金属粉芯药芯焊丝焊接技术
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金属粉芯药芯焊丝焊接技术
4.5 HOBART METALLOR71 (E70C-6MH4)金属粉型药芯焊丝焊接 技术
1
图6
4.5.1 E70C-6M H4 金属粉型药芯焊丝根焊技术
4.6 推荐的工艺参数见表 4
表 4：
层
道
电流
电压
保护气种类及流 量
焊材规 格牌号
送丝速度
1 145~175 15.1~15.9
热 焊 199~206 23.6~23.9 填
金属粉型药芯焊丝：宽熔 深，对接头装配尺寸公差 要求不高
图2 实芯焊丝和金属粉型药芯焊丝的熔深形状
f、在厚壁焊接时可采用窄坡口（较常规 60o 坡口）减少焊接层道降低
生产成本。
熔渣（ 颗粒）
气嘴 导丝、导电管
凝固渣（ 颗粒）
保护气体 药芯焊丝
焊接方向
粉芯
凝固 焊缝金属
电弧及金属过渡 熔池
图 3 金属粉型药芯焊丝焊接原理
金属粉型药芯焊丝焊接技术
四川石油管理局管道焊接技术中心
杨祥海
Ⅰ、概述
石油、天然气是国民经济的重要能源之一，随着国民经济的发展，
石油、天然气作为基础能源和化工原料在国民经济中占有越来越重要
的地位，在天然气、石油资源的开发利用中，石油、天然气输送管线
占有显著的位置，由于焊管钢对各种力学，使用和焊接性能要求较高。
所以从 20 世纪 70 年代开始国外钢材冶金企业一直积极研究开发的微
合金结构钢是主要目标。我国从“六五”国家科技攻关就开始了对石
油、天然气管道管线专用钢的开发研制，到“九五”国家科技攻关期
间，已逐步淘汰了自 20 世纪 50 年代以来一直沿用的普通钢材。生产
的焊接钢管的常规力学性能已达到 API-5L 标准规定的 X65 级以下性
金属粉芯型E90C—G药芯焊丝的研制
本 ，节 约钢 材 ，各类 高强度 钢在 船舶 、海 洋工程 、桥
梁等领 域应 用广 泛 ，特别是 北方 寒冷 工况要 求焊缝 金
属 应 具 有 良好 的低 温 冲击 韧 性 ．抗 拉 强 度 大 于 ９ ０ ０ ＭＰ ａ乃 至更 高 强度 的钢 种 已在 相 应工 程 中得到 应 用 ， 这要求 配套 的药 芯焊 丝需要 满 足与之 相应 的强度 及韧
芯焊 丝 良好 的焊接 操作性 能 ，并且其 熔敷 效率 相 比钛 型药 芯焊丝 要高 ；另外 ，金 属粉芯 型渣 系还 因其低 渣
性 而使 熔敷 金属扩 散氢 含量 降低 。因此 ，本研 究采 用
金属 粉芯 型渣 系［。
序 号
ｌ ２
专 利 申请 号
公 开 号
说 明
下 屈 服强 度 Ｒ ４ — ８ ａ ４ ０ ６ ０ＭＰ 屈 服 强 度 Ｒｐ＞ ８ ａ ｏ ７ ５ＭＰ ． ａ 屈 强 比 Ｏ９ ．７ ．２ ０９
３ ． 接设备与材料・ ６ 焊
文章编号 ：０ ２ ０ ５ （０ ２０ － ０ ６ ０ １０ — ２ Ｘ２ １）２ ０ ３ － ４
焊 接 技术
第４ １卷 第 ２期 ２ １ ０ ２年 ２月
金 属 粉 芯 型 Ｅ ０ —Ｇ 药 芯 焊 丝 的 研 制 ９Ｃ
刘玉双 ，韩 海峰 ，吕奎 清 ，田海成 ，李 磊
屈 服 强 度 Ｒｐ＞ ８ ａ ｏ ７ ５ＭＰ ．பைடு நூலகம்ａ
屈 强 比 ０９ ．７ ．２ ０９
２ ％富氩 气体 保护 。使 该焊 丝焊 接时 呈 细熔滴 射 流过 ０
渡 ．熔 渣覆 盖 率 低 。熔 敷效 率 高且 无 未 熔 合 的敏 感
因此 ，针 对 现 有 状 况 ，研 制 满 足 抗 拉 强 度 大 于 ９ ０Ｍ ａ ０ Ｐ ，且具 有 屈 强 比低 的 高强 度 高韧 性 金属 粉 芯 型药芯 焊丝 ．以提高焊缝 塑 性储备 以及 焊接 结构使 用
梁等领 域应 用广 泛 ，特别是 北方 寒冷 工况要 求焊缝 金
属 应 具 有 良好 的低 温 冲击 韧 性 ．抗 拉 强 度 大 于 ９ ０ ０ ＭＰ ａ乃 至更 高 强度 的钢 种 已在 相 应工 程 中得到 应 用 ， 这要求 配套 的药 芯焊 丝需要 满 足与之 相应 的强度 及韧
芯焊 丝 良好 的焊接 操作性 能 ，并且其 熔敷 效率 相 比钛 型药 芯焊丝 要高 ；另外 ，金 属粉芯 型渣 系还 因其低 渣
性 而使 熔敷 金属扩 散氢 含量 降低 。因此 ，本研 究采 用
金属 粉芯 型渣 系［。
序 号
ｌ ２
专 利 申请 号
公 开 号
说 明
下 屈 服强 度 Ｒ ４ — ８ ａ ４ ０ ６ ０ＭＰ 屈 服 强 度 Ｒｐ＞ ８ ａ ｏ ７ ５ＭＰ ． ａ 屈 强 比 Ｏ９ ．７ ．２ ０９
３ ． 接设备与材料・ ６ 焊
文章编号 ：０ ２ ０ ５ （０ ２０ － ０ ６ ０ １０ — ２ Ｘ２ １）２ ０ ３ － ４
焊 接 技术
第４ １卷 第 ２期 ２ １ ０ ２年 ２月
金 属 粉 芯 型 Ｅ ０ —Ｇ 药 芯 焊 丝 的 研 制 ９Ｃ
刘玉双 ，韩 海峰 ，吕奎 清 ，田海成 ，李 磊
屈 服 强 度 Ｒｐ＞ ８ ａ ｏ ７ ５ＭＰ ．பைடு நூலகம்ａ
屈 强 比 ０９ ．７ ．２ ０９
２ ％富氩 气体 保护 。使 该焊 丝焊 接时 呈 细熔滴 射 流过 ０
渡 ．熔 渣覆 盖 率 低 。熔 敷效 率 高且 无 未 熔 合 的敏 感
因此 ，针 对 现 有 状 况 ，研 制 满 足 抗 拉 强 度 大 于 ９ ０Ｍ ａ ０ Ｐ ，且具 有 屈 强 比低 的 高强 度 高韧 性 金属 粉 芯 型药芯 焊丝 ．以提高焊缝 塑 性储备 以及 焊接 结构使 用
一种金属粉型药芯焊丝的研发
一种金属粉型药芯焊丝的研发摘要：金属粉型药芯焊丝是药芯焊丝的一种，其药芯中大部分是金属，矿物质极少。
药芯焊丝是由金属皮包裹药粉组成，焊接时电流主要从金属表面通过，造成电流密度比焊条、实心焊丝都大，这会导致焊接速度的优势无可比拟。
而金属粉型的药粉几乎由导电金属构成，熔渣生成很少，那它的熔敷效率优势也很明显。
由于金属粉型药芯焊丝具有熔渣性药芯焊丝优点，又具有实心焊丝的优点，因此被誉为“替代实心焊丝的焊接材料”。
关键词：药芯焊丝金属型前言目前药芯焊丝的分类，根据类型和熔滴过渡形式可分为：钛型、碱性、自保护型和金属型药芯焊丝【1】。
国内应用较广的主要为钛型药芯焊丝，以及少量的碱性和自保护型药芯焊丝，金属型药芯焊丝国内应用较少。
而在欧美、日韩等发达国家和地区，金属型药芯焊丝凭借其飞溅和渣量少，熔敷效率高，熔敷速度快的优点已占药芯焊丝使用总量的20%以上【2】。
随着焊接自动化的扩展，其使用量必将进一步增加。
1.金属型药芯焊丝的特点1.1标准符合AWS A5.36 E70T151.2焊接工艺性能金属型药芯焊丝的工艺性能特点为：（1）电弧稳定，飞溅少，熔滴过渡均匀，可轻易形成喷射过渡，同时由于飞溅量少极大地减轻了清理飞溅的作业量；（2）渣量少，焊后焊缝几乎无渣，不需要清除焊渣就能连续焊接。
在厚板焊接中能大大降低工人劳动强度，提高工作效率。
（3）熔敷速度快，熔敷效率高，由于粉芯含有大量铁合金，所以能大幅提高焊丝的熔化速度。
其熔化速度明显高于实心焊丝和普通的药芯焊丝。
（4）具有优良的短路过渡特征，可焊接平焊、横焊、立向上、立向下等多种位置。
如外加脉冲电源，可实现薄板焊接。
2.药芯成分设计根据金属粉型药芯焊丝的特点，我们设计如下的药芯成分：原材料的杂质含量会直接影响焊缝的杂质含量，因此要严格控制。
S是钢中的有害元素，它和铁生成的FeS易与r-Fe形成低熔点共晶。
在加热时，共晶体熔化，导致焊缝处高温破裂，也就是我们说的“热脆”，在焊接高温下，FeS与铁水可无限互溶；熔池凝固时，FeS与Fe或FeO形成低熔点共晶，可能导致焊缝的结晶裂纹。
药芯焊丝电弧焊(FCAW)焊接方法简介
药芯焊丝电弧焊（FCAW）焊接方法简介药芯焊丝是继电焊条、实芯焊丝之后广泛应用的又一类焊接材料，使用药芯焊丝作为填充金属的各种电弧焊方法称为药芯焊丝电弧焊。
药芯焊丝电弧焊根据外加保护方式不同有药芯焊丝气体保护电弧焊、药芯焊丝埋弧焊及药芯焊丝自保气体保护焊、药芯焊丝熔化极惰性护焊。
药芯焊丝气体保护焊又有药芯焊丝C02气体保护焊和药芯焊丝混合气体保护焊等，其中应用最广的是药芯焊丝C0气体2保护焊。
（一）药芯焊丝气体保护焊1、药芯焊丝气体保护焊的原理药芯焊丝气体保护焊的基本工作原理与普通熔化极气体保护焊一样，是以可熔化的药芯焊丝作为电极及填充材料，在外加气体（如CO）保护下进行焊接的2电弧焊方法。
与普通熔化极气体保护焊的主要区别在于焊丝内部装有药粉，焊接时，在电弧热作用下，熔化状态的药芯焊丝、焊丝金属，母材金属和保护气体相互之间发生冶金作用，同时形成一层较薄的液态熔渣包覆熔滴并覆盖熔池，对熔化金属形成了又一层的保护。
实质上这种焊接方法是一种气渣联合保护的方法，如图1-10所示。
图1-10药芯焊丝气体保护焊焊接示意图2、药芯焊丝气体保护焊的特点药芯焊丝气体保护焊综合了焊条电弧焊和普通熔化极气体保护焊的优点，其主要优点是：1)、采用气渣联合保护，保护效果好，抗气孔能力强，焊缝成形美观，电弧稳定性好，飞溅少且颗粒细小。
2)、焊丝熔敷速度快，熔敷速度明显高于焊条，并略高于实芯焊丝，熔敷效率和生产率都较高，生产率比焊条电弧焊高3～4倍，经济效益显著。
3)、焊接各种钢材的适应性强，通过调整药粉的成分与比例，可焊接和堆焊不同成分的钢材。
4)、由于药粉改变了电弧特性，对焊接电源无特殊要求，交、直流，平缓外特性均可。
药芯焊丝气体保护焊也有不足之处：焊丝制造过程复杂；送丝较实芯焊丝困难，需要采用降低送丝压力的送丝机构等；焊丝外表面易锈蚀，药粉易吸潮，故使用前应对焊丝外表面进行清理和250～300℃的烘烤。
（二）药芯焊丝自保护焊自保护药芯焊丝或称为明弧焊用药芯焊丝，是在焊接过程中不需要外加保护气或焊剂的一类焊丝（见图1-11)。
药芯焊丝和金属粉芯焊丝电弧焊的新发展(二)
焊接位置代号 ：Ｏ 表示平焊、平 角焊，ｌ 表示全位置焊 低温冲击韧性要求 ：一 ４ ０ 。 Ｆ ，２ ０ 哏磅 不加代号Ｊ 则按标准规定 ，见表。 熔敷金属氢含量分二级 ：Ｈ ４ ＜４ ￣ ｍ ｍ Ｌ ／ １ ０ ０ ｇ ；Ｈ ８ ≤８ ｍ ｍ Ｕｌ ￣ｇ 保护气体代号 ：Ｃ ＝ Ｉ Ｏ ０ ％Ｃ Ｏ ， ；Ｍ ＝ ７ ５ ％一 ８ ０ ％Ａ ｒ ＋ ２ ５ ％一 ２ ０ ％Ｃ Ｏ ，
摘 要 ：本 文 概 述 了药芯 焊 丝 和 金 属粉 芯焊 丝 电弧 焊 的 发展 历 程 ，全 面 分 析 了 这两 种 焊 接 工 艺 方
法 的优点 ，详细论述了药芯焊丝 、金属粉芯焊 丝制造技术、品种、性 能、质量和相关标准的新发
展 ，列 举 了药 芯 焊 丝和 金 属粉 芯焊 丝 电弧焊 典 型 应 用 实例 。 关 键 词 ：药芯 焊 丝 ；金 属 粉 芯焊 丝 ； 电弧焊 ；新 发展 （ 续上 期 ）
◇ 题 Ｈ 综 Ⅲ 豫 ｔ 述 ｎ
药芯焊丝和金属粉芯焊 丝 电弧焊 的新发展 （ 二 ）
Ｎｅ ｗ
＠ Ⅱ ｍ＠ ｏ ￣ Ｆｉ ￣ Ｃｏ ｒ ｅ ｄ Ｗ 龇洒 ＠ 恤Ⅱ Ｐｅ ｗｄ ｅ ｚ Ｃｏ ｒ ｅ ｄ Ｗ ｋｅ Ｇ
Ⅱ ｇ
文／ 珠海 固得焊 接 自动 化 设备 有 限公 司 陈裕 Ｊ
７ ） 熔敷金属化学成分代号，分Ａ １ 、Ｂ ｌ 、Ｂ ２ 、Ｂ ３ 、Ｂ ６ 、Ｂ ８ 、Ｂ ９ 、Ｎ ｉ ｌ 、Ｎ ｉ ２ 、Ｎ ｉ ３ 、Ｄ１ 、 Ｄ ２ 、Ｄ ３ 、Ｋ １ 、Ｋ ２ 、Ｋ ３ 、Ｋ ４ 、Ｋ ５ 、Ｋ ６ 、Ｋ ７ 、Ｋ ８ 、Ｋ ９ 、Ｗ２ 和Ｇ 等 ，详见下节 。
保护气体代号 ：Ｍ ＝ ７ ５ ％～ ８ ０ ％Ａ ｒ ＋ ２ ５ ％～ ２ ０ ％Ｃ Ｏ ： ；Ｃ ＝ １ ０ ０ ％ Ｃ Ｏ ： 冲击韧度要求 ：３ —１ ８ 屯 ２ ７ Ｊ ；６ ＝ 一 ２ ９ ℃ ２ ７ Ｊ
伯乐金属粉芯药芯焊丝——更高效、更经济的药芯焊丝
（）焊道表面无氧化，焊道金属力挚性能优 ２
异，如表 ２ 所示。图４ 为伯乐Ｃ ３４ Ｎ １／型金属粉芯焊丝 （ ）与实芯焊丝 （ ）焊缝金属冲击韧度比较。 ＭＣ Ｉ Ｇ
咬边。角焊缝 （Ｆ ２ ）采用
金属粉芯药芯焊丝的焊道
（） ３ 无需很贵的保护气 体。
（）无需噪声大的脉冲弧焊电源。 ４
表２熔 敷金属力学性能 （０ ２℃）
■ ’
比实芯焊丝更宽。 誊 ‘ 。 金属粉芯 药芯焊丝多道焊可显著降低焊缝表面氧
‘ ＿
化，同时具有与实芯焊丝相近的大约９ ％的金属回收 ８ 率。Ｃ － 金属粉芯药芯焊丝焊缝金属微观组织 Ｎ １ ４— ３ ＿ＭＣ 结构见图２ 。
工艺标准有了可能。
．
三 伯乐金属粉芯药芯焊丝的主要应用 领域
１伯乐金属粉芯药芯焊丝种类 ．
（）不锈钢金属粉芯药芯焊丝 １
ＥＮ Ｓ ｌ ６ ３一Ａ：０ ６ Ｉ Ｕ ３ ７ ２ ０ ＡＷ Ｓ５ ９—９ ． ３
：
４ 优异的润湿特性使其具有较大的焊接参数 ， 范围 。 ’
器２ ５
２ ０
（）与实芯焊丝熔化极气体保护焊一样 ，保护气 ３
体推荐采用Ａ ２ ％ Ｃ ２ 什 ． ５ Ｏ ，气体流量 ： １ —１ Ｌｍ ｎ ５ ８ ／ｉ。
１ ５５ １ 来自Ｏ１ ５保护气体应避免使用更高含量的Ｃ ： ０ ，因为碳含 Ｏ 或 ： 量增加会降低熔敷金属的抗晶间腐蚀能力，同时过多的 氧含量会降低熔敷金属冲击值并增加焊缝表面氧化。
３同一直径焊丝适用范围广，焊接效率高 ．
使用伯乐金属粉芯药芯焊丝焊接时，选择比实芯
温度／ ＇ Ｃ
焊丝直径较大的焊丝对焊接质量并没有影响。此特性使 伯乐金属粉芯药芯焊丝可适于焊接各种厚度的材料 ； 这
FCAW(药芯焊丝常识)
药芯焊丝焊接介绍
其它焊接缺陷的发生原因和对策
缺陷 夹渣
发生原因
对策
焊接方向选择不良导致的焊渣流动超前 焊接速度过低，使焊渣超前 前层的焊道外型不良 多层焊接时，前层的焊渣未充分清除掉， 熔深不良
在倾斜构件上从低处往高处焊接 选定合适的焊接速度 用砂轮修定前层的焊道外型后焊接 完全清除掉前层的焊渣 升高焊接电流，加深熔深
需要选定和镀漆钢板匹配的焊丝和设定焊接条件。
药芯焊丝焊接介绍
▶ 焊接高强钢的厚板时， 如果预热、层间温度不恰当的话， 因为氢气可能造
成冷裂纹，因此请根据焊接方法、板厚度、钢种等，在合适的预热、层间温度 下焊接。一般随着母材强度的增加，预热、层间温度也要增加。
▶ 热输入过大的话，熔敷金属的机械性能会降低.特别在薄板和高强钢的焊接上，
药芯焊丝焊接介绍
各种 MAG焊接的操作性比较
焊接操作性
焊接类型
操作的难 易度
焊缝外观
其他
极 薄 板 (t≤ 2)
平焊 立焊
薄 板 (t≤ 6) 中 板 (t＞ 6) 厚 板 (t＞ 25) 平角焊
立向上 立向下 双面焊
平焊
平角焊 立焊 仰焊
电弧 稳定性
熔深 深度 飞溅
脱渣性 咬边
CO2 焊 接 实芯焊丝
● 热裂纹(结晶裂纹,液化裂纹)
▶ 熔敷金属的化学成份( 杂质和非金属夹杂物的熔析) ; Mn/S比, 调控UCS指数 ▶ 结晶形态 ; 调控焊接金属的断面成型和焊接热输入量 ▶ 焊接拘束应力 ; 选择拘束应力小的焊接设计
药芯焊丝焊接介绍
裂纹发生原因
● 冷裂纹
▶ 热影响区的硬化(钢材的化学成份和焊缝的冷却速度)
能成为凹痕、气孔、夹渣等发生的原因，请清除掉。
药芯焊丝和金属粉芯焊丝电弧焊的新发展(一)
质量优 的特点 ，很快得到业 内人士的青 睐。但 当时药芯焊丝 的生产技术 尚处于初级阶段 ，只 能制造直径较大 （ ２ ． ０ ～ ４ ． Ｏ ｍ ｍ）的药芯焊丝 ， 只适用于厚壁接头平焊和平角焊 ，应用 范围受
到 很 大 的限 制 。到 了 １ ９ ７ ２ 年 ，由 于 突破 了药 芯
药芯焊丝电弧焊 （ 英文缩写Ｆ Ｃ Ａ Ｗ） 发明于 １ ９ ２ ６ 年 ，直到１ ９ ５ ０ 年才开发出第一种焊接碳钢 的
气体保护药芯焊丝 ，但作为一种商品推向市场则
始于 １ ９ ５ ７ 年 ，药芯焊丝 电弧焊与实心焊丝Ｃ ０ １ 气
高标准的要求。此外还研制了低烟尘 、超低烟 尘 、低飞溅的药芯焊丝。克服了传统药芯焊丝
＠ ｗ ＠ Ｖ ＠ ｌ ｍ ⑩ Ｆ Ｃｏ 化设备有限公司 陈裕Ｊ
Ｍｅ ｔ ａ ｌ Ｐ ｅ ｗｄ ｅ ￣Ｃｏ ￣ ￣ ｄ 鸸 Ｇ Ｗｅ ｌ ｄ ￣ｇ
摘 要 ：本文概述 了药芯焊丝和金属粉芯焊 丝电弧焊 的发展历程 ，全面分析 了这两种焊接工艺方 法 的优点 ，详细论述 了药芯焊丝、金属粉 芯焊 丝制造技 术、品种 、性 能、质量和相 关标准 的新发
性等各方 面都胜 出一筹 ，使金属粉芯焊丝电弧
焊在高端制造行业 占据了重要的地位 。 从２ １ 世纪初至今 ，药芯焊丝和金属粉芯焊 丝 电弧焊处于一个高速发展期 。这两种焊丝的 品种不断增加 ，产量快速增长 ，应用范 围以前 所未有 的速度扩大 。据最近的统计资料 ，某些
焊丝关键制造技术 ，适用 于全位置焊 的小直径 （ １ ． Ｏ ｍ ｍ、１ ． ２ ｍ ｍ、１ ． ６ ａ ｒ ｍ） 药芯焊丝面世 ，显 著扩大 了药芯焊丝电弧焊的应用 范围。继后不 久 ，又研制成功了不外加保 护气体 的 自保护药
到 很 大 的限 制 。到 了 １ ９ ７ ２ 年 ，由 于 突破 了药 芯
药芯焊丝电弧焊 （ 英文缩写Ｆ Ｃ Ａ Ｗ） 发明于 １ ９ ２ ６ 年 ，直到１ ９ ５ ０ 年才开发出第一种焊接碳钢 的
气体保护药芯焊丝 ，但作为一种商品推向市场则
始于 １ ９ ５ ７ 年 ，药芯焊丝 电弧焊与实心焊丝Ｃ ０ １ 气
高标准的要求。此外还研制了低烟尘 、超低烟 尘 、低飞溅的药芯焊丝。克服了传统药芯焊丝
＠ ｗ ＠ Ｖ ＠ ｌ ｍ ⑩ Ｆ Ｃｏ 化设备有限公司 陈裕Ｊ
Ｍｅ ｔ ａ ｌ Ｐ ｅ ｗｄ ｅ ￣Ｃｏ ￣ ￣ ｄ 鸸 Ｇ Ｗｅ ｌ ｄ ￣ｇ
摘 要 ：本文概述 了药芯焊丝和金属粉芯焊 丝电弧焊 的发展历程 ，全面分析 了这两种焊接工艺方 法 的优点 ，详细论述 了药芯焊丝、金属粉 芯焊 丝制造技 术、品种 、性 能、质量和相 关标准 的新发
性等各方 面都胜 出一筹 ，使金属粉芯焊丝电弧
焊在高端制造行业 占据了重要的地位 。 从２ １ 世纪初至今 ，药芯焊丝和金属粉芯焊 丝 电弧焊处于一个高速发展期 。这两种焊丝的 品种不断增加 ，产量快速增长 ，应用范 围以前 所未有 的速度扩大 。据最近的统计资料 ，某些
焊丝关键制造技术 ，适用 于全位置焊 的小直径 （ １ ． Ｏ ｍ ｍ、１ ． ２ ｍ ｍ、１ ． ６ ａ ｒ ｍ） 药芯焊丝面世 ，显 著扩大 了药芯焊丝电弧焊的应用 范围。继后不 久 ，又研制成功了不外加保 护气体 的 自保护药
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1.34
0.75
2.1.3 焊缝金属力学性能见表二
表二：
P% 0.009
抗拉强度
屈服强度
断面延伸率
81000psi
69000psi
27%
2.1.4 金属粉型药芯焊丝特点
S% 0.013
冲击韧性 46
金属粉型药芯焊丝它既有实芯焊丝的长处，又兼备高熔敷速度低
飞溅性等熔渣型药芯焊丝的优点，其最显著的优点在于：
理工作，减轻焊工劳动强度。
e、焊缝成型好
因为金属粉型药芯焊丝良好的电弧特性及低的烟尘和飞溅量，焊接
操作可见度好，易于操作者更好的控制熔池形状，得到合格的焊接接
头，同时还可避免出现实芯焊丝焊接时,（富氩混合气保护)的指状熔 深，如图 2 示，从而对加工和装配尺寸的要求精度放宽。
实芯焊丝：窄熔深，对 接头装配尺寸公差要求 较高
所以从 20 世纪 70 年代开始国外钢材冶金企业一直积极研究开发的微
合金结构钢是主要目标。我国从“六五”国家科技攻关就开始了对石
油、天然气管道管线专用钢的开发研制，到“九五”国家科技攻关期
间，已逐步淘汰了自 20 世纪 50 年代以来一直沿用的普通钢材。生产
的焊接钢管的常规力学性能已达到 API-5L 标准规定的 X65 级以下性
能指标，如 T/S-52K。但钢管的实物质量水平和国外同类产品相比，
韧性技术指标仍存在差别。由于制造焊管至今仍必须使用螺旋焊缝和
直焊缝，而建设输送管线又必须使用对接焊。因此国内外各大焊材厂
家也在为适应新的钢材的焊接积极研制新的焊接材料,(如自贡中国焊
条厂生产的 CHE507GX,HOBRT 生产的 TM71 焊丝).我国从 20 世纪
试样编 号 2-1 2-2 2-3
试样厚 度 10 10 10
a、更高的熔敷速度 由于金属粉型药芯焊丝也是由薄钢带包裹药粉组成，其电流密度
大，熔化速度快。同时金属粉型药芯焊丝的药粉中有大量铁粉，铁合
金和金属粉，非金属矿物质含量较少，而铁粉、铁合金和金属粉的熔
点相对于非金属矿物粉的熔点低，使得熔化药粉的能量降低，从而比
实芯焊丝和熔渣型药芯焊丝具有更高熔敷速度，三种焊丝熔敷速度比
刻槽锤断
试样宽 试样长
度
度
25
220
25
220
25
220
25
220
Q/SY XN 2010-2005
未熔合 未焊透 气孔
未见 未见 未见 未见
未见 未见 未见 未见
未见 未见 未见 未见
夹渣
未见 未见 未见 未见
结论
合格 合格 合格 合格
表面刻 槽深度 1.6mm 1.6mm 1.6mm 1.6mm
抗拉 强度
检验标准
516 GB/T228-2002
511 GB/T228-2002 507 GB/T228-2002
530 GB/T228-2002
拉断位置及缺陷
距焊缝中心 26mm 距焊缝中心 21mm 距焊缝中心 21mm 距焊缝中心 19mm
试样编 号 4-1 4-2 4-3 4-4
试样厚 度 11.9 11.9 11.9 11.9
TM71 Ф 1.2 ㎜ TM71 Ф 1.2 ㎜ TM71 Ф 1.2 ㎜ TM71 Ф 1.2 ㎜
185~198 IPM
352~371
380~390
360
干 伸 长 8~15
8~15
8~15
8~15
喷嘴 直径
电源种类 及极性
Miller 450
9
DC-
Miller 450
16
DC-
Miller 450
C（CO2 气体保护）或 M（混合气体保护），在欧洲和日本等国家和 地区仍将金属粉型药芯焊丝划归于药芯焊丝一类，在保护气体的使用 上，日本大多采用 CO2 气体，少数情况下采用 80℅Ar+20℅CO2，而 在欧洲大多采用富氩混合气体保护焊。
在我国，金属粉型药芯焊丝应用还较少，尤其是油气输送管道建 造中几乎没有使用，只在一些大型造船厂的生产流水线上有所使用， 所以对金属粉型药芯焊丝的认识还很肤浅。 Ⅱ 金属粉型药芯焊丝焊接工艺 4.1 焊接位置：5G 4.1.2 管径及材质
接材料等在建造油气输送管线中的重要作用。 本文就开县罗家寨高含硫（H2S 6.44℅~16.2℅，CO21.49℅~10.4
℅）天然气集输工程所采用的新型（金属粉芯药芯焊丝），MIG 焊接 工艺进行了详细介绍。包括：①工程概况；②设备简介；③焊接工艺 等几方面内容。 一、 工程概况
川东北高含 H2S 天然气气田，地质储量丰富，从目前已钻获气 井的气质资料可知，渡口河气田天然气中 H2S 含量为 11.5％～17.1％， CO2 含量为 0.46％～8.62％；罗家寨气田天然气中 H2S 含量为 H2S 6.44℅~16.2℅，CO2 含量为 1.49℅~10.4℅。对于类似高酸性气田的 开发在国内尚属首次. 二、 设备简介
弧焰区 弧柱区
图 4-b
3.3 金属粉型药芯焊丝的应用及分类 目前金属粉型药芯焊丝已在世界许多发达国家得到广泛应用，其
分类方法也各有不同，在美国金属粉型药芯焊丝因其构造同熔渣型药 芯焊丝相似，过去是归于 AWSA5.20 标准中的 T-1 型焊丝，但同时由 于金属粉型药芯焊丝在操作和使用性能上同实芯焊丝又有相似之处， 现在 AWS 将其化归为 A5.18-94 标准中的 E70C-3x 和 E70C-6xx 表示
金属粉型药芯焊丝：宽熔 深，对接头装配尺寸公差 要求不高
图2 实芯焊丝和金属粉型药芯焊丝的熔深形状
f、在厚壁焊接时可采用窄坡口（较常规 60o 坡口）减少焊接层道降低
生产成本。
熔渣（ 颗粒）
气嘴 导丝、导电管
凝固渣（ 颗粒）
保护气体 药芯焊丝
焊接方向
粉芯
凝固 焊缝金属
电弧及金属过渡 熔池
图 3 金属粉型药芯焊丝焊接原理
值得注意的是由于金属粉型药芯焊丝在除根焊以外的各层是采 用脉冲喷射过度方式，电弧形态见 4-b，与我们常用焊接方法熔滴过 渡方式有较大区别，其操作方法和运弧手法及电弧指向也要随之改 变，否则易导致坡口侧壁未熔合。在仰焊部位焊接时，切忌向药芯自 保护焊那样，提高焊丝干伸长来衰减电流，此时应在送丝机上来进行
4.5 HOBART METALLOR71 (E70C-6MH4)金属粉型药芯焊丝焊接 技术
1
图6
4.5.1 E70C-6M H4 金属粉型药芯焊丝根焊技术
4.6 推荐的工艺参数见表 4
表 4：
层
道
电流
电压
保护气种类及流 量
焊材规 格牌号
送丝速度
1 145~175 15.1~15.9
热 焊 199~206 23.6~23.9 填
210~225 23.8~23.9 1~n 盖 面 210~213 23.7~23.8
注:DC-表示焊丝接电源负极
85%Ar+15%CO2 20L/min
85%Ar+15%CO2 20L/min
85%Ar+15%CO2 20L/min
85%Ar+15%CO2 20L/min
焊缝金属综合力学性能见表 5；
70 年代开始，提出了石油工业“稳定发展东部，加快发展西部“的
战略方针，20 世纪 90 年代末又提出了”西气东输“的战略决策，开
始了西部油气输送到上海的 4000Km 的国内最长油气输送管道建设
工程。同时中国石油西南油气田分公司也提出了国内首个高酸性气田
的开发集输工程。由此可见，焊接技术，即焊接设备、焊接工艺和焊
g、焊接烟尘量少
Ⅲ、金属粉型药芯焊丝焊接原理
3.1 金属粉型药芯焊丝焊接原理见图 3
3.2 金属粉型药芯焊丝熔滴过度方式。（脉冲喷射过度）见图 4-a
脉冲峰值电流 脉冲临界电流
脉冲基值电流
图 4-a
由图 4-a 可以看出脉冲喷射过度是一种有规律的断续性喷射过 渡。脉冲电流停息期间基值电流使焊丝末端预热并局部熔化，但不形 成熔滴脉冲电流作用期间则产生熔滴喷射过程。 3.2.1 脉冲喷射过渡电弧形态，图 4-b
图 7 焊接电流与电压的关系
同药芯自保护焊一样，热焊道在整个焊道中起着至关重要的作 用，其焊接过程中是采用如图 8 所示的焊枪后拖角，并且始终保持电 弧在熔池正前方燃烧，焊接过程中可作适当的焊枪横向摆动，且保持 焊枪和焊道轴线呈 90o 夹角，如图 8 所示。同时要保证不得将根焊焊 道烧穿或烧熔，因此尽可能采用快的送丝速度和与之相匹配的焊接电 压（电流与电压之间的关系见图 7）同时在保证质量的前提下尽量提 高焊速。
2.1 Miller Pipepro 450 焊机，它是一种新型的焊接设备，较我们 常见的进口焊接设备如飞马特、林肯 DC400、SAE400 等有较大区别， 其主要特点表现在：
a 专为管道焊接而设计的新型焊接设备； b 先进的波形调整功能提供了新的可能性； c 改良了溶滴过渡方式； d 设备操作简单，参数设置精确； e 兼容了所有多功能焊机的特点; f 与我们常用的自保护药芯半自动焊接设备一样，由三部分组成， 包括主电源、焊丝送进装置和焊枪三部分组成。唯一不同在于焊丝送
金属粉型药芯焊丝焊接技术
四川石油管理局管道焊接技术中心
杨祥海
Ⅰ、概述
石油、天然气是国民经济的重要能源之一，随着国民经济的发展，
石油、天然气作为基础能源和化工原料在国民经济中占有越来越重要
的地位，在天然气、石油资源的开发利用中，石油、天然气输送管线
占有显著的位置，由于焊管钢对各种力学，使用和焊接性能要求较高。
较见图 1。
熔敷速度/
焊接电流/
图 1 金属粉型，熔渣型和实芯焊丝熔化速度的比较 — 金 属 粉 芯 药 芯 焊 丝 ； —熔渣型药芯焊丝； □ —实芯焊丝 （括号内数字为焊丝伸出长度）