焊接材料

焊接时所消耗材料的通称

焊接材料是指焊接时所消耗材料的通称，例如焊条、焊丝、金属粉末、焊剂、气体等。焊接行业发展迅速，主要分为氩焊、CO2焊接、氧切割、电焊。

发展概况

2010年我国钢材表观消费量约为7.7亿吨，我国焊材消费量与钢材消费量的比约为0.6%，由此可知，2010年焊接材料的消费量在465万吨左右。

2010年开始，我国焊接材料厂商近千家，已形成天津、自贡、上海、昆山、锦州等为主的几个较大的企业集团。由于国内市场规模持续扩大，国际著名焊接材料生产企业纷纷来华建厂，利用其技术优势和资本优势占领高端焊接材料市场，与国内企业展开直接竞争。

我国焊接材料行业市场化程度较高，焊材中的普通低档焊条和镀铜焊丝技术含量较低，进入门槛较低，近年来已呈现严重的产能过剩。随着市场竞争日益加剧，行业呈现出规模化、集团化的经营模式，国内一些企业通过低价手段蚕食市场的同时，正加快产品结构调整步伐，以期占领高端市场。

我国焊接材料行业的产品仍以手工焊条为主，2008年我国焊条在焊接材料中的比重为48.9%，自动化焊材实芯和药芯焊丝在焊接材料中的比重共为40.5%，与日本、韩国等工业发达国家80%的数值相比，我国自动化程度较高的焊材消耗比重仍然很低。

因此，未来中国焊接材料产品的发展战略逐步转移，由自动化程度较高的高效优质产品逐步替代手工型产品，手工焊条产品逐步向高强、高韧、低氢、环保方向发展，以满足不同品种、不同焊接结构、不同服役条件下不同焊接技术要求。

焊接简介

现在焊接行业发展迅速，主要分为氩焊、CO2焊接、氧切割、电焊、气保护焊、自保护焊。

氩焊

氩焊主要用的焊接材料有：氩焊机（必备）氩焊枪（含布套、小气管*2 主线枪头钨针夹瓷咀铜头）主要用氩焊丝（型号比较普通的有308L 316……）、不锈钢焊条、钨针（一般规格为1.6*150 2.4*175 3.2*175）氩焊帽。

CO2焊接

CO2焊接主要用的焊接材料有：CO2焊机（必备，分为很多种类，根据不同的行业用不同的焊机），CO2焊枪 CO2前枪体弯管绝缘体连接体导电咀 CO2焊丝 CO2手提焊帽

气保护焊接

气保护焊接主要指的是由气体保护着进行焊接，主要的气体包括（CO2气体保护焊、80%Ar+20%CO2气体焊），只要是利用气体将焊接区域与空气隔开的一种焊接方法，一般用焊丝连续送进。

自保护焊接

自保护焊接指的是焊接时无需外加保护介质，只凭借焊丝自身的药芯进行保护的焊接方式，一般也称为明弧焊接。

焊接材料的有害性

（1）焊接劳动卫生的主要研究对象是熔化焊，而其中明弧焊的劳动卫生问题最大，埋弧焊、电渣焊的问题最少。

（2）药皮焊条手工电弧焊，碳弧气刨和CO2气体保护焊等的主要有害因素是焊接过程中产生的烟尘一电焊烟尘。特别是焊条手弧焊。和碳弧气刨，如果长期在作业空间狭小的环境里（锅炉、船舱、密闭容器和管道等）焊接操作，而且在卫生防护不好的情况下，会对呼吸系统等造成危害，严重时易患电焊尘肺。

（3）有毒气体是气电焊和等离子弧焊的一种主要有害因素，浓度比较高时会引起中毒症状。其中特别是臭氧和氮氧化物，它们是电弧高温辐射作用于空气中的氧和氮而产生的。

（4）弧光辐射是所有明弧焊共同的有害因素，由此引起的电光性眼病是明弧焊的一种特殊职业病。弧光辐射还会伤害皮肤，使焊工患皮炎、红斑和小水泡等皮肤疾病。此外，还会损坏棉织纤维。

（5）钨极氩弧焊和等离子弧焊，由于焊机设置高频振荡器帮助引弧，所以存在有害因素——高频电磁场，特别是高频振荡器工作时间较长的焊机（如某些工厂自制的氩弧焊机）。高频电磁场会使焊工患神经系统和血液系统的疾病。

由于使用钍钨棒电极，钍是放射性物质，所以存在射线有害因素（α、β和γ射线），在钍钨棒贮存和磨尖的砂轮机周围，有可能造成放射性危害。

（6）等离子弧焊、喷涂和切割时，产生强烈噪声，在防护不好的情况下，会损伤焊工的听觉神经。

（7）有色金属气焊时的主要有害因素，是熔融金属蒸发于空气中形成的氧化物尘烟，和来自焊剂的毒性气体。

材料种类

脱脂剂

使用脱脂剂清洁待焊接的金属有助于焊接更牢固，沿着焊接的边缘磨削或锉削斜面，有助于液态金属深入渗透到接头中，通过轻微研磨或锉削来清理焊缝，不要过度焊接，会破坏焊缝。

电极

电极工具将电流从焊机传递到被焊接的材料，加热变成液体，电极头由非消耗性钨制成，由于焊缝的形状不均匀或薄弱，一些焊缝需要进给加强接头，焊棒使用电极进料送丝。

角磨机

使用角磨机帮助平滑接头，在焊接前清洁金属表面。

焊条炉

焊条炉是基本的焊接材料，用来存放焊条，或持续加热焊条。

电极支架

两条铜线电缆覆盖有坚韧的绝缘层，用于将电流从焊接机传送返回焊机，需要用到电极支架，支架轻便，隔热坚固耐用，可承受连续操作时的磨损。

接地夹

接地夹用于将接地电缆连接到工件或焊接台，需要使用电缆接头将电缆连接到机器上。

安全设备

由于温度过高，焊接非常危险，如果处理不当可能会致命，在接触焊接材料和设备之前，戴上保护眼睛的头盔，耳塞，固体靴子保护脚免受火花或熔渣的伤害，手套保护和皮革覆盖身体其他部位。

保护设备

焊接面罩可以保护面部和眼睛免受电射线和熔融金属飞溅，用一只手握住，另一只手进行焊接，其他材料还有凿锤，钢丝刷，切削焊缝的安全眼镜，副夹钳，铁砧，重锤，钳子。

焊条

焊条就是涂有药皮的供电弧焊使用的熔化电极。它是由药皮和焊芯两部分组成。

（l）焊芯。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。焊接时，焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能；二是焊芯本身熔化为填充金属与母材金属熔合形成焊缝。

用于焊接的专用钢丝可分为碳素结构钢钢丝、合金结构钢钢丝和不锈钢钢丝三类。

（2）药皮。压涂在焊芯表面的涂层称为药皮。在光焊条外面涂一层由各种矿物等组成的药皮，能使电弧燃烧稳定，焊缝质量得到提高。

药皮中要加入一些还原剂，使氧化物还原，以保证焊缝质量。

由于电弧的高温作用，焊缝金属中所含的某些合金元素被烧损（氧化或氮化），这样会使焊缝的机械性能降低。通过在焊条药皮中加入铁合金或纯合金元素，使之随着药皮的熔化而过渡到焊缝金属中去，以弥补合金元素烧损和提高焊缝金属的机械性能。

改善焊接工艺性能使电弧稳定燃烧、飞溅少、焊缝成形好、易脱渣和熔敷效率高。

总之，药皮的作用是保证焊缝金属获得具有合乎要求的化学成分和机械性能，并使焊条具有良好的焊接工艺性能。

氧切割主要的焊接材料是：切割咀、氧焊枪、氧割咀、助焊剂、母材（被焊接材料）、电焊手套、保护面罩等。

主要应用的行业为金属板金行业、医疗器材行业、模具制作、家具厂、自行车助力车行业、船泊业```可以说在各行业中都有用到。

不锈钢-铝合金焊接材料：铝硅焊料粉 304#、铝硅焊料粉 430#、铝硅钎剂粉。

焊接规范

根据国家规定，并有以下的规范：

《材料与焊接规范》2006出版说明2006年02月08日

《材料与焊接规范》是中国船级社规范体系中的一份材料和焊接方面的基础性规范。为中国船级社大部分结构或建造规范所引用。本次修订再版的《材料与焊接规范》（2006）（以下简称本规范）是在98版的基础上，合并了2001、2003和2004年三份修改通报，再修改而成的。

为了表明修改的状况，以便于日后了解规范的生效日期。在本次修订的规范中对自2001年以来规范条文有实质性修改的条款标以修改日期，对勘误性质的修改则不作标注。

本规范完整地纳入了至2004年底通过的和部分2005年通过的国际船级社协会（IACS）有关材料与焊接方面的统一要求。

为实现本社产品检验制度纳入规范的要求，本版《规范》将原《材料与焊接规范》的总则部分用新第0篇入级规则所替代。在该篇中明确了产品检验的流程的要求。

在第1篇金属材料中增加了复合钢板的屈服强度和腐蚀试验的要求；同时对锻钢件的化学成份和力学性能等级范围进一步扩展，特别是对对作为舵杆的锻钢件的成份作出明确的规定。

为适应目前船舶行业中塑料材料的应用越来越普遍的现象，首次在规范第2篇非金属材料中对塑料材料提出了一般性要求（新增第2章），同时也规定了具体的试验方法的应用建议。同时也根据中国工业水平的发展，对原先的纤维增强塑料进行了整理，对内容作了较大程度的增删，对成型车间的要求有一定程度的提高和成型工艺中加入了夹层板的新内容。

第3篇焊接则是在2010年调整奥氏体不锈钢和双相不锈钢结构材料的有关规定的基础上，分析参考了各船级社规范、中国国家标准、和相关实物性能指标后，调整了相应配套的焊接材料内容，成为新的一节。同时根据IACS5月通过的W26《铝合金焊接材料的要求》统一要求，增加了新的铝合金焊接材料，调整了与规范中铝合金材料的相应配套的焊接材料内容。

各种焊接方法都会产生某些有害因素，不同的焊接工艺，其有害因素亦有所不同，大体有弧光辐射、烟尘、有毒气体、高温、高频电磁场、射线和噪声等七类。可分为物理因素一弧光、噪声、高频电磁场、热辐射、放射性；化学因素一烟尘、有毒气体。

有害因素

特点

（1）焊接劳动卫生的主要研究对象是熔化焊，而其中明弧焊的劳动卫生问题最大，埋弧焊、电渣焊的问题最少。

由于使用钍钨棒电极，钍是放射性物质，所以存在射线有害因素（α、β和γ射线），在钍钨棒贮存和磨尖的砂轮机周围，有可能造成放射性危害。

（6）等离子弧焊、喷涂和切割时，产生强烈噪声，在防护不好的情况下，会损伤焊工的听觉神经。

（7）有色金属气焊时的主要有害因素，是熔融金属蒸发于空气中形成的氧化物尘烟，和来自焊剂的毒性气体。

综述

各种焊接工艺方法在施焊过程中单一有害因素存在的可能性都很小，除了其主要有害因素外，还会有上述若干其他有害因素同时存在。必须指出，同时有几种有害因素存在，比起单一有害因素，对人体的毒性作用更大。所以对某些看来并不超过卫生标准规定的有害因素，亦应当采取必要的卫生防护措施的缘故。

应用标准

GB/T 5117-2012《非合金钢及细晶粒钢焊条》

GB/T 5118-2012 《热强钢焊条》

GB/T983-1995 《不锈钢焊条》

GB/T984-85 《堆焊焊条》

GB10044-88 《铸铁焊条及焊丝》

GB/T3670-1995 《铜及铜合金焊条》

GB/T13814-1992 《镍及镍合金焊条》

GB/8110-1995 《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》

GB/T14957-1994 《熔化焊用钢丝》

GB/T5293-1999 《焊缝终端裂纹原因' target='_blank'＞；埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》

GB/T17854-1999 《焊缝终端裂纹原因' target='_blank'＞；埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂》

GB12470-1990 《低合金钢焊缝终端裂纹原因' target='_blank'＞；埋弧焊用焊剂》

TB/T2374-1999 《铁道机车车辆用耐候钢焊条和焊丝》

中国船级社《钢质海船入级与建造规范-1998》

英国劳埃德船级社《钢质海船入级与建造规范-1997》

德国劳埃德船级社《钢质海船入级与建造规范-1997》

GB10046-1988 《银基钎料》

GB6418-1993 《铜基钎料》

GB9460-1988 《铜及铜合金焊丝》

GB10858-1989 《铝及铝合金焊丝》

GB3131-1988 《锡铅焊料》

GB3429-1994 《焊接用盘条》

GB4242-1984 《焊接用不锈钢丝》

对外差距

如今中国已成为全世界绝无仅有的焊接材料消费大国。20年来国内焊材行业得到了迅速发展，国外焊材企业也纷纷通过输出产品，提供技术服务和在中国设厂等途径来争夺市场。激烈的市场竞争显示，利润较低的普通焊接材料，如结422焊条、ER50—6气保护焊丝、HJ431焊剂等产品，主要是国内企业之间的竞争；而技术含量较高，利润也较大的各类特种焊材，面对国外知名企业的强势，目前大多数国内焊材企业在竞争中处于劣势，存在较大的差距，所以必须关注中国焊材民族工业今后的发展。

表观差距——产品的结构、品种和品质

1．产品结构比例

世界各国的焊材结构比例，迄今没有准确的统计数字。日本2005年秋季发行的《世界焊接新闻》英文版，对2004年一些国家和地区的焊材需求量（不是生产量）和使用比例做出了估计，列于表1。由表1可见，欧洲、北美（美国和加拿大）、日本等发达国家，在消费的焊材中，焊条比例均已小于20%，欧洲和北美的气保护焊丝使用比例均大于50%。从表1还可见，由于药芯焊丝在造船中用得多，因此造船量居世界第一、二名的日本和韩国，药芯焊丝使用比例较大。

表1 2004年一些国家和地区焊材需求量和使用比例

中国焊材产品结构比例的变化情况，参照国家焊材质监中心李春范主任的测算，列于表2。从表2可见，近年来中国焊材产品的结构已有较大的调整，突出的是气保护焊丝比例上升，焊条比例下降。

表2 近年来中国焊材的产量和结构比例

应该说明，产品结构不是由焊材厂的生产能力决定的，而是由市场需求决定的。但焊材厂应看到市场需求的变化趋势，逐渐调整产品的生产结构。可以肯定的说，在中国焊材总产量中，焊条的比例将向小于40%的方向发展。因此现在已供过于求的结422等普通焊条，必将有相当的一部分生产能力在市场竞争中被逐渐淘汰。

2．品种和品质

近年来，由于钢材品种及品质的飞跃进步和各行业的技术进展，推出了一大批升级换代和高性能、高品质的钢材：如用于超临界和超超临界火力发电机组的新型耐热钢；用于各行业的超低碳贝氏体高强钢和超高强钢；用于低温液化石油气（LPG）和液化天然气（LNG）储罐的低温钢；用于X70、X80和X100的高强管线钢；用于高层建筑钢结构和大跨度钢桥的高性能高强钢及高强度耐大气腐蚀钢；用于石油精炼设备和加氢裂化设备的新型高强度耐热钢，以及高性能铁素体不锈钢和双相不锈钢等。国外的知名焊材企业都迅速跟进，研制生产了各类高性能的配套焊接材料。

在这方面，中国焊材行业的差距是明显的，不少焊材不得不依赖外商的高价产品。

同时还应关注焊材产品在品质稳定性方面的差距，这往往是一些重点工程在选用焊材时的主要疑虑。应该强调，产品的品质稳定性，是由焊材厂的生产装备、检测手段和质量管理体系决定的。

注意事项

1、不锈钢焊条通常有钛钙型和低氢型两种。焊接电流尽可能采用直流电源，有利于克服焊条发红和熔深浅。钛钙型药皮的焊条不适合做全位置焊接，只适宜平焊和平角焊；低氢型药皮的焊条可做全位置焊接。

2、不锈钢焊条在使用时应保持干燥。为防止产生裂纹、凹坑、气孔等缺陷，钛钙型药皮焊前经150-250℃烘干1h，低氢型药皮焊前经200-300℃烘干1h。不能多次重复烘干，否则药皮易脱落。

3、焊口清理干净，同时防止焊条沾上油及其它脏物，以免增加焊缝含碳量并影响焊接质量。

4、为防止加热而产生晶间腐蚀，焊接电流不宜过大，一般应比碳钢焊条低20%左右，电弧不要过长，层间快冷，以窄道焊为宜。

5、引弧时注意，不能在非焊接部位引弧，最好选用与焊件相同材料的引弧板来引弧。

6、应尽量采用短弧焊接，弧长一般2-3mm，电弧过长易产生热裂纹。

7、运条：应采用短弧快速焊，一般不允许横向摆动，其目的是减少热量和热影响区宽度，提高焊缝抗晶间腐蚀能力和减少热裂纹的倾向。

8、异种钢的焊接应慎重选用焊条，防止焊条选用不当出现热裂纹或高温热处理后引起σ相析出，使金属脆化。参照不锈钢与异种钢的焊条选择标准进行选用，并采取适当焊接工艺。

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