不銹鋼埋弧焊所使用的焊接材料是焊劑和焊絲。焊絲的作用相當于焊條的焊芯,焊劑的作用相當于焊條的藥皮。埋弧焊焊劑的化學冶金性能、焊接工藝性能是決定焊縫金屬性能的主要因素之一。除此之外,焊劑還有下列作用:
A. 焊(han)接時焊(han)劑覆蓋著焊(han)接區,防(fang)止空氣中氧、氮在施焊(han)時侵入焊(han)接熔(rong)池以保護焊(han)縫金屬(shu)。
B. 焊接渣(zha)殼覆蓋在焊縫(feng)上,減慢了焊縫(feng)金(jin)屬的冷卻速度(du),改善了氣體逸出條(tiao)件,有助于減少氣孔(kong)。降(jiang)溫(wen)后,焊渣(zha)容易從焊縫(feng)金(jin)屬表(biao)面剝落。
C. 焊接過程中穩定電弧燃燒。
對于焊劑的熔點,要求應比被焊鋼材的熔化溫度低200℃~300℃。對于不(bu)銹(xiu)鋼埋弧焊用焊劑,還要求其焊劑的化學成分不致使焊縫金屬增碳,并且有可能使合金元素滲入焊縫中去,以提高焊接接頭的耐腐蝕性能。
一、焊(han)劑的(de)分類
焊劑的分類方法有許多種(zhong),如按焊劑的制(zhi)造方法和用途分類,按焊劑的化學成分、化學性質(zhi)、顆粒結構等進(jin)行(xing)分類。
1. 按焊劑的制(zhi)造方法分類
a. 熔煉焊劑
將一(yi)定比例(li)的(de)各種配料放在爐內熔煉(lian),然后(hou)經(jing)過水(shui)冷粒化、烘干、篩選而制成的(de)焊劑。
b. 非熔煉(lian)焊劑(ji)
根據焊劑烘焙溫度不同又分(fen)為粘結焊劑與燒結焊劑。
①. 粘結焊劑
將一定比例的各(ge)種(zhong)粉狀(zhuang)配料加(jia)入適量(liang)粘(zhan)結(jie)劑,經混合攪拌(ban)、粒化和低溫(400℃以(yi)下(xia))烘干(gan)而制成的焊劑(原稱(cheng)陶質焊劑)。
②. 燒結焊劑
將(jiang)一定比例(li)的各種(zhong)(zhong)粉(fen)狀配料加(jia)人(ren)適量粘結(jie)(jie)劑(ji),混(hun)合攪拌后(hou)(hou)經高溫(wen)(400℃~1000℃)燒(shao)結(jie)(jie)成塊(kuai),然后(hou)(hou)粉(fen)碎(sui)、篩選而制成的一種(zhong)(zhong)焊(han)(han)劑(ji)。燒(shao)結(jie)(jie)焊(han)(han)劑(ji)又可分(fen)為(wei)低(di)溫(wen)燒(shao)結(jie)(jie)焊(han)(han)劑(ji)(燒(shao)結(jie)(jie)溫(wen)度(du)一般為(wei)300℃~500℃)和高溫(wen)燒(shao)結(jie)(jie)焊(han)(han)劑(ji)(燒(shao)結(jie)(jie)溫(wen)度(du)一般高于(yu)700℃),前者可滲加(jia)合金,后(hou)(hou)者則(ze)只有造渣保護作用。
2. 按焊劑的化(hua)學成分分類
a. 按(an)氧化物性(xing)(xing)質分為酸(suan)性(xing)(xing)焊(han)劑(ji)、中性(xing)(xing)焊(han)劑(ji)和堿性(xing)(xing)焊(han)劑(ji);
b. 按二氧化硫(liu)含(han)量分為(wei)高硅焊(han)劑(ji)(ji)、中硅焊(han)劑(ji)(ji)和低硅焊(han)劑(ji)(ji);
c. 按氧化(hua)錳(meng)(meng)含量分為高(gao)錳(meng)(meng)焊(han)(han)劑、中錳(meng)(meng)焊(han)(han)劑、低(di)錳(meng)(meng)焊(han)(han)劑和無(wu)錳(meng)(meng)焊(han)(han)劑。無(wu)
d. 錳(meng)焊劑中(zhong)的(de)氧化錳(meng)是混入的(de)雜質,一(yi)般應(ying)小于2%;
e. 按CaF2含量分為高氟焊劑、中氟焊劑和低氟焊劑。
3. 按焊劑的化學性質分類(lei)
a. 氧化性焊劑(ji)
焊(han)劑對母材有較強的(de)氧(yang)化(hua)作用。氧(yang)化(hua)性焊(han)劑可分為兩種類型:一(yi)種是含有大量SiO、MnO的(de)焊(han)劑,另一(yi)種是含有FeO較多的(de)焊(han)劑。
b. 弱(ruo)氧化(hua)性焊劑(ji)
焊劑含SiO2、MnO、FeO等活性氧化物較少,焊劑對金屬有較弱的氧化作用,焊縫金屬的含氧量較低。
c. 惰(duo)性(xing)焊劑
焊劑中基本不含SiO2,MnO、FeO等氧化物,所以對母材沒有氧化作用。此類焊劑的成分是由Al2O3、CaO、MgO、CaF2等組成的。
二、熔煉焊劑
熔煉焊劑仍是(shi)我(wo)國(guo)不銹(xiu)鋼埋弧焊用的(de)主(zhu)要(yao)焊劑,它是(shi)將原料按比例混合后,經高溫加熱到1300℃以上,使其熔化煉制均勻后,逐(zhu)漸倒入冷卻水(shui)中凝(ning)固和實現顆粒化,再經過(guo)(guo)烘干(有的(de)需進一步粉碎)、過(guo)(guo)篩成所(suo)需要(yao)規格的(de)顆粒。
我(wo)國熔煉焊劑的牌(pai)號用字(zi)母“HJ”和三位(wei)數字(zi)表(biao)示。“HJ”表(biao)示埋弧焊(han)用熔煉焊(han)劑;其后第一、第二位數字表示焊(han)劑類型,分別代表MnO、SiO2及CaF2的含量(liang),詳見表3-19; 第三位(wei)數字表示相同(tong)類型(xing)中的不同(tong)編號(hao),按0,1,2 ... 9 順序排列。熔煉焊(han)劑(ji)的牌號(hao)舉例如下(xia):
三、燒(shao)結焊劑
制造(zao)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)焊(han)(han)(han)劑(ji)所采(cai)用的(de)原(yuan)材料與制造(zao)焊(han)(han)(han)條所采(cai)用的(de)藥(yao)皮(pi)原(yuan)料相接近(jin),對成分和顆(ke)粒(li)大小均(jun)有嚴格要求。按照給定的(de)比(bi)例配料后(hou)(hou)先進(jin)行(xing)(xing)干(gan)混(hun)合,然后(hou)(hou)加(jia)入粘結(jie)(jie)劑(ji)(水玻(bo)璃)進(jin)行(xing)(xing)濕混(hun)合,混(hun)合均(jun)勻(yun)后(hou)(hou)進(jin)入造(zao)粒(li)機加(jia)工成顆(ke)粒(li)狀(zhuang),然后(hou)(hou)將顆(ke)粒(li)狀(zhuang)焊(han)(han)(han)劑(ji)進(jin)行(xing)(xing)150℃~200℃溫(wen)度的(de)固化(hua)、干(gan)燥,最后(hou)(hou)送入燒(shao)(shao)結(jie)(jie)爐內進(jin)行(xing)(xing)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)。經400℃~500℃燒(shao)(shao)結(jie)(jie)后(hou)(hou)成為低溫(wen)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)焊(han)(han)(han)劑(ji),經700℃~1000℃燒(shao)(shao)結(jie)(jie)后(hou)(hou)為高溫(wen)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)焊(han)(han)(han)劑(ji)。
燒結焊劑制(zhi)造工藝簡單,不要復雜的熔(rong)煉(lian)設備(bei),與熔(rong)煉(lian)焊劑相比(bi)有(you)下列(lie)特點:
1. 該焊劑(ji)無需用電(dian)弧爐熔煉,避免了(le)石墨混人焊劑(ji)中(zhong),去除(chu)了(le)向焊縫(feng)金(jin)屬中(zhong)增(zeng)碳的可能性(xing);
2. 焊(han)(han)縫金(jin)屬合(he)金(jin)元(yuan)素(su)燒損少(shao),且在焊(han)(han)劑中滲人合(he)金(jin)元(yuan)素(su)還(huan)有利于向焊(han)(han)縫金(jin)屬過渡,以提高焊(han)(han)縫金(jin)屬的耐(nai)腐蝕性能(neng)和低溫韌性;
3. 焊接工藝性較好,沒有(you)像采用熔煉焊劑施(shi)焊時那樣在焊縫兩(liang)邊粘渣(zha)嚴重和脫渣(zha)性差的現象。
我國燒結焊劑(ji)的(de)(de)牌號以字母“SJ”和三位數字表(biao)示。其中,“SJ”表(biao)示埋弧焊用(yong)燒結焊劑(ji);其后第一(yi)位數字表(biao)示焊劑(ji)熔(rong)渣渣系(xi)(xi)(表(biao)3-20);第二、第三位數字表(biao)示同一(yi)渣系(xi)(xi)類型焊劑(ji)的(de)(de)不同編(bian)號,按01,02···09順序(xu)排列(lie)。熔(rong)煉焊劑(ji)的(de)(de)牌號舉(ju)例如下:
四、粘結焊劑
粘(zhan)結焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)是把粉末(mo)原料進(jin)行(xing)混合(he)(he)后加(jia)入水(shui)玻璃,濕混均勻后造粒,在較低溫度(300℃~400℃)下干(gan)燥制(zhi)成(cheng);也可以先烘(hong)干(gan),再粉碎成(cheng)所需(xu)的粒度。這種(zhong)焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)與熔煉(lian)焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)及(ji)燒結焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)相比(bi),具有多孔性。容(rong)易吸濕,焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)顆粒強度差,但其制(zhi)造簡(jian)單,原料選擇比(bi)較方便,能將合(he)(he)金元素任意地添加(jia)到焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)中去,使焊(han)(han)(han)縫金屬得到所需(xu)的合(he)(he)金元素。
使用這種焊(han)(han)(han)劑(ji)時,要考慮(lv)到(dao)焊(han)(han)(han)劑(ji)強度低、易碎成粉末、且吸(xi)濕性(xing)強等特(te)點,要及時采取烘干(gan)、保持干(gan)燥(zao)及篩去過(guo)細粉未等措施來保證焊(han)(han)(han)劑(ji)質(zhi)量,提(ti)高焊(han)(han)(han)接(jie)過(guo)程(cheng)的穩定性(xing)。
五、埋弧焊(han)用不(bu)銹鋼(gang)焊(han)絲、焊(han)劑的型號
在GB/T 17854-1999《埋弧焊用不銹鋼焊絲和焊劑》中,規定了埋弧焊用不銹(xiu)鋼焊絲和焊劑的型號分類。其型號分類是根據焊絲一焊劑組合的熔敷金屬化學成分、熔敷金屬力學性能進行劃分的。
不銹鋼焊絲和(he)焊劑型號(hao)編制方法為:字母“F”表(biao)(biao)示焊劑;“F”后(hou)面的數字表(biao)(biao)示熔敷金(jin)屬(shu)種類代號(hao),如有特殊要求的化(hua)學(xue)成分,該(gai)化(hua)學(xue)成分用元(yuan)素符號(hao)表(biao)(biao)示,放在(zai)數字的后(hou)面;“-”后(hou)面表(biao)(biao)示焊絲的牌(pai)號(hao),焊絲的牌(pai)號(hao)執行 YB/T 5092-1996。
六、不(bu)銹鋼埋弧焊焊絲與焊劑的匹配(pei)
埋(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)時,焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫化學成(cheng)分(fen)(fen)和性能除了由焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲決定之(zhi)外,還會受(shou)到所(suo)使用焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)的(de)(de)影響(xiang)。為了得到理想的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫金(jin)屬化學成(cheng)分(fen)(fen),可以(yi)通過(guo)(guo)同(tong)(tong)一種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)與幾種(zhong)不同(tong)(tong)成(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲配(pei)(pei)合(he)來實現;也(ye)可以(yi)通過(guo)(guo)用同(tong)(tong)一種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲與幾種(zhong)不同(tong)(tong)成(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)配(pei)(pei)合(he)來實現。另外,埋(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)時焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)電流大(da),熔深大(da),母(mu)材(cai)金(jin)屬融合(he)比高(gao),故母(mu)材(cai)金(jin)屬對焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫成(cheng)分(fen)(fen)也(ye)有影響(xiang)。所(suo)以(yi)對埋(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)用焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲的(de)(de)選擇,既要考慮焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)成(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)影響(xiang),又要考慮母(mu)材(cai)金(jin)屬的(de)(de)影響(xiang)。有關不銹(xiu)鋼埋(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲、焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)與所(suo)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)鋼種(zhong)的(de)(de)匹配(pei)(pei)見表3-21,沉淀硬化不銹(xiu)鋼埋(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲、焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)與所(suo)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)鋼種(zhong)的(de)(de)匹配(pei)(pei)見表3-22。
完(wan)整的(de)焊(han)絲-焊(han)劑型號舉例如(ru)下:
七、對焊劑工藝(yi)性能(neng)及質(zhi)量(liang)的要(yao)求
為保證焊接質量,對焊劑的基本要求是:
(1) . 焊(han)劑應具有良(liang)(liang)好的(de)(de)(de)冶金性(xing)(xing)(xing)能,焊(han)接(jie)時配(pei)以適當的(de)(de)(de)焊(han)絲和(he)合理的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)工藝(yi),焊(han)縫金屬應能得到適宜的(de)(de)(de)化學成(cheng)分與(yu)良(liang)(liang)好的(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)(xing)能(與(yu)母材相應的(de)(de)(de)強度和(he)較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)(xing)、韌(ren)性(xing)(xing)(xing))以及較(jiao)(jiao)強的(de)(de)(de)抗冷裂(lie)紋和(he)熱裂(lie)紋的(de)(de)(de)能力。
(2). 焊劑應具(ju)有(you)(you)良好(hao)工(gong)藝特性,電弧燃(ran)燒(shao)穩(wen)定,熔渣具(ju)有(you)(you)適宜(yi)的熔點、黏(nian)度(du)和表(biao)面張力;焊道間及焊道與(yu)母材間充(chong)分熔合,過(guo)(guo)渡(du)平滑沒有(you)(you)明顯咬邊,脫渣容易(yi),焊縫成型良好(hao)以及焊接過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)產(chan)生的有(you)(you)害氣(qi)體少。
(3). 焊劑(ji)要(yao)有一定的顆粒度,并且(qie)應(ying)有一定的顆粒強度,以便多次使用。
焊劑的顆(ke)(ke)粒(li)度(du)分(fen)為兩種,普通顆(ke)(ke)粒(li)度(du)為:2.5mm~0.45mm(8目(mu)~40目(mu)),用(yong)于(yu)(yu)普通埋弧焊和(he)電渣焊。細顆(ke)(ke)粒(li)度(du)焊劑粒(li)度(du)為:1.5mm~0.28mm(14目(mu)~60目(mu)),適(shi)用(yong)于(yu)(yu)半(ban)自動或細絲理弧焊;并規定粒(li)度(du)60目(mu)以下(xia)的細顆(ke)(ke)粒(li)不(bu)大于(yu)(yu)5%,規定14目(mu)以上的粗(cu)顆(ke)(ke)粒(li)不(bu)大于(yu)(yu)2%。
(4). 焊(han)劑應(ying)(ying)有較低的(de)含水量(liang)和良好(hao)的(de)抗潮性。出廠焊(han)劑含水量(liang)的(de)質量(liang)分數不(bu)得大于(yu)0.1%;焊(han)劑在溫度25℃、相對濕度70%的(de)環境條(tiao)件(jian)下,放置24小時其吸潮率應(ying)(ying)不(bu)大于(yu)0.15%。
(5). 焊劑機械夾(jia)雜物(wu)(碳粒、生(sheng)料、鐵(tie)合(he)金凝珠及其(qi)他(ta)雜質)的(de)含量(liang)(liang)不(bu)得大(da)于焊劑質量(liang)(liang)分數的(de)0.03%。
(6). 焊劑應有較低(di)的硫、磷(lin)含量,一般為 S: ≤0.06%,P: ≤0.08%.
(7). 焊(han)劑對硫、磷、鐵銹、油及其他雜(za)質的敏感性要小,以保證(zheng)焊(han)縫中不產生裂紋(wen)和氣孔等缺陷。
八、焊(han)劑的使用及保管
埋弧焊(han)用焊(han)劑不能受(shou)潮、污染及(ji)摻入(ru)雜物,并(bing)應保持其顆粒度。
焊劑(ji)的使用及保管(guan)應(ying)注意以下事項:
(1) . 熔煉焊(han)劑不吸(xi)(xi)潮,因此(ci),可簡化其(qi)包裝(zhuang)、運(yun)輸與儲藏等過程(cheng)。非(fei)熔煉焊(han)劑極易吸(xi)(xi)水,這(zhe)是(shi)引起焊(han)縫金屬產(chan)生氣孔和氫裂(lie)紋的主要原因。因此(ci),出廠前經烘(hong)干的焊(han)劑應(ying)裝(zhuang)在防(fang)潮容(rong)器內(nei)并密封,運(yun)輸過程(cheng)應(ying)防(fang)止容(rong)器破損。
各種焊劑(ji)應(ying)存放在(zai)干燥的庫房內,室(shi)溫5℃~50℃,不能(neng)放在(zai)高溫、高濕(shi)環境中(zhong)。
(2). 焊劑(ji)的(de)顆粒度小于(yu)(yu)0.1mm時,粉塵大,影(ying)(ying)響(xiang)環境(jing)衛生,不(bu)能使用(yong);大于(yu)(yu)2.5mm時,不(bu)能很好地(di)隔絕空氣,以保(bao)護焊縫金屬,而且對合金元素過(guo)渡也會產生不(bu)良影(ying)(ying)響(xiang)。因此,在儲(chu)運和回收焊劑(ji)時,應防止(zhi)焊劑(ji)結(jie)塊(kuai)和粉化,以防止(zhi)焊劑(ji)對焊接過(guo)程的(de)不(bu)利(li)影(ying)(ying)響(xiang)。
(3). 焊(han)劑(ji)烘干(gan)參數:焊(han)劑(ji)使用前,應(ying)按產品說明書所規定的溫度、時間進(jin)行(xing)烘干(gan)。熔煉焊(han)劑(ji)通(tong)常(chang)在250℃~300℃烘干(gan)2小(xiao)時;燒結焊(han)劑(ji)通(tong)常(chang)在300℃~400℃烘干(gan)2小(xiao)時。烘干(gan)時,焊(han)劑(ji)應(ying)散放,厚度不(bu)趟過5mm。
(4). 熔煉型(xing)焊劑回收使(shi)用時,應經(jing)過(guo)粗、細(xi)篩子過(guo)篩,并隨時添加新(xin)焊劑,經(jing)充分(fen)攪拌均勻(yun)后再使(shi)用。