GB5293-1999(T) 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂.doc

1、GBT 52931999 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 国家质量技术监督局 19990903 批准 20000301 实施 前言 本标准是根据 ANSIAWSA51789碳钢埋弧焊丝及焊剂规程 ，对 GBT 5293 1985碳素钢埋弧焊用焊剂进行修订的，在技术内容上与该规程等效。 根据 ANSIAWSA517 规程对 GBT 52931985 进行修订时，保留了 GBT 52931985 中适合我国焊剂技术要求的内容，并第一次将焊丝和焊剂编写在一个标准中，供使用单位更加全面 地理解焊丝、焊剂与熔敷金属力学性能的关系。从而使本标准在技术内容上更加严格。 本标准从实施之日起，代替 GBT 529319

2、85。 本标准的附录 A、附录 B 均是提示的附录。 本标准由国家机械工业局提出。 本标准由全国焊接标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：哈尔滨焊接研究所、锦州天鹅焊材(集团) 股份有限公司、上海焊条熔剂厂。 本标准起草人：何少卿、温安然、李春范、季龙霞。 1 范围 本标准规定了埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂的型号分类、技术要求、试验方法及检验规则等内容。 本标准适用于埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版 本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GBT 7001988

3、碳素结构钢 GBT 15911994 低合金高强度结构钢 GBT 26501989 焊接接头冲击试验方法 GBT 26521989 焊缝及熔敷金属拉伸试验方法 GBT 33231987 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级 GBT 34291994 焊接用钢盘条 GBT 124701990 低合金钢埋弧焊用焊剂 GBT 149571994 熔化焊用钢丝 JBT 7948 81999 熔炼焊剂化学分析方法 钼蓝光度法测定磷量 JBT 7948 111999 熔炼焊剂化学分析方法 燃烧- 碘量法测定硫量 3 型号分类 31 型号分类根据焊丝-焊剂组合的熔敷金属力学性能、热处理状态进行划分。 32 焊

4、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 的熔敷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；第三位数字表示熔敷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，焊丝的牌号按 GBT 14957。 33 完整的焊丝-焊剂型号示例如下： 4 技术要求 41 焊丝 411 焊丝的化学成分应符合表 1 规定。 表 1 焊丝化学成分 412 尺寸 焊丝尺寸应符合表 2 规定。 表 2 焊丝尺寸 mm 413 焊丝表面质量 a)焊丝表面应光滑，无毛刺、凹陷、裂纹、折痕、氧化皮等缺陷

5、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之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、锈蚀及镀层脱落等。 42 焊剂 421 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 3 规定，但根据供需双方协议的要求，可以制造其他尺寸的焊剂。 表 3 焊剂颗粒度要求 422 焊剂含水量不大于 0.10。 423 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)的质量百分含量不 大于 030。

6、424 焊剂的硫、磷含量 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。 425 焊剂焊接时焊道应整齐，成形美观，脱渣容易。焊道与焊道之间、焊道与母材之间过渡 平滑，不应产生较严重的咬边现象。 43 焊丝焊剂组合焊缝金属射线探伤应符合 GBT 3323 中 I 级。 44 熔敷金属力学性能 441 熔敷金属拉伸试验结果应符合表 4 规定。 表 4 拉伸试验 442 熔敷金属冲击试验结果应符合表 5 规定。 表 5 冲击试验 5 试验方法 51 试验用母材 试验用母材应符合 GBT 700 规定的 Q235A 级、B 级，Q255A

7、 级、B 级或与焊丝化学成分相 当的其他材料。也可采用 GBT 1591 规定的 16Mn 或其他相当的材料。 52 焊丝化学成分及表面质量 521 焊丝化学成分分析从焊丝上取样，化学分析可采用任何适宜的分析方法，仲裁试验按 GBT 223122324见附录 B(提示的附录) 进行。 522 焊丝表面质量按 413 要求，对焊丝逐盘(卷) 任一部位进行目测检验。 53 熔敷金属力学性能试验 531 力学性能试件制备 5311 试件按图 1 所示的平焊位置制备，焊前焊剂应在 250400烘干 12 h 或按制造厂 推荐的烘干规范进行。 5312 所用试板按 51 规定，当要求试件在焊态和热处理状

8、态时，应制备两块试件或一块 能足够提供两种状态试样的试件，当采用一块试件时，将一块试件横切成两块，一块为焊态，另一 块为热处理状态。 5313 试件焊前应予以反变形或拘束，以防止角变形。焊后角变形大于 5的试件应予报废， 不允许矫正。 5314 采用直径为 40mm 焊丝按表 6 中规定的规范进行焊接，也可按供需双方协议，采用 制造厂推荐的焊接规范进行其他直径焊丝的试验。 5315 每一焊道施焊前，用测温笔或表面温度计测量试件中部距焊缝中心线 25mm 处的温度， 并控制在表 6 规定的范围内。如果焊接中断，重新启焊时，需将试件预热到表 6 规定的道间温度范 围内。 5316 第一层焊 12

9、道，焊接电流比规定值适当降低。最后一层焊 34 道，其余各层焊 23 道。焊缝与母材之间应平滑过渡，余高要均匀，其高度不得超过 3mm。 5317 试件的热处理 试件装炉时的炉温不得高于 300，然后以不大于 200h 的升温 速度加热到 62015，保温 1h。保温后以不大于 190h 的冷却速度炉冷至，320，然后炉 冷或空冷至室温。也可根据供需双方协议，采用其他热处理规范。 532 熔敷金属拉伸试验 5321 按图 2 规定，从射线探伤后的试件上加工一个熔敷金属拉伸试样。 5322 熔敷金属拉伸试验按 GBT 2652 进行。 533 熔敷金屑冲击试验 5331 按图 3 规定，从截取熔

10、敷金属拉伸试样的同一试件上加工一组 5 个冲击试样。 5332 熔敷金属冲击试验按 GBT 2650 和表 5 规定的试验温度进行。 5333 在计算平均值时，应舍去 5 个值中的最大值和最小值，余下 3 个值中有 2 个值不小于 27J，另一个值不小于 20J。三个值的平均值应不小于 27J。 54 焊缝射线探伤试验 541 焊缝射线探伤试验在试件截取拉伸试样和冲击试样之前进行。焊缝射线探伤前应去掉垫 板。若试件需作焊后热处理时，射线探伤在热处理前后均可进行。 542 焊缝射线探伤试验按 GBT 3323 进行。 543 评定焊缝射线探伤底片时，试件两端 25mm 应不予考虑。 图 1 射线

11、探伤和力学性能试验的试件制备 表 6 参考焊接规范 图 2 熔敷金属拉伸试样 图 3 夏比 V 型缺口冲击试样 55 焊剂质量检验 从被检验焊剂中(见 622)用四分法分别取出不少于 100g 的焊剂作下列项目检验。所用称样 天平感量不大于 1 mg。 551 焊剂颗粒度检验 5511 检验普通颗粒度焊剂时，把 0.450mm(40 目)筛下颗粒和 2.50mm(8 目)筛上颗粒的焊剂 分别称量。检验细颗粒度焊剂时，把 0.280mm(60 目) 筛下颗粒和 2.00mm(10 目)筛上颗粒的焊剂分 别称量。分别计算出 0.450mm(40 目) 、0.280mm(60 目) 筛下和 2.00

12、mm(10 目)、2.50mm(8 目)筛上的 焊剂占总质量的百分比。 5512 按式(1)计算颗粒度超标焊剂的百分含量。 式中：m超标的焊剂质量， g； m0焊剂总质量， g。 552 焊剂含水量检验 5521 把焊剂放在温度为 15010的炉中烘干 2h，从炉中取出后立即放入干燥器中冷却 至室温，称其质量。 5522 按式(2)计算焊剂的含水量 式中：m烘干后焊剂质量， g； m0烘干前焊剂质量， g。 553 焊剂机械夹杂物检验 5531 用目测法选出机械夹杂物，称其质量。 5532 按式(3)计算机械夹杂物的百分含量。 式中：m机械夹杂物质量， g； m0焊剂总质量， g。 554 焊

13、剂的磷、硫含量检验 焊剂的磷、硫含量按 JBT 79488 和 JBT 794811 进行测定。 555 焊剂焊接工艺性能检验 焊接力学性能试板时，同时检验焊剂的焊接工艺性能，逐道观察脱渣性能、焊道熔合、焊道成 型及咬边情况，其中有一项不合格时，认为该批焊剂未通过焊接工艺性能检验。 6 检验规则 焊丝、焊剂由制造厂质量检验部门按批检验。 61 批量划分 每批焊丝应由同一炉号(优质焊丝按同一炉号及同一热处理炉号) ，同一形状、同一尺寸、同一 交货状态的焊丝组成。 每批焊剂应由同一批原材料，以同一配方及制造工艺制成。每批焊剂最高量不应超过 60t。 62 取样方法 621 焊丝取样，从每批焊丝中抽

14、取 3，但不少于 2 盘(卷、捆) ，进行化学成分、尺寸和表面 质量检验。 622 焊剂取样，若焊剂散放时，每批焊剂抽样不少于 6 处。若从包装的焊剂中取样，每批焊 剂至少抽取 6 袋，每袋中抽取一定量的焊剂，总量不少于 10kg。把抽取的焊剂混合均匀，用四分 法取出 5 kg 焊剂，供焊接试件用，余下的 5kg 用于其他项目检验。 63 验收 每批焊丝质量按 631633 规定验收。 每批焊剂质量及焊丝焊剂组合的熔敷金属力学性能检验，以直径 4.0mm 或 5.0mm 的焊丝检 验结果判定。 631 每批焊丝的化学成分检验结果应符合表 1 规定。 632 每批焊丝尺寸检验结果应符合表 2 规

15、定。 633 每批焊丝的表面质量检验结果应符合 413 规定。 634 每批焊剂质量检验结果应符合 42 规定。 635 每批焊丝焊剂组合的焊缝射线探伤结果应符合 43 规定。 636 每批焊丝焊剂组合的熔敷金属力学性能试验结果应符合表 4、表 5 规定。 64 复验 任何一项检验不合格时，该项应加倍复验。当复验拉伸试验时，抗拉强度、屈服强度及伸长率 同时作为复验项目。试样可在原试件或新试件上截取。加倍复验结果应符合对该项检验的规定。 7 包装、标记和质量证明书 71 包装 711 焊丝 7111 包装形式为带焊丝盘，不带焊丝盘和桶装包装，每种形式的包装尺寸和质量见表 7。 经供需双方协议也可

16、以采用其他形式的包装。 表 7 包装尺寸和质量 7112 焊丝包装应能防止焊丝在正常装卸和使用时不受损坏，并应保持清洁、干燥。 7113 焊丝缠绕应避免波浪、硬弯或扭结。脱盘自由状态焊丝应无拘束，焊丝始端应能容易 辨认，并予固定。 7114 焊丝松弛直径和翘距，应保证焊丝能在自动和半自动焊设备上连续送丝。 712 焊剂 7121 焊剂包装应保证正常运输和贮存过程中不受损坏。并保证焊剂贮存一年不变质。 7122 焊剂包装质量为 25kg，50kg。 7123 若需方对焊剂的包装有特殊要求时，由供需双方协商确定焊剂的包装。 72 标记 721 在每个焊丝、焊剂包装外部应标记出下列内容。 a)标准号

17、、焊丝、焊剂的型号或牌号； b)制造厂名称及商标； c)规格及净质量； d)批号及生产日期。 722 不带焊丝盘的焊丝应在包装内部放人有标记内容的标签或说明书。 723 带焊丝盘的焊丝应将标签牢固地固定在焊丝盘上。 724 桶装焊丝应将标签牢固地固定在桶壁的明显位置上。 73 质量证明书 制造厂对每批焊丝、焊剂，根据实际检验结果出具质量证明书，当用户提出要求时，制造厂应 提供检验结果的副本。 附 录 A (提示的附录) 标准应用说明 A1 分类系统 A11 焊丝牌号 本标准中的焊丝牌号按 GBT 14957。第一字母“H”表示焊丝含量，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

18、分，在数字的后面用元素符号表示；牌号最后的 A、E 、 C 分别表示硫、磷杂质含量的等级。 A12 焊剂型号 焊剂型号是根据使用各种焊丝与焊剂组合而形成的熔敷金属的力学性能而划分的。焊剂型号的 示例如下： F4A0-H08A F5P6-H08MnA F5P4-H10Mn2 “F”表示焊剂， “F”后面的数字表示抗拉强度的级别，强度级别后面的字母“A”表示在焊 态下测试的力学性能， “P”表示经热处理后测试的力学性能；在字母“A”或“P”后面的数字表 示熔敷金属冲击吸收功不小于 27J 时，对试验温度的要求。 任何牌号的焊剂，由于使用的焊丝、热处理状态不同，其分类型号可能有许多类别，因此，焊 剂

19、应至少标出一种或所有的试验类别型号。 A2 焊剂类型 焊剂根据生产工艺的不同分为熔炼焊剂、粘结焊剂和烧结焊剂。按照焊剂中添加脱氧剂、合金 剂分类，又可分为中性焊剂、活性焊剂和合金焊剂。不同类型焊剂可以通过相应的牌号及制造厂的 产品说明书予以识别。 A21 中性焊剂 中性焊剂是指在焊接后，熔敷金属化学成分与焊丝化学成分不产生明显变化的焊剂。中性焊剂 用于多道焊，特别适应于厚度大于 25mm 的母材的焊剂。中性焊剂的焊接注意事项如下。 A211 由于中性焊剂不含或含有少量的脱氧剂，所以在焊接过程中只能依赖于焊丝提供脱氧 剂。如果单道焊或焊接氧化严重的母材时，会产生气孔和焊道裂纹。 A212 电弧电

20、压变化时，中性焊剂能维持熔敷金属的化学成分的稳定。某些中性焊剂在电弧 区还原，释放出的氧气与焊丝中碳化合，降低熔敷金属中的含碳量，某些中性焊剂含有硅酸盐，在 电弧高温区还原成锰、硅，即使电弧电压变化很大时，熔敷金属的化学成分也是相当稳定的。 A213 熔深、热输入量和焊道数量等参数变化时，抗拉强度和冲击韧度等力学性能发生变化。 A22 活性焊剂 活性焊剂指加入少量锰、硅脱氧剂的焊剂。提高抗气孔能力和抗裂性能。活性焊剂的焊接注意 事项如下。 A221 由于含有脱氧剂，那么熔敷金属中的锰、硅将随电弧电压的变化而变化。由于锰、硅 增加将提高熔敷金属的强度，降低冲击韧度。因此，在使用活性焊剂进行多道焊

21、时，应严格控制电 弧电压。 A222 活性焊剂中，更活泼的焊剂具有较强的抗气孔性能，但在多道焊时会产生较多的问题。 A23 合金焊剂 合金焊剂指使用碳钢焊丝，其熔敷金属为合金钢的焊剂。焊剂中添加较多的合金成分，用于过 渡合金，多数合金焊剂为粘结焊剂和烧结焊剂。合金焊剂主要用于低合金钢和耐磨堆焊的焊接，参 见 GB T12470。 A24 焊剂中性数 焊剂中性数是测量焊剂中性的一种简便方法。它是用来表示焊丝焊剂组合焊接碳钢时，与焊 缝金属中 Mn、Si 含量有关的指数。评价焊剂中性数时，焊剂中性数不能大于 40，焊剂中性数越小， 则焊剂越呈中性。 焊剂中性数计算方法如下： a)焊接二块化学成分分

22、析试块，第一块时的焊接规范与焊接试件规范相同。 b)焊接第二块试块时，采用比第一块电弧电压高 8V 的电压，其他规范相同。 c)每个试块的表面加工平滑，取试块的第四层( 顶)做熔敷金属分析。分别分析二个试样的 Mn 和 Si 含量。 d)焊剂中性数以二个试块的 Mn、Si 值的变化量的绝对值之和来计算，计算公式如下： N100(| Si|+|Mn|) 式中：Si两个试块的 Si 含量的变化量，； Mn两个试块的 Mn 含量的变化量，。 A3 焊丝的选择 在选择埋弧焊用焊丝时，最主要的是考虑焊丝中锰和硅的含量。无论是采用单道焊还是多道焊， 应考虑焊丝向熔敷金属中过渡的 Mn、Si 对熔敷金属力学

23、性能的影响。 熔敷金属中必须保证最低的锰含量，防止产生焊道中心裂纹。特别是使用低 Mn 焊丝匹配中性 焊剂易产生焊道中心裂纹，此时应改用高锰焊丝和活性焊剂，防止产生裂纹。 一般地，某些中性焊剂，采用 Si 代替 C 和 Mn，并将其含量降到规定值。使用这样的焊剂时， 不必采用 Si 脱氧焊丝。对于其他不添加 Si 的焊剂，要求采用 Si 脱氧焊丝，以获得合适的润湿性和 防止气孔。因此焊丝、焊剂制造厂应相互配合，以使两种产品在使用时互补。 在单道焊焊接被氧化的母材时，由焊剂、焊丝提供充分的脱氧成分，可以防止产生气孔。一般 来讲，Si 比 Mn 具有更强的脱氧能力，因此必须使用 Si 脱氧焊丝和活

24、性焊剂。 A4 埋弧焊熔敷金属力学性能 表 4、表 5 列出了焊丝焊剂组合的焊缝金属力学性能。力学性能取决于按本标准要求的程序 制备试样测试的。这种程序对母材的稀释程度小，因此，可较准确地反映每种焊丝焊剂组合的熔 敷金属力学性能。在使用中，焊丝和焊剂要分别对待，不必同时改变。因此，确定焊丝和焊剂对焊 缝金属力学性能的影响必须采用标准的试验方法。焊丝和焊剂熔化部分的化学反应和母材的稀释率 对焊缝金属成分均有影响。 母材厚度在一定的范围之内，一般不采用本标准要求的多道焊工艺，而常常采用单道焊。当韧 性要求高时，必须采用多道焊。 特殊力学性能受化学成分、冷却速度和焊后热处理的影响。大电流单道焊具有较

25、大的熔深，所 以比小电流多道焊时的母材稀释率大。而且，大电流单道焊的焊缝比小电流多道焊焊缝冷却得慢。 而且先施焊的多道焊焊道经受后焊的焊道热循环的影响，这些焊道不同部位的组织发生变化。因此， 使用相同的焊丝和焊剂焊接时，单道焊与多道焊的力学性能有差异。 本标准中的熔敷金属力学性能是在焊态或焊后热处理(620151 h)状态下测定的，或二 个状态下都测定。大多数的熔敷金属适用于任何一种状态，但是本标准不可能包含所有的制造和使 用过程中所遇到的状态。因此本标准中的分类要求，熔敷金属按照实际中遇到的某些具体条件进行 制作和试验。此外，在焊丝尺寸、焊丝伸出长度、接头形式、预热温度、道间温度和焊后热处理

26、等 遇到的差别，对接头的力学性能有很大的影响。延长焊后热处理时间(2030h) 对熔敷金属的强度和 冲击韧度有很大的影响。 附 录 B (提示的附录) 引用相关标准目录 GBT 22311981 钢铁及合金中碳量的测定 GBT 22321981 钢铁及合金中硫量的测定 GBT 22331988 钢铁及合金化学分析方法 二安替比林甲烷磷钼酸重量法测定磷量 GBT 22341988 钢铁及合金化学分析方法 硝酸铵氧化容量法测定锰量 GBT 22351997 钢铁及合金化学分析方法 还原型硅钼酸盐光度法测定酸溶硅含量 GBT 22361994 钢铁及合金化学分析方法 中和滴定法测定硼量 GBT 22

27、371981 合金及铁粉中铁量的测定 GBT 22381991 钢铁及合金化学分析方法 氟化钠分离-EDTA 容量法测定铝量 GBT 22391989 钢铁及合金化学分析方法 铬天青 S 光度法测定铝量 GBT 223101991 钢铁及合金化学分析方法 铜铁试剂分离-铬天青 S 光度法测定铝量 GBT 223111991 钢铁及合金化学分析方法 过硫酸铵氧化容量法测定铬量 GBT 223121991 钢铁及合金化学分析方法 碳酸钠分离-二苯碳酰二肼光度法测定铬量 GBT 223131989 钢铁及合金化学分析方法 硫酸亚铁铵容量法测定钒量 GBT 223141989 钢铁及合金化学分析方法

28、钽试剂萃取光度法测定钒量 GBT 223151982 钢铁及合金化学分析方法 重量法测定钛 GBT 223161991 钢铁及合金化学分析方法 变色酸光度法测定钛量 GBT 223171989 钢铁及合金化学分析方法 二安替比林甲烷光度法测定钛量 GBT 223181994 钢铁及合金化学分析方法 硫代硫酸钠分离碘量法测定铜量 GBT 223191989 钢铁及合金化学分析方法 新亚铜灵-三氯甲烷萃取光度法测定铜量 GBT 223201994 钢铁及合金化学分析方法 电位滴定法测定钴量 GBT 223211994 钢铁及合金化学分析方法 5-Cl-PADAB 分光光度法测定钴量 GBT 223221994 钢铁及合金化学分析方法 亚硝基 R 盐分光光度法测定钴量 GBT 223231994 钢铁及合金化学分析方法 丁二酮肟分光光度法测定镍量 GBT 223241994 钢铁及合金化学分析方法 萃取分离-丁二酮肟分光光度法测定镍量