电焊条的管理和试验

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　　摘 要：通过介绍电焊条的牌号和型号，国家和厂级标准，验收流程，以及ERP系统的运行，详细介绍了焊条的管理内容。并通过试验发现一些存在的问题。有助于提高钢管厂的电焊条管理水平。
　　关键词：电焊条；牌号；型号；AWS；评定
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.034
　　0 前言
　　钢管厂的补焊用电焊条一直采用大西洋的CHE**7系列[1]，在使用中发现一些的问题，对其进行分析和总结，以提高本厂的电焊条管理水平。
　　钢管厂所使用的焊条属于管线钢用焊条，按钢级强度对应，目前使用的具体范围从J427-J707。
　　选用焊条的原则是焊条的抗拉强度大于等于母材的理论抗拉强度，同时屈服强度也不低于母材的理论值，且高强度的焊条可用于略低一级的钢材上。
　　焊条型号是国家标准中对焊条规定的编号，用来区别各种焊条熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类。国家标准通常只规定该种焊条最基本的要求，并且不可能包括所有的焊条。
　　焊条牌号是按焊接材料产品样本的规定所作的焊条代号，牌号用字母和三位数字表示，有时带有后缀进行补充说明。显然一个焊条型号可对应多个焊条牌号。如E5015型号可包括J507、J507R等。
　　1 电焊条国家标准的变迁
　　1.1 GB 系列标准
　　早期由原机械工业部组织出版《焊接材料产品样本》，分为1977和1987年版本，采用以焊条牌号为主的方法来指导各国内厂家区分焊条。如J507中，J表示结构钢，50表示熔敷金属抗拉强度≥50kgf/mm2，7表示低氢钠型[2]。
　　1985年编制的一批国家焊条标准，如GB5117-85《碳钢焊条》、GB5118-85《低合金钢焊条》等，它们都是等效采用美国ANSI/AWS相应的焊条标准而制定的[3]。采用焊条型号来代表焊条，如E5915-G，59表示熔敷金属抗拉强度≥59kgf/mm2，15表示低氢钠型，G表示用户协商化学成分。由于我国矿产资源与美国不同，导致焊芯的化学成分有差异。如低合金钢的合金体系在AWS A5.5中是碳-钼-镍，而我国的是碳-锰-钒。
　　1995年焊条国家标准做了更新，如GB/T5117-1995，GB/T5118-1995。厂家引用了该标准系列，并沿用至今。2010年后国家陆续更新了一些标准，但名称发生了变化。GB/T5117-2012《非合金钢及细晶粒钢焊条》，可涵盖的焊条包括J427，J507，J557。GB/T5118-2012《热强钢焊条》，大致包含R507-R627，不再包含管线钢焊条。因此，厂家可采用的新国家标准为GB/T32533-2016《高强钢焊条》，可包含焊条J607-J707及更高。
　　1.2 ASME和AWS标准
　　ASME是American Society of Mechanical Engineers（美国机械工程师协会）的英文缩写。在生产中东外贸钢管时，往往需要用到该标准。因此，必须按照该系列标准进行焊接工艺评定，准备钢材以及焊接材料。
　　国内外的焊接工艺评定文件格式均按照ASME IX进行准备。具体的技术要求则根据用户技术条件进行修改。目前在用的评定标准是ASME BPVC IX-2017《焊接、钎接和粘接评定》。基本上每两年更新一次。
　　外贸对应使用的焊接材料需满足ASME II Part C的要求。其中包括SFA 5.1碳钢焊条和SFA 5.5低合金钢焊条。等效采用AWS的早期版本AWS A5.1和AWS A5.5。AWS是 American Welding Society（美国焊接协会）的缩写，外贸管需要按ASME IX的要求完成评定文件和焊材质证书，因此焊材厂家的纸证书也需要提供国标型号对应的AWS标准型号，如厂家牌号CHE607GX，国标型号为E5915-G，符合AWS A5.5 E9015-G。
　　2 公司和厂级标准的变迁
　　2.1 ERP系统中的电焊条
　　ERP系统是基于ERP企业管理理念上的高度集成化的计算机信息系统，帮助企业实现自动化的新型企业管理模式。从早期的K3系统发展而来。主要的焊条在ERP中描述见下表：
　　各种电焊条均按照国标进行检验，采购时应按20KG的倍数来申报。
　　2.2 工艺指导书中的焊条
　　多年来，钢管厂一直使用自贡大西洋生产的电焊条。因此在工艺所编制的工艺指导书中以CHE来标识焊条。若有时该厂的焊条供不上，如何提供现场所需的焊条？一个方法是，采用较高强度级别的焊条。另一个方法可能是采用其他厂家的同类焊条，但需先做工艺评定合格。
　　自贡大西洋也研发出CHE657GX焊条以匹配X80钢级，但未得到推广[4]。
　　2.3 厂级焊条验收流程
　　新采购的焊材，按照厂文件《采购控制程序》（Q/SG G05.010）进行样品试验，试验合格后由工艺所编制样品检验报告，交物管中心存档。然后该焊材才有资格进行投标。
　　到厂的焊材，由物流中心按标准流程进行检查，检查合格后才可投入车间使用。对具体的重要管线项目，还需根据具体材质进行项目
　　工艺评定，评定合格后才能正式用于具体的管线生产。
　　3 电焊条的评定和试验
　　3.1 电焊条评定
　　电焊条评定采用原料钢板，并加工成标准尺寸的对接坡口型式，见图1。其中钝边P=3±1mm，坡口角度a=30-50°。评价的壁厚可覆盖较薄的壁厚，按AMSE IX覆盖范围是1.5mm-2t。焊条评定的有效期一般可达到3年。
　　外贸的根据ASME IX全用对接坡口即可，国内的还需要根据API SPEC 5L附录D（或GB/T9711-2017）开凹槽坡口做弯曲试验。试样的数量根据用户技术条件来确定，一般拉伸和弯曲采用4倍数量。
　　3.2 电焊条试验
　　为验证某些焊条性能需要单独做焊条试验，以及检查焊条性能防止长期未评定而出现的焊条质量问题。
　　3.2.1 CHE607GX的熔敷金属性能
　　由于在AWS A5.5中将J607G等效为E9015-G，其屈服强度要求较高，故对该焊条进行熔敷金属试验。屈服强度为500MPa，满足国标要求，但不满足AWS要求。因此，大西洋需要提供满足外贸要求炉批的焊条以进行相应的外贸生产。
　　3.2.2 焊条的韧性试验
　　对补焊焊缝进行-20℃冲击韧性试验，从J427-J707，平均冲击功在90-120J，略高于用户要求。对金相进行检查，一般都是粗大的先共析铁素体，加上晶粒内的珠光体或者针状铁素体。
　　对485及以上级钢材，在补焊实际焊接中需要控制焊接热输入，以及预热、层间温度满足工艺要求，才能获得较好的焊缝韧性。
　　4 结论
　　（1）根据现用AWS和国家标准，采用焊条牌号和型号来综合管理电焊条。
　　（2）通过电焊条试验来确定焊条性能并做好工艺控制。
　　参考文献：
　　[1]大西洋焊接材料股份有限公司.大西洋焊接材料（2014）[G].自贡，2014.
　　[2]戈兆文等.焊条的型号和牌号[J].中国锅炉压力容器安全，1990，
　　6（06）：34-38.
　　[3]机械工业部.焊接材料产品樣本[S].机械工业出版社，1987.
　　[4]陈耕耘.X80管线钢配套焊条CHE657GX的研制[J].机械，2013，40
　　（03）：56-59.
　　作者简介：曾德胜（1972-），男，湖北天门人，焊接工学学士，高级工程师，研究方向：直缝、螺旋埋弧焊管工艺等。
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