第四节 常用焊接材料
装配式钢结构常用焊接材料如下。
一、焊条
焊条（图1-26）是气焊或电焊时熔化填充在焊接工件接合处的金属条，由药皮和焊芯两部分组成，依靠药皮熔化并作为填充金属加到焊缝中去，成为焊缝金属的主要成分。
图1-26 焊条
1.焊条的型号及分类
①焊条型号可根据熔覆金属的力学性能、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分（表1-56）。
表1-56 焊条型号划分
注：1.焊接位置栏中文字含义：平表示平焊、立表示立焊、仰表示仰焊、横表示横焊、平角焊表示水平角焊、立向下表示向下立焊。
2.焊接位置栏中立和仰是指适用于立焊和仰焊的直径不大于4.0mm的E5014、E××15、E××16、E5018和E5018M型焊条，以及直径不大于5.0mm的其他型号焊条。
3.E4322型焊条适宜单道焊。
②焊条型号编制方法如下：字母“E”表示焊条；前两位数字表示熔覆金属抗拉强度的最小值；第三位数字表示焊条的焊接位置，“0”及“1”表示焊条适用于全位置焊接（平、立、仰、横），“2”表示焊条适用于平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊；第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。在第四位数字后附加“R”表示耐吸潮焊条；附加“M”表示耐吸潮和力学性能有特殊规定的焊条；附加“-1”表示冲击性能有特殊规定的焊条。
③除了E5018M型焊条可以列入E5018型焊条外（同时符合这两种型号焊条的所有要求），凡列入一种型号的焊条不能再列入其他型号。
④完整的焊条型号举例如下。
2.焊条的技术要求
（1）尺寸
①焊条尺寸应符合表1-57的规定。
表1-57 焊条尺寸
a.允许制造直径2.4mm或2.6mm焊条代替2.5mm焊条，直径3.0mm焊条代替3.2mm焊条，直径4.8mm焊条代替5.0mm焊条，直径5.8mm焊条代替6.0mm焊条。
b.根据需方要求，允许通过协议供应其他尺寸的焊条。
②焊条夹持端长度应符合表1-58规定。
表1-58 焊条夹持端长度
注：用于重力焊的焊条，夹持端长度不得小于25mm。
（2）药皮
①焊芯和药皮不应有任何影响焊条质量的缺陷。
②焊条引弧端药皮应倒角，焊芯端面应露出，以保证易于引弧。焊条露芯符合如下规定。
a.低氢型焊条，沿长度方向的露芯长度不应大于焊芯直径的1/2或1.6mm两者的较小值。
b.其他型号焊条，沿长度方向的露芯长度不应大于焊芯直径的2/3或2.4mm两者的较小值。
c.各种直径焊条沿圆周方向的露芯不应大于圆周的一半。
③焊条偏心度应符合如下规定。
a.直径不大于2.5mm的焊条，偏心度不应大于7％。
b.直径为3.2mm和4.0mm的焊条，偏心度不应大于5％。
c.直径不大于5.0mm的焊条，偏心度不应大于4％。
偏心度计算方法如下。
（1-3）
式中 T1——焊条断面药皮层最大厚度+焊芯直径；
T2——同一断面药皮层最小厚度+焊芯直径。
（3）T形接头角焊缝
①角焊缝表面经肉眼检查应无裂纹、焊瘤、夹渣及表面气孔，允许有个别短而且深度小于1mm的咬边。
②角焊缝的焊脚尺寸应符合表1-59的规定。凸形角焊缝的凸度及角焊缝的两焊脚长度之差应符合表1-60的规定。
表1-59 角焊缝的焊脚尺寸
注：焊条型号中的“××”代表43或50。
表1-60 凸形角焊缝的凸度及角焊缝的两焊脚长度之差
③角焊缝的两纵向断裂表面经肉眼检查应无裂纹。焊缝根部未熔合的总长度应不大于焊缝总长度的20％。对于E4312、E4313和E5014型焊条施焊的角焊缝，当未熔合的深度不大于最小焊脚的25％时，允许连续存在；对于其他型号焊条施焊的角焊缝，当未熔合的深度不大于最小焊脚的25％时，连续未熔合的长度不应大于25mm。角焊缝试验不检验内部气孔。
（4）熔覆金属的化学成分 熔覆金属的化学成分应符合表1-61的规定。
表1-61 熔覆金属的化学成分
注：表中数据均为最大值。
（5）力学性能
①熔覆金属拉伸试验及E4332型焊条焊缝横向拉伸试验结果应符合表1-62的规定。
表1-62 熔覆金属拉伸试验及E4332型焊条焊缝横向拉伸试验结果
注：1.表中的数据均为最小值。
2.E5024-1型焊条的伸长率最低值为22％。
3.E5018M型焊条熔覆金属抗拉强度名义上是490MPa，直径为2.5mm的焊条的屈服点不大于530MPa。
②焊缝金属夏比V形缺口冲击试验结果应符合表1-63的规定。
表1-63 焊缝金属夏比V形缺口冲击试验结果
注：1.在计算5个试样中3个值的平均值时，5个试样中的最大值和最小值应舍去，余下的3个值要有两个值不小于27J，另一个值不小于20J。
2.用5个试样的值计算平均值，这5个值中要有4个值不大于67J，另一值不小于54J。
③E4322型焊条焊缝金属纵向弯曲试样经弯曲后，在焊缝上不应有大于3.2mm的裂纹。
（6）焊缝射线探伤 焊缝金属探伤应符合表1-64的规定。
表1-64 焊缝金属探伤
（7）药皮含水量、熔覆金属扩散氢含量 低氢型焊条药含水量和熔覆金属中扩散氢含量应符合表1-65的规定。除E5018M型焊条外，其他低氢型焊条制造厂可向用户提供焊条药皮含水量或熔覆金属中扩散氢含量的任一种检验结果，如有争议应以焊条药皮含水量结果为准。E5018M型焊条制造厂必须向用户药皮含水量和熔覆金属中扩散氢含量检验结果。
表1-65 低氢型焊条药含水量和熔覆金属中扩散氢含量
二、埋弧焊用焊丝和焊剂
埋弧焊（图1-27）是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。其固有的焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光及烟尘很少等优点，使其成为压力容器、管段制造、箱形梁柱等重要钢结构制作中的主要焊接方法。
图1-27 埋弧焊施工
在埋弧焊过程中，焊丝（图1-28）和焊剂（图1-29）直接参与焊接过程中的冶金反应，因而它们的化学成分、物理性能直接影响埋弧焊过程的稳定性及焊接接头性能和质量。
图1-28 埋弧焊专用焊丝
图1-29 埋弧焊焊剂
1.埋弧焊型号分类
埋弧焊型号根据焊丝-焊剂组合的熔覆金属力学性能及热处理状态进行划分。
根据《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》（GB/T 5293），焊丝-焊剂组合的型号编制方法如下：字母“F”表示焊剂；第一位数字表示焊丝-焊剂组合的熔覆金属抗拉强度的最小值；第二位字母表示试件的热处理状态，“A”表示焊态，“P”表示焊后热处理状态；第三位数字表示熔覆金属冲击吸收功不小于27J时的最低试验温度；“-”后面表示焊丝的牌号。
根据《熔化焊用钢丝》（GB/T 14957—1994），焊丝牌号的第一个字母“H”表示焊丝，字母后面的两位数字表示焊丝中平均碳含量，如含有其他化学成分，在数字的后面用元素符号表示；牌号最后的字母表示硫、磷杂质含量的等级，“A”表示优质品，“E”表示高级优质品。
完整的焊丝-焊剂型号示例如下。
2.埋弧焊焊丝和焊接要求
（1）焊丝
①焊丝的化学成分应符合表1-66的规定。
表1-66 焊丝的化学成分
注：1.如存在其他元素，则这些元素的总量不得超过0.5％。
2.当焊丝表面镀铜时，铜含量应不大于0.35％。
3.根据供需双方协议，也可生产其他牌号的焊丝。
4.根据供需双方协议，H08A、H08E、H08C非沸腾钢允许硅含量不大于0.10％。
5.H08A、H08E、H08C焊丝中锰含量按GB/T 3429中的规定确定。
②焊丝尺寸应符合表1-67的规定。
表1-67 焊丝的尺寸
注：根据供需双方协议，也可生产其他尺寸的焊丝。
③焊丝表面质量如下。
a.焊丝表面应光滑，无毛刺、凹陷、裂纹、折痕、氧化皮等缺陷或其他不利于焊接操作以及对焊缝金属性能有不利影响的外来物质。
b.焊丝表面允许有不超出直径允许偏差一半的划伤及不超出直径偏差的局部缺陷存在。
c.根据供需双方协议，焊丝表面可采用镀铜，其镀层表面应光滑，不得有肉眼可见的裂纹、麻点、锈蚀及镀层。
（2）焊剂
①焊剂为颗粒状，焊剂能自由地通过标准焊接设备的焊剂供给管道、阀门和喷嘴。焊剂的颗粒度应符合表1-68的规定，但根据供需双方协议，可以制造其他尺寸的焊剂。
表1-68 焊剂的颗粒度
②焊剂含水量不大于0.10％。
③焊剂中机械夹杂物（碳粒、铁屑、原材料颗粒、铁合金凝珠及其他杂物）的质量分数不大于0.30％。
④焊剂的硫含量不大于0.060％，磷含量不大于0.080％。根据供需双方协议，也可以制造硫、磷含量更低的焊剂。
⑤焊剂焊接时焊道应整齐，成型美观，脱渣容易。焊道与焊道之间、焊道与木材之间过渡平滑，不应产生较严重的咬边现象。
（3）焊丝-焊剂组合焊缝金属射线探伤 应符合GB/T 3323中Ⅰ级的规定。
（4）熔覆金属力学性能
①熔覆金属拉伸试验结果应符合表1-69的规定。
表1-69 熔覆金属拉伸试验结果
②熔覆金属冲击试验结果应符合表1-70的规定。
表1-70 熔覆金属冲击试验结果
三、气体保护焊常用焊丝
利用气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊（图1-30）。
图1-30 气体保护焊
钢结构工程中的气体保护焊焊丝（图1-31）主要为CO2气体保护焊用焊丝。
图1-31 气体保护焊焊丝
1.气体保护焊焊丝牌号分类
根据GB/T 8110—2008，焊丝按化学成分和采用熔化极气体保护电弧焊时熔覆金属的力学性能进行分类。
焊丝型号的表示方法为ER××-×，字母ER表示焊丝，ER后面的两位数字表示熔覆金属的最低抗拉强度，“-”后面的字母或数字表示焊丝化学成分分类代号。如还附加其他化学成分时，直接用元素符号表示，并以“-”与前面数字分开。
焊丝型号举例如下。
2.气体保护焊焊丝技术要求
（1）焊丝化学的成分 焊丝的化学成分应符合表1-71的规定。
表1-71 焊丝的化学成分
①如果焊丝镀铜，则焊丝中Cu含量和镀铜层中Cu含量之和不应大于0.50％。
②Mn的最大含量可以超过2.00％，但每增加0.05％的Mn，最大含C量应降低0.01％。
③Nb（Cb）：0.02％-0.10％；N0.03％～0.07％；（Mn+Ni）≤1.50％。
注：表中数据均为最大值。
（2）焊丝的表面质量 焊丝表面应光滑，无毛刺、划痕、锈蚀、氧化皮等缺陷，也不应有其他不利于焊接操作或对焊缝金属有不良影响的杂质。镀铜焊丝的镀层应均匀牢固，不应出现起鳞与剥离。焊丝表面也可采用其他不影响焊接和力学性能的处理方法。
（3）焊丝的送丝性能 缠绕的焊丝应适于在自动和半自动焊机上连续送丝。焊丝接头处应适当加工，以保证能均匀、连续送丝。