第5章　管道焊接材料

焊接材料是焊接时所消耗材料的总称。管道施工常用的焊接材料一般包括焊条、焊丝、焊剂、保护气体。不同的材料所适用的范围不同，由于它们各自的性能和特点不同，焊接过程中的控制、焊接后所获得的接头性能也有显著的差异。

5.1　长输管道工程用焊条

5.1.1　上向焊焊条

焊接方向自下而上的焊条就称为上向焊焊条。

（1）上向焊焊条的分类　上向焊焊条分为酸性焊条、碱性焊条。

（2）上向焊焊条适用焊接方向和焊接位置　上向焊焊条适用于立上向焊，也适用于平焊、横焊和仰焊位置的焊接。

（3）常用上向焊焊条的性能

①酸性焊条　酸性上向焊焊条塑性和韧性较差，但酸性焊条具有良好的焊接工艺性，易于操作。长输管道工程常用酸性焊条见表2-5-1。

②碱性焊条　碱性上向焊焊条具有良好的塑性和韧性，但碱性焊条焊接工艺性较差，操作难度较大。长输管道工程常用碱性焊条见表表2-5-2。

（4）常用上向焊焊条的适用范围

①酸性焊条　酸性焊条通常用于低碳钢，且输送压力较低、管径较小的长输管道工程的焊接。

②碱性焊条　碱性焊条适用于各种管道工程的焊接。

5.1.2　下向焊焊条

焊接方向自上而下的焊条就称为下向焊焊条。

（1）下向焊焊条的分类　下向焊焊条分为纤维素焊条、低氢型焊条。

（2）下向焊焊条适用焊接方向和焊接位置　下向焊焊条适用于立下向焊，也适用于平焊、横焊和仰焊位置的焊接，主要用于管道环焊缝的下向焊接。

（3）常用下向焊焊条的性能

①纤维素焊条　纤维素下向焊焊条塑性和韧性较差，焊缝金属的含氢量高，抗裂性差。纤维素焊条具有良好的焊接工艺性，易于操作。焊接速度快，是焊条上向焊的2～3倍。长输管道工程常用纤维素焊条见表2-5-3。

②低氢型焊条　常用的低氢型上向焊焊条型号E8045（E8018）、E9018、E10018、E11018等，具有良好的塑性和韧性。低氢型焊条焊接工艺性较差，操作难度较大。长输管道工程常用低氢型焊条见表2-5-4。

（4）常用下向焊焊条的适用范围

①纤维素焊条　纤维素焊条通常用于低碳钢、低合金钢的焊接，主要用于对抗裂性能要求不高的管道工程的焊接。也用于对抗裂性能要求较高的长输管道工程根焊道的焊接（填充、盖面焊道采用抗裂性能好的焊接材料）。

②低氢型焊条　低氢型下向焊焊条主要用于对抗裂性能要求较高的管道工程环焊缝填充和盖面焊道的焊接。

5.2　长输管道工程用焊丝

长输管道工程用焊丝主要有气体保护实心焊丝、气保护药芯焊丝、自保护药芯焊丝、金属粉芯焊丝和埋弧焊焊丝等几种。

5.2.1　气体保护实心焊丝

（1）熔化极气体保护实心焊丝　长输管道工程用熔化极气体保护实心焊丝的规格为ф0.9～1.2mm，常用的焊丝见表2-5-5。

长输管道工程用熔化极气体保护实心焊丝应用于气体保护自动焊和半自动焊，通常用于中等及以上管径管道的焊接。

（2）非熔化极气体保护焊丝　长输管道工程用非熔化极气体保护焊丝的规格为ф2.0～3.2mm，常用的焊丝见表2-5-6。

长输管道工程用非熔化极气体保护焊丝应用于场站小径管环焊缝的焊接，也应用于中等及以上管径环焊缝根焊道的焊接。

5.2.2　气体保护药芯焊丝

将钢带卷成圆形钢管或异形钢管的同时，在其中填满一定成分的药粉，包括造气剂、造渣剂、金属粉等，经拉制而成的一种焊丝。

长输管道工程用气保护药芯焊丝的规格通常为ф1.0～1.2mm，常用的焊丝见表2-5-7。

气保护药芯焊丝在我国长输管道工程施工中应用较少，主要用于中等及以上管径管道根焊道的焊接，也可应用于填充、盖面焊道的焊接。

5.2.3　自保护药芯焊丝

不需要外加气体或焊剂保护，仅依靠焊丝自身燃烧产生的气体和熔渣来保护焊接区的一种焊丝。

长输管道工程用自保护药芯焊丝的规格通常为ф1.2mm，常用的焊丝见表2-5-8。

自保护药芯焊丝是目前我国长输管道工程施工中应用最多的焊接材料，主要用于中等及以上管径管道填充、盖面焊道的焊接。现在还没有适用于根焊焊道焊接的自保护药芯焊丝。

5.2.4　气体保护金属粉芯焊丝

金属粉芯焊丝与药芯焊丝相似，但有区别，主要是金属粉芯焊丝芯部的95％（质量分数）为金属粉，可用于长输管道环焊缝全位置焊接。金属粉芯焊丝在结构形式和制造工艺上与药芯焊丝相似，但AWS标准把金属粉芯焊丝划为实心焊丝类。

长输管道工程用金属粉芯焊丝的规格通常为ф1.0～1.2mm，常用的焊丝见表2-5-9。

金属粉芯焊丝应用于气体保护自动焊和半自动焊，通常用于中等及以上管径管道的焊接。金属粉芯焊丝可适用于根焊、填充和盖面焊道的焊接。

5.2.5　埋弧焊焊丝和焊剂

用于埋弧焊的焊丝称为埋弧焊焊丝，与埋弧焊焊丝配合使用的焊剂称为埋弧焊焊剂。

长输管道工程用埋弧焊焊丝的规格通常为ф2.5～4.0mm，常用的焊丝和焊剂见表2-5-10。

埋弧焊焊丝和焊剂在长输管道工程中通常只应用于双管联焊（把两根钢管预制成一根长管的工艺称为双管联焊）。

5.3　保护气体

焊接过程中用于保护金属熔滴、熔池及焊接区高温金属免受外界有害气体侵蚀的气体。

长输管道工程用保护气体有氩气（Ar）、二氧化碳（CO2）及混合气体（Ar+CO2）。

5.3.1　氩气（Ar）

Ar是一种惰性气体，具有良好的保护效果。焊接长输管道工程的氩气纯度大于等于99.9％。

纯氩气体在长输管道工程中只用于钨极氩弧焊的焊接。

5.3.2　二氧化碳（CO2）

CO2气体是氧化性保护气体，有固态、液态和气态三种状态。工业用的CO2都是液态，常温下即可液化。焊接长输管道工程用CO2气体的纯度大于等于99.5％。

CO2气体用于CO2气体保护焊，大部分的长输管道工程可采用CO2气体作为焊接保护介质。

5.3.3　混合气体（Ar+CO2）

为了获得优质的焊接接头，熔化极气体保护焊多采用混合气体作为保护介质。混合气体有Ar+O2、Ar+CO2、Ar+He、Ar+H2、Ar+N2、Ar+O2+CO2等。管道工程施工中最常用的混合气体是Ar+CO2。

长输管道工程用混合气体的混合比例一般为Ar（80％～85％）+CO2（20％～15％），有时为了改善熔池的流动性，增加熔深，CO2气体的比例可提高到50％。

混合气体（Ar+CO2）可用于各种管道的熔化极气体保护自动焊和半自动焊。

5.4　焊接材料的保管及烘干

（1）长输管道工程用焊接材料的保管　长输管道工程是野外作业，更要加强焊接材料的保管。焊接材料应设专人管理，设专库储存，焊材库内的相对湿度应小于等于60％。焊接材料应按类别、规格等分别存放。

（2）长输管道工程用焊接材料的烘干　长输管道工程用焊条应按焊材说明书的要求进行烘干。除纤维素焊条外，所有的焊条在使用前必须按要求进行烘干。纤维素焊条在包装良好，没有严重受潮的情况下，使用前不需烘干。当纤维素焊条受潮较严重时，应进行烘干，烘干温度应为70～100℃，烘干时间1h。

长输管道工程用气保护药芯焊丝、自保护药芯焊丝、金属粉芯焊丝使用前不需烘干，如果因保管不善而受潮，也不能进行烘干，只能报废。所以应加强药芯焊丝和金属粉芯焊丝管理，防止受潮。

（3）长输管道工程用保护气体的管理　长输管道工程用保护气体应分类专库存放，以防用错。