液化氣體汽車罐車用焊接材料和標準淺析

王興起，黃 蕓

（安徽開樂專用車輛股份有限公司，安徽 阜陽 236112）

液化氣體汽車罐車是一種移動式承壓設(shè)備，屬于《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》管轄的范圍，為了適應(yīng)國民經(jīng)濟的發(fā)展，同時加強液化氣體汽車罐車的安全運行，防止和減少事故，保障人民生命和財產(chǎn)的安全，國家質(zhì)檢總局于2011年11月頒布了《移動式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，對汽車罐車產(chǎn)品的設(shè)計、制造進行規(guī)范。液化氣體汽車罐車的罐體為鋼制焊接結(jié)構(gòu)，因此在國家法規(guī)、標準體系允許的范圍內(nèi)合理選擇焊接材料顯得尤為重要。本文對液化氣體汽車罐車用焊接材料和相關(guān)標準作簡單介紹，與業(yè)內(nèi)技術(shù)交流，以便準確理解和把握國家標準，正確選擇和使用焊接材料。

一、焊接材料的主要組成

液化氣體汽車罐車用焊接材料由三部分組成：鋼焊條、氣體保護電弧焊用鋼焊絲和填充絲、埋弧焊用鋼焊絲和焊劑。

二、焊接材料的型號和牌號

焊接材料的型號，是按照標準編制的焊接材料代號。型號中應(yīng)表示焊材類別、主要特性（熔敷金屬的力學(xué)性能、藥皮類型、焊接位置、焊接電流種類）。

例一：《碳鋼焊條》國標GB/T5117-1995（熔敷金屬抗拉強度小于等于500MPa，適用于碳鋼及低強度的低合金鋼焊條）中焊條型號舉例如下：E5015

E-表示焊條。

50-表示熔敷金屬抗拉強度的最小值。

1-表示焊條適用于全位置焊接。

15-表示焊條藥皮為低氫鈉型，采用直流反接焊接

表1 碳鋼焊條型號示例

焊接材料的牌號，是按焊材廠規(guī)定編制的焊接材料代號，牌號中應(yīng)表示焊材類別、主要特性和本廠特點。

例二：焊條牌號舉例如下：J507

J-表示結(jié)構(gòu)焊條。

50-表示焊縫金屬抗拉強度等級，不低于50kgf/mm2。

7-表示低氫鈉型藥皮，直流。

我國焊材國家標準中的焊條國標、埋弧焊用焊絲-焊劑國標和GB/T8110焊絲國標都采用型號表示焊材類別、主要特性。其余的焊材國家標準（指由鋼標準化委員會編制的焊絲標準）則是采用牌號表示焊材類別、主要特性。如：GB/T3429-2002焊接用鋼盤條，YB/T5092-2005焊接用不銹鋼絲。

三、液化氣體汽車罐車用焊接材料選用原則

在TSGR0005--2011《移動式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定：

（1）用于制造罐體受壓元件的焊接材料，應(yīng)當(dāng)保證焊縫金屬的力學(xué)性能高于或者等于母材標準規(guī)定的下限值；當(dāng)設(shè)計需要時，其他性能也不得低于母材的相應(yīng)要求。

（2）焊接材料應(yīng)當(dāng)滿足相應(yīng)焊材標準和引用標準的要求，并且附有產(chǎn)品質(zhì)量證明書和清晰、牢固的標志。

（3）移動式壓力容器制造單位應(yīng)當(dāng)建立并且嚴格執(zhí)行焊接材料驗收、復(fù)驗、保管、烘干、發(fā)放和回收制度。

要滿足上述要求，首先應(yīng)保證焊接材料熔敷金屬的力學(xué)性能高于或等于母材標準規(guī)定的下限值，或滿足設(shè)計文件規(guī)定的技術(shù)條件。由于焊接材料基本上只能確定焊縫金屬的性能，不能影響焊接接頭熱影響區(qū)的性能，而對于承壓設(shè)備則要求焊接接頭性能不低于母材或設(shè)計文件規(guī)定的技術(shù)條件。因此正確選用焊接方法和焊材之后，還需要制定合理的焊接工藝（包括焊接環(huán)境、焊接線能量、預(yù)熱、后熱、焊后熱處理等）才能得到滿意的焊接接頭。

四、鋼焊條

承壓設(shè)備用鋼焊條涉及到的標準有：

o GB/T983-1995《不銹鋼焊條》

o GB/T5117-1995《碳鋼焊條》

o GB/T5118-1995《低合金鋼焊條》

o NB/T47018.2-2011《承壓設(shè)備用焊接材料訂貨技術(shù)條件第2部分：鋼焊條》

國內(nèi)承壓設(shè)備用碳鋼和低合金鋼焊條，基本上采用低氫納型和低氫鉀型藥皮焊條。如常用的符合GB/T5117的E5015-J507、E5016-J506焊條。

不銹鋼則采用EXXX-15、EXXX-16型藥皮焊條，-15為低氫納型，-16可為低氫納型，也可是鈦型或鈦鈣型藥皮。如常用的符合GB/T983的E308-15（A107）焊條。

E-表示焊條

308-表示熔敷金屬化學(xué)成分分類代號

15-表示焊條為堿性（低氫型）藥皮，適用于全位置，采用直流反極性焊接

碳鋼焊條、鉻鉬鋼焊條和不銹鋼焊條（包括奧氏體、馬氏體、鐵素體）的熔敷金屬化學(xué)成分和性能，各焊材廠牌號間基本相同，主要差異在適用范圍、焊接工藝性能和操作性能。低合金高強度鋼焊條的熔敷金屬化學(xué)成分和性能，各焊材廠牌號間差異較大，焊條的適用范圍、焊接工藝性能和操作性能差異也較大。

焊條統(tǒng)一牌號是我國特有的規(guī)定。自上個世紀80年代起我國焊材牌號由焊材行業(yè)統(tǒng)一命名。前機械部于1997年編制最后一版“焊接材料產(chǎn)品樣本”，其中規(guī)定了焊材統(tǒng)一牌號，這得到設(shè)計、制造、檢驗和監(jiān)督等各方認可和熟悉。不少大型焊材廠家在此基礎(chǔ)上做一些修改后用于本廠產(chǎn)品，這種作法為大多數(shù)焊材廠仍然至今沿用；而臺資和外資企業(yè)不用統(tǒng)一牌號，有自已的焊材牌號規(guī)定。

五、氣體保護電弧焊用鋼焊絲和填充絲

焊絲：指焊接時通過電流，并作為電極使用，用“E”表示；焊絲可用作填充絲。填充絲：指焊接時不通過電流，也不作為電極使用，而利用鎢極與工件之間產(chǎn)生的電弧熱熔化，填充焊縫，用“R”表示。填充絲不可用作焊絲。在國外標準中焊絲和填充絲即使化學(xué)成份相同，其他技術(shù)要求也不一定相同，焊絲和填充絲是區(qū)分開的。ER表示既可做焊絲又可做為填充絲用，如GB/T8110中的焊絲型號中就用ER表示。

承壓設(shè)備用氣體保護電弧焊鋼焊絲和填充絲涉及的標準有：

碳鋼和低合金鋼焊絲標準：GB/T14957-1994《熔化焊用鋼絲》、GB/T3429-2002《焊接用鋼盤條》

CO2氣體保護電弧焊用鋼焊絲和填充絲焊絲標準：GB/T8110-2008《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》、GB/T3429-2002《焊接用鋼盤條》

NB/T47018.3-2011《承壓設(shè)備用焊接材料訂貨技術(shù)條件第3部分：氣體保護電弧焊鋼焊絲和填充絲》。

表2 常用碳鋼和低合金鋼制承壓設(shè)備氣體保護電弧焊用鋼焊絲和填充絲示例

六、埋弧焊用鋼焊絲和焊劑

埋弧焊用鋼焊絲和焊劑涉及到的標準有：

GB/T5293-1999《埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑》

GB/T12470-2003《埋弧焊用低合金鋼焊絲和焊劑》

NB/T47018.4-2011《承壓設(shè)備用焊接材料訂貨技術(shù)條件第4部分：埋弧焊鋼焊絲和焊劑》

埋弧焊焊接材料包括焊絲和焊劑，埋弧焊熔敷金屬力學(xué)性能和化學(xué)成份主要由焊絲和焊劑決定的，同一焊劑，配合不同的焊絲，可得到不同力學(xué)性能的熔敷金屬。同一焊絲，配合不同的焊劑，也可得到不同力學(xué)性能的熔敷金屬。埋弧焊焊絲和焊劑都是配套使用，缺一不可。中外標準中，埋弧焊焊絲-焊劑型號表示方法中都將焊絲列出，這意味著只有用指定的焊絲，才能得到標準規(guī)定性能的熔敷金屬；同樣，當(dāng)埋弧焊焊絲確定之后，埋弧焊用焊劑成分就成為影響埋弧焊焊接工藝性能、熔敷金屬化學(xué)成份和力學(xué)性能的重要因素。

在碳鋼和低合金鋼埋弧焊標準中列出的焊絲-焊劑型號都以熔敷金屬的拉伸性能、沖擊性能為標志；而不銹鋼埋弧焊標準中列出的焊絲-焊劑型號都以熔敷金屬的化學(xué)成分和碳含量為標志。因此，選用埋弧焊用焊絲、焊劑時不僅要標明焊絲、焊劑的牌號，更要標明焊絲-焊劑型號。要注意的是，對于埋弧焊，同一牌號的焊絲和焊劑的組合在不同的焊接材料制造廠家的說明書中其焊絲-焊劑型號有所不同。因此對于埋弧焊，焊絲-焊劑的型號（即焊絲-焊劑組合的性能）不僅由焊絲和焊劑的牌號決定，而且與焊絲和焊劑的生產(chǎn)廠家有關(guān)，所以在訂購或在設(shè)計圖樣上標注埋弧焊用焊絲和焊劑時不僅要提出焊絲和焊劑的牌號要求，而且還應(yīng)提出焊絲-焊劑組合型號要求，并盡量在同一廠家訂購焊絲和焊劑的組合，這樣廠家會按相應(yīng)國家標準（GB/T5293-1999、GB/T12470-2003）提供質(zhì)量證明書，并相應(yīng)標明焊絲-焊劑的型號。碳素鋼和低合金鋼埋弧焊用焊絲和焊劑的組合決定了熔敷金屬的拉伸性能和沖擊性能。

表3 碳素鋼和低合金鋼埋弧焊用HJ431、HJ350、SJ101 焊劑配用焊絲示例

舉例：GB/T5293F5A0-H10Mn2--表示埋弧焊焊絲-焊劑型號。焊絲-焊劑型號是根據(jù)使用各種焊絲和焊劑的組合而形成的熔敷金屬力學(xué)性能劃分的。

o F-表示焊劑；

o 4和5-在GB/T5293中分別表示熔敷金屬抗拉強度最小值為420MPa和480MPa；

o A-表示焊態(tài)（AW）;P-表示焊后熱處理狀態(tài)（PWHT）；

o 0-表示在試驗溫度為0℃時，熔敷金屬沖擊吸收功不小于27J；2-表示在試驗溫度為-20℃時，熔敷金屬沖擊吸收功不小于27J；4-表示在試驗溫度為-40℃時，熔敷金屬沖擊吸收功不小于27J；

o H10Mn2-表示焊絲牌號；H-表示焊絲；10-表示焊絲的平均含碳量為0.1%；Mn2-表示焊絲平均含Mn量為2%；牌號最后的A、E、C分別表示P、S雜質(zhì)含量等級。

從以上可以看出，埋弧焊焊絲牌號和焊劑牌號不同，則埋弧焊焊絲-焊劑型號就不同，熔敷金屬的力學(xué)性能和化學(xué)成份也就不相同。

七、液化氣體汽車罐車用焊接材料訂貨時的技術(shù)條件

鍋爐壓力容器標準化技術(shù)委員會組織編寫了NB/T47018.1-7-2011《承壓設(shè)備用焊接材料訂貨技術(shù)條件》，并由國家能源局批準。該行業(yè)標準協(xié)調(diào)了焊接材料國家標準、行業(yè)標準與承壓設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范、標準之間的技術(shù)差異，在焊接材料國家標準和行業(yè)標準的基礎(chǔ)上按照我國的實際情況編制出適用于我國承壓設(shè)備焊接材料行業(yè)標準。如果承壓設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)按照焊材的國家標準、行業(yè)標準和NB/T47018.1-7-2011采購焊材，那么所采購的焊材將符合承壓設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范、標準要求，保證了承壓設(shè)備用焊材的質(zhì)量。

（一）焊條訂貨時，所采購的焊條應(yīng)符合：

NB/T47018.2-2011

GB/T5117-1995《碳鋼焊條》

GB/T5118-1995《低合金鋼焊條》的技術(shù)條件。

表4 用于焊接Q345R的E5015(J507)焊條技術(shù)條件

（二）氣體保護電弧焊用焊絲訂貨時，對于所采購的CO2氣體保護電弧焊用鋼焊絲和填充絲應(yīng)符合：

NB/T47018.3-2011

GB/T8110-2008《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》的技術(shù)條件。

表5 用于CO2 氣體保護電弧焊焊接Q345R的ER49-1 焊絲的技術(shù)條件

（三）氬弧焊用鋼焊絲和填充絲，碳鋼和低合金鋼應(yīng)符合：

NB/T47018.3-2011和GB/T14957-1994《熔化焊用鋼絲》

GB/T3429-2002《焊接用鋼盤條》的技術(shù)條件；

（四）埋弧焊用鋼焊絲和焊劑訂貨時：

①采購碳素鋼/低合金鋼埋弧焊用焊絲/焊劑應(yīng)符合：

NB/T47018.4-2011《埋弧焊鋼焊絲和焊劑》

GB/T5293-1999《埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑》

GB/T12470-2003《埋弧焊用低合金鋼焊絲和焊劑》的技術(shù)條件；

例如用于焊接Q345R的HJ431-H10Mn2組合型號應(yīng)標注為NB/T47018.4-2011F5A0-H10Mn2,標準值：

0℃、KV2≥34J。

表6 用于焊接Q345R的HJ431-H10Mn2的技術(shù)條件

八、總結(jié)

我國焊材國家標準中的焊條國標、埋弧焊用焊絲-焊劑國標和GB/T8110焊絲國標都采用型號表示焊材類別和主要特性，所以上述焊材國家標準中焊材的分類原則是以焊材型號進行分類的；其余的焊材標準（指由鋼標準化委員會編制的鋼焊絲標準）則是采用牌號表示焊材類別和主要特性，因此是以焊材牌號進行分類。

NB/T47014-2011標準中以母材的分類原則作為焊材熔敷金屬分類原則，由于焊材熔敷金屬的性能代表了焊材的性能，因此根據(jù)熔敷金屬性能與母材性能相對應(yīng)的原則，按照母材分類原則對焊材進行分類是可行的。液化氣體汽車罐車用焊接材料依據(jù)上述原則選用協(xié)調(diào)了焊接材料國家標準、行業(yè)標準與承壓設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范之間技術(shù)差異，能完全滿足承壓設(shè)備的安全技術(shù)規(guī)范和標準要求。

[1]焊接標準匯編 材料卷[M].北京：中國標準出版社，中國質(zhì)檢出版社，2011.