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(jie)(jie)時焊(han)劑覆蓋著焊(han)接(jie)(jie)區(qu),防止空(kong)氣中氧(yang)、氮在施焊(han)時侵入焊(han)接(jie)(jie)熔池以(yi)保(bao)護焊(han)縫金屬。
B. 焊(han)接渣(zha)(zha)殼覆(fu)蓋在焊(han)縫(feng)(feng)上,減(jian)慢(man)了(le)焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬的冷卻(que)速度,改善(shan)了(le)氣(qi)體逸出條件,有助于(yu)減(jian)少氣(qi)孔。降溫后,焊(han)渣(zha)(zha)容易從焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬表(biao)面(mian)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℃。對于不銹鋼埋弧焊用焊劑,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、焊劑的分類
焊劑的(de)分類方(fang)法(fa)有許多種,如按焊劑的(de)制造(zao)方(fang)法(fa)和用途(tu)分類,按焊劑的(de)化學成(cheng)分、化學性質、顆(ke)粒(li)結構等(deng)進行分類。
1. 按(an)焊(han)劑的(de)制造方法分類
a. 熔煉焊劑
將(jiang)一定比例(li)的各(ge)種配料放在爐內(nei)熔煉,然(ran)后(hou)經(jing)過水冷粒(li)化、烘干、篩選而制成的焊劑。
b. 非熔煉焊劑
根(gen)據焊(han)劑(ji)(ji)烘焙溫度不同又分為粘結焊(han)劑(ji)(ji)與燒(shao)結焊(han)劑(ji)(ji)。
①. 粘結焊劑
將一(yi)定(ding)比例的各種粉(fen)狀配料加入適量粘結劑,經(jing)混合攪拌、粒(li)化和低溫(wen)(400℃以下)烘干而制成的焊劑(原稱陶質焊劑)。
②. 燒結焊劑
將一(yi)定比例(li)的各種(zhong)粉狀配料加(jia)人適量粘結(jie)(jie)(jie)(jie)劑(ji),混合攪(jiao)拌后經(jing)高(gao)溫(400℃~1000℃)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)成塊,然后粉碎、篩選而(er)制(zhi)成的一(yi)種(zhong)焊(han)(han)(han)劑(ji)。燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)(han)劑(ji)又(you)可(ke)分為低溫燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)(han)劑(ji)(燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)溫度一(yi)般(ban)為300℃~500℃)和高(gao)溫燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)(han)劑(ji)(燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)溫度一(yi)般(ban)高(gao)于700℃),前者(zhe)可(ke)滲加(jia)合金(jin),后者(zhe)則只有造渣保護作用。
2. 按(an)焊劑的(de)化學成(cheng)分(fen)分(fen)類
a. 按氧化物性(xing)質分為酸性(xing)焊劑、中性(xing)焊劑和(he)堿性(xing)焊劑;
b. 按二(er)氧(yang)化(hua)硫含量分為高(gao)硅(gui)焊(han)劑、中(zhong)硅(gui)焊(han)劑和低硅(gui)焊(han)劑;
c. 按氧化(hua)錳(meng)(meng)含量分為(wei)高錳(meng)(meng)焊劑(ji)、中(zhong)錳(meng)(meng)焊劑(ji)、低錳(meng)(meng)焊劑(ji)和無錳(meng)(meng)焊劑(ji)。無
d. 錳焊劑中(zhong)的氧化錳是(shi)混入的雜(za)質,一般應小于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
a. 氧(yang)化性焊劑
焊(han)(han)劑(ji)對母材有(you)(you)較(jiao)強的氧(yang)化作用。氧(yang)化性焊(han)(han)劑(ji)可分(fen)為兩(liang)種類型(xing):一(yi)(yi)種是含有(you)(you)大(da)量SiO、MnO的焊(han)(han)劑(ji),另一(yi)(yi)種是含有(you)(you)FeO較(jiao)多的焊(han)(han)劑(ji)。
b. 弱氧化性焊劑
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. 惰性焊劑
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(ji)
熔(rong)煉(lian)焊劑(ji)仍(reng)是我國不銹鋼埋弧焊用的主要焊劑(ji),它是將原料按比例混合后,經(jing)高溫(wen)加熱(re)到(dao)1300℃以上,使其(qi)熔(rong)化(hua)煉(lian)制均勻(yun)后,逐漸(jian)倒(dao)入冷卻(que)水中(zhong)凝固和實現顆粒(li)化(hua),再(zai)經(jing)過(guo)(guo)烘干(gan)(有的需(xu)進一步粉碎)、過(guo)(guo)篩成(cheng)所需(xu)要規格的顆粒(li)。
我國熔煉(lian)焊劑的(de)牌號用字母“HJ”和三位數字表(biao)示。“HJ”表(biao)示埋弧焊(han)用熔煉焊(han)劑(ji);其后第一、第二位數(shu)字表(biao)示焊(han)劑(ji)類(lei)型,分別(bie)代表(biao)MnO、SiO2及CaF2的(de)(de)含(han)量,詳(xiang)見表(biao)3-19; 第三位數字表(biao)示相同類(lei)型中(zhong)的(de)(de)不同編號,按0,1,2 ... 9 順序排列(lie)。熔煉焊劑的(de)(de)牌號舉例如下:
三、燒結焊(han)劑
制造(zao)燒(shao)結焊劑(ji)所采(cai)用的(de)(de)原材(cai)料(liao)與制造(zao)焊條所采(cai)用的(de)(de)藥皮原料(liao)相(xiang)接近(jin),對成分(fen)和(he)顆(ke)粒(li)大小均(jun)有嚴格要求。按(an)照給定的(de)(de)比例配料(liao)后(hou)(hou)先進行(xing)干(gan)混(hun)合(he),然后(hou)(hou)加入粘結劑(ji)(水玻璃)進行(xing)濕混(hun)合(he),混(hun)合(he)均(jun)勻(yun)后(hou)(hou)進入造(zao)粒(li)機加工成顆(ke)粒(li)狀(zhuang),然后(hou)(hou)將顆(ke)粒(li)狀(zhuang)焊劑(ji)進行(xing)150℃~200℃溫(wen)度(du)的(de)(de)固化、干(gan)燥,最后(hou)(hou)送入燒(shao)結爐內進行(xing)燒(shao)結。經(jing)400℃~500℃燒(shao)結后(hou)(hou)成為(wei)低溫(wen)燒(shao)結焊劑(ji),經(jing)700℃~1000℃燒(shao)結后(hou)(hou)為(wei)高溫(wen)燒(shao)結焊劑(ji)。
燒結(jie)焊劑制造(zao)工藝簡(jian)單,不要復雜的熔(rong)(rong)煉(lian)設備,與熔(rong)(rong)煉(lian)焊劑相比(bi)有(you)下列特點:
1. 該焊劑無需用(yong)電弧爐熔(rong)煉,避免了石墨(mo)混人焊劑中,去除了向焊縫(feng)金屬中增碳的可(ke)能性;
2. 焊(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)(shu)合(he)金(jin)(jin)元素(su)燒損少,且(qie)在焊(han)劑中滲人合(he)金(jin)(jin)元素(su)還(huan)有利于(yu)向焊(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)(shu)過(guo)渡,以提高焊(han)縫金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的耐腐蝕(shi)性(xing)能(neng)和低溫(wen)韌(ren)性(xing);
3. 焊接(jie)工藝性較好,沒(mei)有像采用熔煉(lian)焊劑施焊時(shi)那樣在焊縫兩邊粘渣嚴重和(he)脫渣性差的(de)現象。
我國燒結(jie)焊(han)劑(ji)(ji)的(de)(de)牌號(hao)以(yi)字(zi)母“SJ”和三位數字(zi)表(biao)示(shi)。其中,“SJ”表(biao)示(shi)埋弧焊(han)用(yong)燒結(jie)焊(han)劑(ji)(ji);其后第(di)一位數字(zi)表(biao)示(shi)焊(han)劑(ji)(ji)熔渣渣系(xi)(表(biao)3-20);第(di)二、第(di)三位數字(zi)表(biao)示(shi)同(tong)一渣系(xi)類型(xing)焊(han)劑(ji)(ji)的(de)(de)不同(tong)編號(hao),按01,02···09順(shun)序排列。熔煉焊(han)劑(ji)(ji)的(de)(de)牌號(hao)舉例如(ru)下:
四(si)、粘結焊劑
粘結(jie)焊(han)(han)劑(ji)是把粉(fen)末原(yuan)料進行混(hun)合后加入水玻璃(li),濕混(hun)均勻后造粒,在較低(di)溫度(du)(du)(300℃~400℃)下干(gan)燥制成;也(ye)可以先烘干(gan),再粉(fen)碎成所需的粒度(du)(du)。這(zhe)種焊(han)(han)劑(ji)與熔(rong)煉(lian)焊(han)(han)劑(ji)及燒(shao)結(jie)焊(han)(han)劑(ji)相比(bi),具(ju)有多(duo)孔(kong)性。容易吸濕,焊(han)(han)劑(ji)顆粒強度(du)(du)差,但(dan)其制造簡單,原(yuan)料選(xuan)擇比(bi)較方(fang)便,能將合金元(yuan)素任意地添加到(dao)焊(han)(han)劑(ji)中去,使焊(han)(han)縫(feng)金屬得到(dao)所需的合金元(yuan)素。
使用(yong)這種焊(han)劑(ji)時,要考慮到焊(han)劑(ji)強度低、易碎成粉末、且吸濕性強等(deng)特點,要及(ji)時采取(qu)烘(hong)干、保持干燥及(ji)篩去過細粉未等(deng)措施(shi)來保證(zheng)焊(han)劑(ji)質量,提高焊(han)接過程的穩定性。
五(wu)、埋弧(hu)焊(han)用不銹鋼焊(han)絲、焊(han)劑的型(xing)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鋼(gang)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(gang)焊(han)絲和(he)焊(han)劑型號編制方法為:字(zi)母“F”表示焊(han)劑;“F”后面(mian)的數字(zi)表示熔敷金屬種類(lei)代(dai)號,如有特(te)殊要求的化學成(cheng)分(fen),該化學成(cheng)分(fen)用(yong)元素(su)符(fu)號表示,放在數字(zi)的后面(mian);“-”后面(mian)表示焊(han)絲的牌(pai)號,焊(han)絲的牌(pai)號執行 YB/T 5092-1996。
六、不銹鋼埋弧(hu)焊焊絲(si)與(yu)焊劑的匹配
埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)時,焊(han)(han)(han)(han)縫化學成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)和(he)性能(neng)除了由焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)決定之外,還會受到所使用(yong)焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)的(de)(de)影(ying)響。為了得到理(li)想(xiang)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)縫金(jin)屬化學成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen),可(ke)以通過同(tong)(tong)(tong)一(yi)種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)與(yu)幾(ji)(ji)種(zhong)不同(tong)(tong)(tong)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)配(pei)(pei)合(he)來實現(xian);也可(ke)以通過用(yong)同(tong)(tong)(tong)一(yi)種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)與(yu)幾(ji)(ji)種(zhong)不同(tong)(tong)(tong)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)配(pei)(pei)合(he)來實現(xian)。另外,埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)時焊(han)(han)(han)(han)接電流大(da),熔深大(da),母(mu)材金(jin)屬融(rong)合(he)比高(gao),故(gu)母(mu)材金(jin)屬對(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)縫成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)也有影(ying)響。所以對(dui)(dui)埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)用(yong)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)的(de)(de)選擇,既要考(kao)慮焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)的(de)(de)影(ying)響,又(you)要考(kao)慮母(mu)材金(jin)屬的(de)(de)影(ying)響。有關不銹鋼(gang)(gang)埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)、焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)與(yu)所焊(han)(han)(han)(han)鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)匹配(pei)(pei)見表(biao)(biao)3-21,沉淀硬(ying)化不銹鋼(gang)(gang)埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)、焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)與(yu)所焊(han)(han)(han)(han)鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)匹配(pei)(pei)見表(biao)(biao)3-22。
完整的焊絲-焊劑型號舉例如下:
七、對焊劑工藝性(xing)能及質量的要求
為保證焊(han)接質量(liang),對焊(han)劑的基本要求是:
(1) . 焊(han)(han)劑應具(ju)有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)冶金(jin)性能(neng),焊(han)(han)接時配以適(shi)(shi)當的(de)(de)(de)焊(han)(han)絲和合理的(de)(de)(de)焊(han)(han)接工(gong)藝,焊(han)(han)縫金(jin)屬應能(neng)得到適(shi)(shi)宜的(de)(de)(de)化學(xue)成分與良好(hao)的(de)(de)(de)力學(xue)性能(neng)(與母材相應的(de)(de)(de)強度和較高的(de)(de)(de)塑(su)性、韌性)以及較強的(de)(de)(de)抗冷裂(lie)紋和熱裂(lie)紋的(de)(de)(de)能(neng)力。
(2). 焊劑應具有(you)良好工(gong)藝特性,電弧燃燒穩定(ding),熔渣(zha)具有(you)適宜(yi)的熔點、黏度和表(biao)面張力;焊道間(jian)及焊道與母材間(jian)充分熔合,過渡(du)平(ping)滑(hua)沒(mei)有(you)明顯(xian)咬邊,脫渣(zha)容易,焊縫成型良好以及焊接過程中產(chan)生的有(you)害(hai)氣(qi)體少。
(3). 焊劑要(yao)有一定的顆粒(li)度(du),并且應(ying)有一定的顆粒(li)強(qiang)度(du),以便多次(ci)使用。
焊劑(ji)的顆(ke)粒(li)(li)度(du)分為(wei)兩種,普通(tong)顆(ke)粒(li)(li)度(du)為(wei):2.5mm~0.45mm(8目(mu)~40目(mu)),用于普通(tong)埋弧焊和(he)電渣焊。細顆(ke)粒(li)(li)度(du)焊劑(ji)粒(li)(li)度(du)為(wei):1.5mm~0.28mm(14目(mu)~60目(mu)),適用于半自動或細絲理弧焊;并規定粒(li)(li)度(du)60目(mu)以下的細顆(ke)粒(li)(li)不大于5%,規定14目(mu)以上的粗顆(ke)粒(li)(li)不大于2%。
(4). 焊(han)(han)劑(ji)應(ying)有較(jiao)低的(de)含(han)水量(liang)(liang)和良好的(de)抗潮性。出廠焊(han)(han)劑(ji)含(han)水量(liang)(liang)的(de)質量(liang)(liang)分數不得(de)大于0.1%;焊(han)(han)劑(ji)在(zai)溫度25℃、相對濕度70%的(de)環境(jing)條件下,放置24小時其吸潮率(lv)應(ying)不大于0.15%。
(5). 焊劑(ji)機械夾雜物(碳粒、生(sheng)料、鐵合金(jin)凝珠(zhu)及(ji)其(qi)他雜質)的含(han)量(liang)不(bu)得大(da)于焊劑(ji)質量(liang)分數的0.03%。
(6). 焊(han)劑(ji)應有較低的(de)硫、磷含量(liang),一(yi)般為 S: ≤0.06%,P: ≤0.08%.
(7). 焊劑對(dui)硫、磷、鐵(tie)銹、油及其他雜質的(de)敏感性要小,以(yi)保證焊縫中不產生(sheng)裂紋和氣孔等缺陷。
八、焊劑的使(shi)用及(ji)保管
埋弧焊(han)用焊(han)劑不能(neng)受潮、污染(ran)及摻入(ru)雜物,并應保持其顆粒度。
焊劑的(de)使用及保管應(ying)注意(yi)以下事項:
(1) . 熔煉焊劑不吸潮(chao),因此(ci),可簡化其包裝、運(yun)輸與(yu)儲藏等過程(cheng)。非熔煉焊劑極(ji)易(yi)吸水,這是引(yin)起焊縫(feng)金屬產生氣孔和氫裂(lie)紋的主(zhu)要原因。因此(ci),出廠前經烘干的焊劑應裝在防(fang)潮(chao)容(rong)(rong)器內并密封,運(yun)輸過程(cheng)應防(fang)止(zhi)容(rong)(rong)器破損。
各種焊劑應存放在干燥的庫房內,室(shi)溫(wen)5℃~50℃,不能放在高溫(wen)、高濕(shi)環境(jing)中。
(2). 焊(han)劑的(de)顆粒度小于(yu)0.1mm時(shi),粉塵大,影(ying)響環境衛生,不(bu)(bu)能使用;大于(yu)2.5mm時(shi),不(bu)(bu)能很好地隔絕空氣,以保護焊(han)縫金屬,而(er)且(qie)對合(he)金元素過渡也(ye)會產生不(bu)(bu)良影(ying)響。因此,在儲(chu)運和(he)回(hui)收焊(han)劑時(shi),應防止(zhi)焊(han)劑結塊和(he)粉化,以防止(zhi)焊(han)劑對焊(han)接(jie)過程(cheng)的(de)不(bu)(bu)利影(ying)響。
(3). 焊(han)(han)劑烘(hong)干(gan)參數:焊(han)(han)劑使(shi)用前,應(ying)按產品說明(ming)書所規(gui)定的(de)溫(wen)度、時(shi)間進行烘(hong)干(gan)。熔煉焊(han)(han)劑通常在250℃~300℃烘(hong)干(gan)2小(xiao)時(shi);燒結(jie)焊(han)(han)劑通常在300℃~400℃烘(hong)干(gan)2小(xiao)時(shi)。烘(hong)干(gan)時(shi),焊(han)(han)劑應(ying)散放,厚度不趟過(guo)5mm。
(4). 熔煉型(xing)焊劑(ji)回收使用(yong)(yong)時,應經(jing)過粗、細篩子(zi)過篩,并隨時添加(jia)新焊劑(ji),經(jing)充(chong)分攪拌(ban)均勻后再使用(yong)(yong)。