焊材选用原则标准(焊料的种类和选用原则)

焊材的焊接材料选用原则

应根据母材的化学成分、力学性能、焊接性能并结合压力容器的结构特点、使用条件

及焊接方法综合考虑选用焊接材料，必要时通过试验确定。

焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术条件

要求。 焊接材料标准或产品样本上所列性能都是焊材熔敷金属(不含母材金属)性能，而焊接接头性能取决于焊缝金属(包括焊；材熔敷金属和母材金属)和焊接工艺，目前没有任一焊接

材料在焊接过程中可以作用于焊接接头中的热影响区而改变它的性能，从选用焊接材料来说

只能考虑焊缝金属性能，为保证焊接接头性能还需焊接工艺(特别是焊后热处理，线能量)

配合。JB/T4709-2000中原则规定“焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下

限或满足图样规定的技术条件要求”作为选用焊接材料总方针：

JB/T4709-2000将 GB 150中的低合金钢按其使用性能分为强度型低合金钢、耐热型低

合金钢和低温型低合金钢，这样划分实际上也与它们的焊接特点相适应。

有人认为“通过焊接工艺评定，确定了焊接材料”这种说法是不全面的—例如焊接

16MnR 钢，下列焊条都可以通过焊接工艺评定：J506，J507，J507R，J507G，J507RH，

J507DF……，但施焊产品使用哪个牌号则要考虑诸多因素，如：①从焊接设备考虑，J506 使

用交流焊机，J507使用直流焊机；②从抗裂性考虑，J507RH 优于 J507；C 在容器内部施焊

从劳动保护考虑，J507DF(低尘)要优于 J507；④从提高效率考虑，铁粉焊条 J507Fe优于了

507。综合考虑上述因素后才最终确定焊条牌号。 碳素钢、低合金钢的焊缝金属应保证力学性能，且不应超过母材标准规定的抗拉强度

上限。耐热型低合金钢的焊缝金属还应保证化学成分。

高合金钢的焊缝金属应保证力学性能和耐腐蚀性能。

对于压力容器而言，焊接接头的力学性能是基本性能，而对碳素钢和低合金钢而言，

焊缝金属强度与母材强度匹配又是压力容器行业和焊接行业的“热点”，研究争论甚多。焊缝金属与母材力学性能匹配应该统一考虑强度匹配、塑性匹配和韧性匹配；对于强度型低合

金钢按“等强”原则选用焊接材料，焊接接头可具有足够的韧性储备，而适当“超强”也确

实有利于提高接头抗脆断性能。用强度级别为700—800 MPa 的高强度钢(HQ70及15MnMoVNRe)

作母材，选择不同强度级别焊条焊接，进行落锤试验和深缺口宽板拉伸试验结果表明，焊缝

金属过份超强或过份低强，均易促使脆性断裂，接近等强的接头最为理想。焊缝低强在工艺

上还可降低预热温度、减少冷裂纹敏感性。

通常都是按熔敷金属名义保证值来选用焊接材料，而熔敷金属实际强度又往往超出名义

保证值很多，如再考虑冶金因素或熔合比的作用，实际焊缝金属的强度水乎将远远高出焊接

材料熔敷金属的名义保证值。愿望是“低强”匹配，现实可能是“等强”；愿望是“等强”，

现实可能是“超强”。必须根据焊缝实际强度水平来分析匹配问题。

焊条、焊剂与碳钢药芯焊丝国家标准和产品样本都没有规定熔敷金属拉伸强度上限，在

压力容器用焊材订货技术条件出台前，JB/T4709-2000 规定“焊缝金属应保证力学性能，且

不应超过母材标准规定的抗拉强度上限值加30 MPa”。

对于耐热型低合金钢和高合金钢的焊缝金属在保证力学性能前提下还应分别保证化学

成分或耐腐蚀性能，“保证”的实际意义对铬钼钢来讲是化学成分，对高合金钢来讲则是耐

腐蚀性能“应高于或等于相应母材标准规定值下限或满足图样规定的技术要求”。

对高合金钢的焊缝金属来讲，JB/T4709-2000只提“耐腐蚀性能”而不提“化学成

分”，这是因为高合金钢化学成分是保证耐腐蚀性能的，Cr、Ni 含量提高时只会对耐腐蚀

性能有利。

不锈钢复合钢基层的焊缝金属应保证力学性能，且不应超过母材标准规定的抗拉强度

上限值加30 MPa；复层的焊缝金属应保证耐腐蚀性能，当有力学性能要求时还应保证力学性

能。

复层焊缝与基层焊缝以及复层焊缝与基层钢板交界处宜采用过渡焊缝。 不同强度钢号的碳素钢、低合金钢之间的焊缝金属应保证力学性能，且不应超过强度

较高母材标准规定的抗拉强度上限值。

JB/T4709-2000标准中不同强度钢号的碳素钢、低合金钢都为珠光体钢，焊接材料应保

证焊缝金属与强度级别较低的母材相匹配。焊后热处理温度若按强度高的母材选用要注意勿

使焊缝另一侧母材强度降低过多；若按强度低的母材选用，则应注意防止强度高的母材产生

冷裂缝。

奥氏体高合金钢与碳素钢或低合金钢之间的焊缝金属应保证抗裂性能和力学性能。宜采用铬镍含量较奥氏体高合金钢母材高的焊接材料。

奥氏体钢与珠光体钢焊接，由于这两类钢在化学成分、金相组织和力学性能方面相差

很大，主要会产生下列三方面问题：

(1)焊缝金属的稀释：往往会使珠光体一侧熔合区附近产生脆性的马氏体组织，若提高

焊缝金属中奥氏体形成元素镍含量和控制高温停留时间可以减少其影响。

(2)碳迁移形成扩散层：在珠光体一侧形成脱碳层，奥氏体一侧形成增碳层，可引起降

低接头的高温持久强度和塑性。提高奥氏体焊缝的含镍量，利用其石墨化作用阻碍形成碳化

物则缩小扩散层。

(3)接头残余应力：主要原因是珠光体钢与奥氏体钢线膨胀系数不同及奥氏体钢导热性

差而产生的。

焊接奥氏体钢与珠光体钢宜采用铬镍含量较奥氏体高合金钢母材高的焊接材料，甚至

选用线膨胀系数介于珠光体钢与奥氏体钢之间的镍合金焊材，以降低残余应力。

焊接材料应满足图样的技术要求，并按 JB 4708规定通过焊接工艺评定。

由于焊条、焊剂国家标准规定不进行弯曲性能试验，焊条、焊剂力学性能试板热处理

规范与产品焊后热处理规范不完全相同，与不少钢材相差甚远，规定焊材“按 JB 4708通过

焊接工艺评定”以确保焊材按压力容器标准通过性能检验，但不要求焊材按炉批号进行焊接

工艺评定。

焊接材料熔敷金属硫、磷含量规定应与母材一致，选用 GB/T 5118标准规定的焊条，

还应符合下列要求：

型号为EX X X X—G的焊条应规定出焊缝金属夏比 V 型缺口冲击吸收功。

铬钼钢焊条的焊缝金属夏比 V型缺口冲击吸收功常温时不应小于3l J 箱

用于焊接低温钢的镍钢焊条的焊缝金属夏比 v 型缺口冲击吸收功在相应低温时应不小

于34J。

型号为 EX X 人 X—G 的焊条、铬钼钢焊条、低温钢焊条其力学性能试板热处理规范与

压力容器用钢材焊后热处理规范相差甚远。GB/T 5113中焊条力学性能试板热处理规范基本

上是按焊条强度级别来考虑的。提高热处理温度、延长热处理时间都会降低焊缝金属的抗拉

强度，同一型号焊条可能用于多种钢材、多种制造工艺的焊件，焊条国家标准中焊缝金属抗

拉强度名义值应适应各种工艺情况，如某焊件经多次焊后热处理，要求焊缝金属抗拉强度仍

不低于标准规定值。

结合我国合金体系特点研制的15MnVR、15MnVNR、07MnCrMoVR 钢，为防止碳化钒析出，

焊后热处理温度都规定低于600C，低温钢焊后热处理温度规定较低。

工艺人员、设计人员应当综合考虑焊条力学性能热处理规范、焊件制造工艺特点(主要

是焊后热处理、焊接返修)和钢材特点，选用相应的焊材。对带“G”焊条加上“规定出焊缝

金属夏比 v型缺口冲击吸收功”，对铬钼钢焊条、焊接低温钢的镍钢焊条，提高了焊缝金属

夏比 V 型缺口冲击功验收指标，以便与钢板要求相适应。

焊接作业焊条选取参照什么规范？

焊条的选用须在确保焊接结构安全、可行使用的前提下，根据被焊材料的化学成分、力学性能、板厚及接头形式、焊接结构特点、受力状态、结构使用条件对焊缝性能的要求、焊接施工条件和技术经济效益等综合考查后，有针对性地选用焊条，必要时还需进行焊接性试验。

选用要点

①考虑焊缝金属力学性能和化学成分

对于普通结构钢，通常要求焊缝金属与母材等强度，应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母材的焊条。对于合金结构钢，有时还要求合金成分与母材相同或接近。在焊接结构刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的不利情况下，应考虑选用比母材强度低的焊条。当母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高时，焊缝中容易产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢型焊条。

②考虑焊接构件使用性能和工作条件

对承受载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的冲击韧性和塑性，可选用塑、韧性指标较高的低氢型焊条。接触腐蚀介质的焊件，应根据介质的性质及腐蚀特征选用不锈钢类焊条或其他耐腐蚀焊条。在高温、低温、耐磨或其他特殊条件下工作的焊接件，应选用相应的耐热钢、低温钢、堆焊或其他特殊用途焊条。

③考虑焊接结构特点及受力条件

对结构形状复杂、刚性大的厚大焊接件，由于焊接过程中产生很大的内应力，易使焊缝产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢焊条。对受力不大、焊接部位难以清理干净的焊件，应选用对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条。对受条件限制不能翻转的焊件，应选用适于全位置焊接的焊条。

④考虑施工条件和经济效益

在满足产品使用性能要求的情况下，应选用工艺性好的酸性焊条。在狭小或通风条件差的场合，应选用酸性焊条或低尘焊条。对焊接工作量大的结构，有条件时应尽量采用高效率焊条，如铁粉焊条、高效率重力焊条等，或选用底层焊条立向下焊条之类的专用焊条，以提高焊接生产率。

选用焊接方法与焊接材料原则是什么？

所选用的焊接方法必须能保证焊接质量，达到产品设计的技术要求；同时能提高焊接生产效率、降低制造成本和改善劳动条件。

1、针对产品的材料性能和结构特征，根据各种焊接方法的特点，结合产品的生产类型和生产条件等因素，做综合分析后选定。

2、须注意母材的导热、导电、熔点等性能。对于热导率高的金属材料，应选用热输入大，焊透能力强焊接方法；对于热敏感的材料，易用热输入小的焊接方法等。

3、在不能变位的情况下焊接焊件上所有焊缝，就会因焊缝处在不同空间位置而采用平焊、立焊、横焊和仰焊等四种不同位置的焊接。

4、通常都是按熔敷金属名义保证值来选用焊接材料，而熔敷金属实际强度又往往超出名义保证值很多，如再考虑冶金因素或熔合比的作用，实际焊缝金属的强度水乎将远远高出焊接材料熔敷金属的名义保证值。愿望是“低强”匹配，现实可能是“等强”；愿望是“等强”，现实可能是“超强”。

5、对于耐热型低合金钢和高合金钢的焊缝金属在保证力学性能前提下还应分别保证化学成分或耐腐蚀性能，“保证”的实际意义对铬钼钢来讲是化学成分，对高合金钢来讲则是耐腐蚀性能“应高于或等于相应母材标准规定值下限或满足图样规定的技术要求”。

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