，以彌補合金元素燒損和提高焊縫金屬的力學性能。

e.改善焊接的工藝性能。通過調整藥皮成分，可改變藥皮的熔點和凝固溫度，使焊條末端形成套筒，產生定向氣流，有利于熔滴過渡，可適應各種焊接位置的需要。

②焊條藥皮組成物分類　焊條藥皮組成物按其作用不同可分為穩弧劑、造渣劑、造氣劑、脫氧劑、合金劑、稀渣劑、黏結劑和增塑劑八類。

a.穩弧劑。穩弧劑主要由堿金屬或堿土金屬的化合物組成，如鉀、鈉、鈣的化合物等。其主要作用是改善焊條引弧性能和提高焊接電弧的穩定性。

b.造渣劑。這類藥皮組成物能熔成一定密度的熔渣浮于液態金屬表面，使之不受空氣侵入，并具有一定的黏度和透氣性，與熔池金屬進行必需的冶金反應能力，保證焊縫金屬的質量和成形美觀。如鈦鐵礦、赤鐵礦、金紅石、長石、大理石、螢石、鈦白粉等。

c.造氣劑。造氣劑的主要作用是產生保護氣體，同時也有利于熔滴過渡。這類組成物有碳酸鹽類礦物和有機物，如大理石、白云石和木粉、纖維素等。

d.脫氧劑。脫氧劑的主要作用是對熔渣和焊縫金屬脫氧。常用的脫氧劑有錳鐵、硅鐵、鈦鐵、鋁鐵、石墨等。

e.合金劑。合金劑的主要作用是向焊縫金屬中滲入必要的合金成分，補償已經燒損或蒸發的合金元素和補加特殊性能要求的合金元素。常用的合金劑有鉻、鉬、錳、硅、鈦、釩的鐵合金等。

f.稀渣劑。稀渣劑的主要作用是降低焊接熔渣的黏度，增加熔渣的流動性。常用稀渣劑有螢石、長石、鈦鐵礦、金紅石、錳礦等。

g.黏結劑。黏結劑的主要作用是將藥皮牢固地黏結在焊芯上。常用黏結劑是水玻璃。

h.增塑劑。增塑劑的主要作用是改善涂料的塑性和滑性，使之易于用機器涂在焊芯上，如云母、白泥、鈦白粉等。

3.2.2　電焊條的型號及牌號

焊條的型號和牌號種類繁多，按焊條的用途來分，可分為十大類：

第一類，結構鋼焊條（普通低合金鋼包括在此類中）；

第二類，鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條；

第三類，奧氏體不銹鋼焊條；

第四類，鉻不銹鋼焊條；

第五類，堆焊焊條；

第六類，鑄鐵焊條；

第七類，銅及銅合金焊條；

第八類，鎳及鎳合金焊條；

第九類，鋁及鋁合金焊條；

第十類，特殊用途焊條。

而根據焊條藥皮熔化后的熔渣特性分成以下兩類。

第一類：酸性焊條。其涂料的成分主要是氧化鐵、氧化錳、氧化鈦以及其他焊接時容易放出氧的物質。涂料里的有機物有造氣劑，焊接時產生保護氣體。根據涂藥中主要氧化物的種類和成分不同，又可分為鈦型、鈦鐵礦型、氧化鐵型、錳型等。

第二類：堿性低氫型焊條。其涂料的成分主要是大理石和螢石，并含有較多的鐵合金作為脫氧劑和合金劑。焊接時，大理石（CaCO₃）分解產生CO₂作為保護氣體。由于焊接時放出少量的氧，合金元素很少氧化，焊縫金屬合金化的效果較好，而且不易產生氣孔。但由于電弧中氧含量較低，因此鐵銹和水分容易產生氫氣孔。為了防止氫氣孔，主要依靠涂藥里的螢石（CaF₂）作用產生氟化氫而排除。但是，由于螢石的存在不利于穩定電弧，因此要求直流電焊接。藥皮中如加入特別穩定電弧的組成物如碳酸鉀等也可用交流電源。

按照焊條的一些特殊使用性能和操作性能，可以將焊條分類為超低氫焊條、低塵低毒焊條、立向下焊條、底層焊條、鐵粉高效焊條、抗潮焊條、水下焊條、重力焊條和躺焊焊條等。

按照國家標準的規定，電焊條按焊芯化學成分的不同，分成七個大類，而按用途的不同，又分為十大類牌號，二者之間的對照關系見表3-1。

（1）碳鋼焊條的型號表示

碳鋼焊條型號的表示方法如圖3-6所示。

在焊條型號中E表示焊條，E后面的前兩位數字表示熔敷金屬抗拉強度的最小值，單位為MPa，第三位數字表示焊條的焊接位置，第三位和第四位數字組合時表示焊接電流種類和藥皮類型。若在四位數后面附加字母“R”表示耐吸潮焊條，附加“M”表示對吸潮和力學性能有特殊規定的焊條，附加“1”表示沖擊性能有特殊規定的焊條。圖3-7給出了某型碳鋼焊條的型號說明。

碳鋼焊條產品的特性詳見表3-2。

（2）低合金鋼焊條的型號表示

低合金鋼焊條類型編制方法如下：字母“E”表示焊條；前兩位數字表示熔敷金屬抗拉強度的最小值，單位為MPa；第三位數字表示焊條的焊接位置，“0”或“1”表示焊條適用于全位置焊接，“2”表示焊條適用于平焊及角平焊；第三位數字和第四位數字組合時表示焊接電流種類和藥皮類型；后綴字母為熔敷金屬的化學成分分類代號，并以短畫“-”與前面數字分開。

圖3-8給出了兩種低合金鋼焊條型號的說明。

低合金鋼焊條產品的特性詳見表3-3。

（3）不銹鋼焊條的型號表示

老標準的不銹鋼焊條型號直接以熔敷金屬中碳、鉻、鎳的平均含量表示?，F在GB/T 983—2012不銹鋼焊條型號則以不銹鋼材的代號表示，該代號與美國、日本等工業發達國家的不銹鋼的型號相同。世界上多數工業國家都將不銹鋼焊條型號與不銹鋼材代號相一致，這樣有利于焊條的選擇和國際交往。

圖3-9給出了兩種不銹鋼焊條型號的說明。

不銹鋼焊條產品的特性列于表3-4。

（4）堆焊焊條的型號表示

堆焊焊條類型表示方法及分類如表3-5所示。

圖3-10給出了堆焊焊條的型號的說明。

（5）低溫鋼焊條的型號表示

低溫鋼焊條的型號表示如圖3-11所示。

圖3-12給出了低溫鋼焊條的型號的說明。

（6）鑄鐵焊條的型號表示

鑄鐵焊條的類型表示如圖3-13所示。

圖3-14給出了鑄鐵焊條的型號的說明。

焊條電弧焊用鑄鐵焊條的基本情況列于表3-6。

（7）鎳及鎳合金焊條的型號表示

鎳及鎳合金焊條的型號表示如圖3-15所示。

圖3-16給出了鎳及鎳合金焊條型號的說明。

（8）銅及銅合金焊條的型號表示

銅及銅合金焊條的型號表示如圖3-17所示。

圖3-18給出了銅合金焊條型號的說明。

表3-7為焊條電弧焊用銅及銅合金焊條型號與牌號對照。

（9）鋁及鋁合金焊條的型號表示

鋁及鋁合金焊條的型號表示如圖3-19所示。

圖3-20給出了鋁及鋁焊條型號的說明。

（10）特殊用途焊條的型號表示

特殊用途焊條主要品種詳見表3-8。

（11）電焊條的牌號

焊條牌號是根據焊條的主要用途、性能特點對焊條產品的具體命名。我國焊條牌號是按照國家標準GB 980—1976《焊條分類及型號編制方法》制定的。2012年后，參照國際標準修訂的新國標（GB/T 5117—2012、GB/T 5118—2012、GB/T 983—2012等）頒布，同時廢止了相應的舊焊條國家標準。焊條牌號編制本應按照新的焊條國家標準執行，但由于目前國內焊條國家標準尚不全，而國內各行各業對原有的焊條牌號及編制方法沿用已久，已為習慣，故新編制的《焊接材料產品樣本》中仍保留了原焊條牌號，將新國家標準中的焊條牌號與原牌號對照并加以標注。

電焊條的牌號共分為十大類，如結構鋼焊條（包括低合金高強鋼焊條）、耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條等。焊條牌號通常以一個漢語拼音字母（或漢字）與三位數字表示。拼音字母（或漢字）表示焊條各大類，后面的三位數字中，前面兩位數字表示各大類中的若干小類，第三位數字表示各種焊條牌號的藥皮類型及焊接電源。

焊條牌號中第三位數字的含義見表3-9，其中鹽基型主要用于有色金屬焊條（如鋁及鋁合金焊條等），石墨型主要用于鑄鐵焊條及個別堆焊焊條。數字后面的字母符號表示焊條的特殊性能和用途（表3-10），對于任一給定的電焊條，只要從表中查出字母所表示的含義，就可以掌握這種焊條的主要特征。

①結構鋼焊條　結構鋼焊條（包括低合金高強鋼焊條）焊條牌號首字母“J”（或漢字“結”）表示結構鋼焊條；牌號前兩位數字表示熔敷金屬抗拉強度的最低值（kgf/mm²），見表3-11；牌號第三位數字表示藥皮類型和焊接電源種類。藥皮中鐵粉含量約30％或熔敷效率105％以上，在牌號末尾加注“Fe”字及兩位數字（以效率1/10表示）。有特殊性能和用途的結構鋼焊條，在牌號后面加注起主要作用的元素或主要用途的拼音字母（一般不超過兩個），如J507MoV、J507CuP。

如J507（結507）焊條，“J”（結）表示結構鋼焊條，牌號中前兩位數字表示熔敷金屬抗拉強度的最低值為50kgf/mm²（500MPa），第三位數字“7”表示藥皮類型為低氫鈉型，直流反接電源。按照國標GB/T 5117—2012，它應符合E5015型焊條要求。圖3-21為某型結構鋼焊條牌號說明。

②低溫鋼焊條　焊條牌號首字母“W”（或漢字“溫”）表示低溫鋼焊條；牌號前兩位數字表示低溫鋼焊條工作溫度等級（見表3-12）；牌號第三位數字表示藥皮類型和焊接電源種類（見表3-9）。

圖3-22為某型低溫鋼焊條牌號說明。

③不銹鋼焊條　焊條牌號首字母“G”（或漢字“鉻”）或“A”（或漢字“奧”），分別表示鉻不銹鋼焊條或奧氏體鉻鎳不銹鋼焊條；牌號第一位數字表示熔敷金屬主要化學成分組成（表3-13）；牌號第二位數字表示同一熔敷金屬主要化學成分組成等級中的不同牌號。對同一組等級的焊條，可有10個序號，按0，1，2，…，9順序編排，以區別鉻、鎳之外的其他成分；牌號第三位數字表示藥皮類型和焊接電源種類（表3-9）。

圖3-23給出了某兩種不銹鋼焊條牌號的說明。

④堆焊焊條　焊條牌號首字母“D”（或漢字“堆”）表示堆焊焊條；牌號第一位數字表示堆焊焊條的用途或熔敷金屬的主要成分類型（表3-14）；第二位數字表示同一用途或熔敷金屬成分中的不同牌號，對同一藥皮類型的堆焊焊條按0，1，2，…，9順序排列；牌號第三位數字表示藥皮類型和焊接電源種類（表3-14）。

圖3-24給出了某型堆焊焊條牌號的說明。

3.2.3　電焊條的選用及使用

在焊接過程中，焊條的作用很大，一方面傳導焊接電流，另一方面構成焊縫金屬的填充物，但是焊條的種類很多，應用范圍也不同，因此，只有正確選用及使用好焊條，才能保證焊縫的力學性能和抗腐蝕性能等，確保焊接產品的質量。

（1）電焊條的選用原則

選用焊條時，必須按下列原則綜合考慮。

①等強度原則　對于承受靜載荷或一般載荷的焊件和結構，通常選用抗拉強度與母材相等的焊條，這就是等強度原則。如焊接20、Q235等低碳鋼和抗拉強度在400MPa左右的低碳或低合金結構鋼就可以選用E43系列焊條。而焊Q345（16Mn）、Q345（16Mng）等抗拉強度在500MPa范圍的鋼，選用E50系列焊條。

不能認為選用抗拉強度高的焊條來焊接抗拉強度低的材料好，這是因為，通?？估瓘姸雀叩牟牧纤苄灾笜硕驾^差，單純追求焊縫金屬的抗拉強度，降低了它的塑性，往往不一定有利。

②等同性原則　焊接在特殊環境下工作的焊件或結構（如要求耐磨、耐腐蝕，在高溫或低溫下具有較高的力學性能等），則應選用能保證熔敷金屬性能與基體金屬相近的焊條，這就是等同性原則。

如焊接不銹鋼時，應選用不銹鋼焊條；焊接鉻鉬耐熱鋼時應選用鉻鉬低合金鋼焊條。

③等條件原則　根據工件或焊接結構的工作條件和特點來選擇焊條稱為等條件原則。如焊接需承受動載荷或沖擊載荷的結構，應選用熔敷金屬沖擊韌度較高的堿性焊條。反之焊一般結構時，可選酸性焊條。

選用焊條時，除上述三原則外還應考慮工地供電情況，設備條件、經濟性等。

（2）常用鋼材的焊條選用

常用鋼號推薦選用的焊條見表3-15，不同鋼號相焊推薦選用的焊條見表3-16。

（3）電焊條的使用

結構鋼電焊條、奧氏體不銹鋼電焊條和銅電焊條等是安裝工程中常用的幾類焊條。各類電焊條的使用，必須根據焊條和焊件的性能，采取相應的措施，以保證焊接的質量。

①結構鋼電焊條的使用　結構鋼電焊條主要包括碳鋼、低合金鋼、鑄鋼等。

a.碳鋼的焊接措施。低碳鋼焊接性能較好，一般不易產生焊接裂縫，故無需采取特別措施；中碳鋼由于含碳量的增加，逐漸有發生焊接裂縫的傾向。防止方法是選用低氫型焊條，或焊縫金屬具有良好塑性及高韌性的焊條。必要時，可將焊件預熱處理。

b.低合金鋼的焊接措施。低合金鋼的種類較多，廣泛使用的12Mn、16Mn、15MnV、16MnCu、15MnTi、15MnTiCu、09Mn2、09Mn2Cu、10MnSiCu等，都具有較好的可焊性，可選用相應強度的電焊條焊接。對某些可焊性較差的普通低合金結構鋼和低合金高強度鋼，在焊接時，應采用適當的工藝措施，如焊前預熱、焊后熱處理，采取多層多道焊接、焊條烘干等，防止產生裂紋。

c.鑄鋼的焊接措施。鑄鋼一般含碳量都較高，且厚度大，形狀復雜，極易產生焊接裂縫，特別是鑄鋼中合金含量多時更為突出。故在焊接時，應采取低溫預熱（100～150℃）并使用強度較高、抗裂性能較好的低氫型焊條。

②奧氏體不銹鋼電焊條的使用　由于奧氏體不銹鋼在焊接時，受到重復加熱，會析出碳化物，從而降低了使用性能。因此，除按設備工作條件妥善選用焊條外，還應注意以下事項。

a.不銹鋼焊條的藥皮通常有鈦鈣型和低氫型兩種。鈦鈣型焊條由于電弧穿透度較淺，適宜于薄板平焊，不適宜全位置焊。同時，由于不銹鋼電阻大，交流焊接比直流容易發紅，故應盡可能采用直流電源。低氫型焊條則必須用直流電源，并適宜于全位置焊接。

b.各種不銹鋼電焊條在使用時應保持干燥，鈦鈣型藥皮應經150℃烘1h，低氫型藥皮應經200～300℃烘1h（注意不能多次重復烘干，否則藥皮易開裂剝落），并防止藥皮沾上油污等臟物，以免使焊縫增加碳量和影響焊接質量。

c.為防止由加熱而產生晶間腐蝕，焊接電流不宜過大，一般比低碳鋼焊條低20％左右，同時電弧不要過長，層間要快冷，以窄道焊為宜。

d.為了便于區別，焊條頭部均涂顏色標志。

③銅及銅合金電焊條　銅及銅合金的焊接比鋼困難，易產生金屬氧化、元素蒸發和氣孔、裂紋及變形等缺陷，故在焊接時必須注意下列事項。

a.焊件必須預熱，并用較大的焊接電流。

b.裝配間隙要寬，坡口角度要大些。

c.焊條應經250℃烘1～2h，焊接處要清除油污、氧化物等雜質。

④酸性焊條　由于酸性焊條里的各種氧化物，在焊接時放出多量的氧，促使合金元素氧化，減弱焊縫的合金化，使焊縫產生氣孔。同時，電弧里的氧電離后形成負離子，與氫離子H⁺有很大的親和力，而產生氫氧離子OH^-從而防止氫離子H⁺熔入熔融金屬。因此，它對鐵銹不敏感，焊縫也較少地產生氫氣孔。由于是酸性熔渣，其脫氧主要靠擴散方式。因為它不能有效地清除焊縫里的硫、磷等雜質，所以焊縫金屬的沖擊韌性較低。因此，這種酸性焊條只宜用在焊接低碳鋼和不重要的結構鋼。所用的電流值見表3-17。

⑤堿性低氫型焊條　由于是堿性熔渣，脫氧主要是通過置換反應，并能有效地清除焊縫中的硫和磷，加上焊縫的合金元素燒損減少，能夠有效地進行焊縫合金化，所以焊縫金屬力學性能良好。主要用于焊接高強度低合金鋼和特種性能合金鋼等。

根據低氫焊條的特點，在焊接時必須注意以下幾點。

①施焊前，一般應將焊條在250℃溫度下，烘1～2h，隨烘隨用。

②焊前必須清除焊件上的鐵銹、油污、水分等雜質。

③焊接時，必須用短弧操作，以窄焊道為宜。

④用直流電源時，一般均用反極性接法，即焊條接正極。

⑤焊接電流不宜太大，一般為同規格酸性焊條的90％。

（4）焊條的檢驗

①焊條質量的檢驗方法　焊條的質量可從以下方面進行檢驗。

a.質量良好的電焊條，施焊中電弧燃燒穩定，焊芯和藥皮熔化均勻，飛濺很少。

b.外表檢驗是否有氣眼、偏心，是否光滑細膩及有無機械損傷。

c.藥皮強度的簡易檢查方法。將焊條舉1m高，水平跌落到光滑鐵板上，如藥皮無脫落現象，即證明焊條藥皮強度質量好。

d.抗裂性的簡易檢查方法。對于低碳鋼電焊條，當用手彎曲焊條時，如剛性很大，證明焊芯內含碳較高，焊接時易產生裂紋。

e.應用化學分析和力學性能實驗。此法科學，但較麻煩。

②鑒別電焊條變質的方法　電焊條是否變質可從以下方面進行檢驗。

a.將焊條數根放在手掌內互相滾擊，如發生清脆的金屬聲，即為干燥的焊條；若有低沉的沙聲和表面起粉變色則為受潮的焊條。

b.將焊條在焊接回路中短路數秒鐘，如藥皮表面有水蒸氣產生，則為受潮的焊條。

c.受潮的焊條焊芯上常常有銹痕。

d.對于厚皮焊條，緩慢彎曲至120°，如有大塊涂料脫落或涂料表面毫無裂紋，皆為受潮焊條，干燥焊條在輕彎后，有小的脆裂聲，繼續彎至120°，在藥皮受張力的一面應有小裂口出現。

e.焊接中如藥皮成塊裂落，或產生多量水汽而有爆裂現象，說明是受潮的電焊條。

（5）焊條受潮后的處理

對于受潮后的焊條可按以下方法進行處理。

①由于嚴重受潮，藥皮脫落者，應予報廢。

②已受潮但不很嚴重，可再干燥。焊接時，如未發現有成塊脫落現象和焊縫表面氣孔，則說明焊接質量基本上是可以保證的。

③各類焊條如發生焊芯輕微銹點，根據多方面試驗結果，基本上能保證焊接質量。但對于重要工程用的低氫焊條生銹后，則應降級使用。

（6）焊條的烘干與貯存

為保證焊接質量，焊條必須進行烘干與妥善的保管。

①焊條的烘干　由于堿性焊條藥皮是采用水玻璃做黏結劑，酸性焊條是采用有機物做黏結劑，用木粉做造氣劑。這些因素決定了焊條的烘干溫度不宜過高。不同焊條的烘干溫度見表3-18。

經過烘干的焊條，需裝入焊條保溫筒中使用。每當取出一根焊條之后，須立即將保溫筒蓋好，避免空氣中水汽使烘干了的焊條回潮。

②焊條的貯存　對于購買的合格焊條，應按以下要求進行貯存。

a.各類焊條必須貯放于通風良好、干燥的倉庫中。

b.各類焊條均須墊高（不低于300mm），并分類堆放。要求達到上下左右空氣暢通，防止焊條受潮變質。

c.各類焊條必須堆放于距離墻壁300mm以外處。

d.重要工程部位使用的電焊條，特別是低氫型焊條，最好貯放在具有一定的濕度和溫度的倉庫內。建議溫度為10～150℃，相對濕度低于50％。