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)(han)接時(shi)焊(han)(han)劑覆蓋(gai)著(zhu)焊(han)(han)接區,防止空氣中氧、氮在施焊(han)(han)時(shi)侵入焊(han)(han)接熔(rong)池以(yi)保護焊(han)(han)縫(feng)金屬(shu)。
B. 焊接渣(zha)殼覆蓋(gai)在焊縫上,減慢了焊縫金屬的(de)冷卻速度,改善了氣體逸出條件,有助于減少(shao)氣孔。降溫后,焊渣(zha)容易從焊縫金屬表(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℃。對于不銹(xiu)鋼(gang)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(yi)、焊劑的分類
焊劑(ji)的分(fen)類(lei)方法有(you)許多種,如按焊劑(ji)的制造方法和用途(tu)分(fen)類(lei),按焊劑(ji)的化學成(cheng)分(fen)、化學性質(zhi)、顆粒結(jie)構等進行(xing)分(fen)類(lei)。
1. 按焊劑的制造方(fang)法分類
a. 熔煉焊劑
將一定比(bi)例的各種配料放在(zai)爐內熔煉,然后(hou)經過(guo)水(shui)冷粒(li)化、烘干、篩選而制成的焊劑。
b. 非(fei)熔(rong)煉焊劑
根(gen)據焊劑(ji)烘焙溫度不同又分為粘結焊劑(ji)與燒結焊劑(ji)。
①. 粘結焊劑(ji)
將(jiang)一定比例的各種粉狀配料加入適量粘結劑(ji),經混合攪拌(ban)、粒化和(he)低溫(wen)(400℃以(yi)下)烘干而制成的焊(han)(han)劑(ji)(原稱陶質焊(han)(han)劑(ji))。
②. 燒結焊劑
將一(yi)定比例的各種粉(fen)狀配料(liao)加人適量粘(zhan)結劑,混(hun)合(he)攪拌后經高(gao)溫(400℃~1000℃)燒(shao)結成塊(kuai),然后粉(fen)碎、篩(shai)選而(er)制成的一(yi)種焊(han)劑。燒(shao)結焊(han)劑又可分為低溫燒(shao)結焊(han)劑(燒(shao)結溫度一(yi)般(ban)為300℃~500℃)和高(gao)溫燒(shao)結焊(han)劑(燒(shao)結溫度一(yi)般(ban)高(gao)于700℃),前者可滲加合(he)金,后者則只有造渣保護作用。
2. 按(an)焊劑(ji)的(de)化(hua)學成分(fen)分(fen)類
a. 按氧化物性質分為酸(suan)性焊(han)劑、中性焊(han)劑和堿性焊(han)劑;
b. 按二氧化(hua)硫含(han)量分為高硅(gui)焊劑(ji)、中硅(gui)焊劑(ji)和低(di)硅(gui)焊劑(ji);
c. 按氧化錳含量(liang)分為高錳焊劑(ji)、中錳焊劑(ji)、低錳焊劑(ji)和無錳焊劑(ji)。無
d. 錳焊劑中(zhong)的氧(yang)化錳是混(hun)入的雜質,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(an)焊(han)劑的化(hua)學性質分類
a. 氧化(hua)性焊(han)劑
焊劑對母材有(you)較(jiao)強的氧化(hua)(hua)作用。氧化(hua)(hua)性焊劑可分為兩種類型:一種是含有(you)大量(liang)SiO、MnO的焊劑,另一種是含有(you)FeO較(jiao)多(duo)的焊劑。
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(rong)煉焊劑(ji)
熔(rong)煉(lian)焊劑仍是(shi)我國不銹鋼埋弧焊用(yong)的主要焊劑,它是(shi)將原料按比(bi)例(li)混合后(hou),經高溫加熱到(dao)1300℃以(yi)上(shang),使其熔(rong)化(hua)煉(lian)制均勻后(hou),逐漸倒入冷(leng)卻水(shui)中(zhong)凝(ning)固(gu)和實現顆粒化(hua),再經過(guo)烘干(有(you)的需(xu)進一步粉碎)、過(guo)篩(shai)成所(suo)需(xu)要規格的顆粒。
我(wo)國(guo)熔煉焊(han)劑的牌(pai)號(hao)用字母(mu)“HJ”和三位數字表示。“HJ”表示埋弧焊用熔煉焊劑;其后第一、第二位(wei)數字表示(shi)焊劑類型,分別代表MnO、SiO2及(ji)CaF2的含量,詳見表3-19; 第三位數字表示(shi)相同類型中的不同編(bian)號(hao),按0,1,2 ... 9 順序排(pai)列。熔(rong)煉焊劑的牌號(hao)舉例(li)如下:
三、燒結焊(han)劑
制(zhi)造燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)焊(han)劑(ji)所采用(yong)的原材料與制(zhi)造焊(han)條所采用(yong)的藥皮原料相接近,對成分和(he)顆粒(li)(li)大小均有嚴格要求。按照給定(ding)的比例配料后先進行干(gan)混合(he),然(ran)后加入(ru)粘(zhan)結(jie)(jie)(jie)劑(ji)(水玻璃)進行濕混合(he),混合(he)均勻后進入(ru)造粒(li)(li)機加工(gong)成顆粒(li)(li)狀,然(ran)后將顆粒(li)(li)狀焊(han)劑(ji)進行150℃~200℃溫度的固(gu)化、干(gan)燥,最后送入(ru)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)爐內進行燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)。經400℃~500℃燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)后成為低溫燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)焊(han)劑(ji),經700℃~1000℃燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)后為高(gao)溫燒(shao)(shao)結(jie)(jie)(jie)焊(han)劑(ji)。
燒結(jie)焊(han)劑(ji)制(zhi)造(zao)工藝簡單,不要復雜的熔煉設備,與熔煉焊(han)劑(ji)相比有下列特(te)點:
1. 該焊(han)劑無(wu)需用電(dian)弧爐熔煉,避(bi)免了石墨混人焊(han)劑中,去(qu)除了向(xiang)焊(han)縫金屬中增碳的可能性;
2. 焊(han)縫(feng)金屬(shu)合金元素燒損少,且在焊(han)劑中(zhong)滲(shen)人合金元素還(huan)有利(li)于向焊(han)縫(feng)金屬(shu)過渡,以提高(gao)焊(han)縫(feng)金屬(shu)的耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能和低溫韌性(xing);
3. 焊(han)接(jie)工(gong)藝(yi)性(xing)較好,沒有像采(cai)用熔(rong)煉(lian)焊(han)劑(ji)施焊(han)時那樣在(zai)焊(han)縫兩邊粘渣嚴(yan)重和(he)脫(tuo)渣性(xing)差的現象。
我國燒結焊(han)劑的(de)牌號(hao)以字(zi)母“SJ”和(he)三位(wei)(wei)數(shu)字(zi)表(biao)示。其中,“SJ”表(biao)示埋弧焊(han)用(yong)燒結焊(han)劑;其后第一(yi)(yi)位(wei)(wei)數(shu)字(zi)表(biao)示焊(han)劑熔渣渣系(表(biao)3-20);第二、第三位(wei)(wei)數(shu)字(zi)表(biao)示同一(yi)(yi)渣系類型焊(han)劑的(de)不同編號(hao),按(an)01,02···09順序排列。熔煉焊(han)劑的(de)牌號(hao)舉例(li)如下:
四、粘結焊劑
粘結焊(han)(han)劑(ji)是(shi)把粉末原料進(jin)行混(hun)合(he)后(hou)加入水玻璃,濕混(hun)均(jun)勻后(hou)造(zao)粒(li),在(zai)較低溫度(300℃~400℃)下干燥制成;也可以先(xian)烘干,再粉碎成所需的粒(li)度。這種焊(han)(han)劑(ji)與熔煉焊(han)(han)劑(ji)及燒結焊(han)(han)劑(ji)相比,具(ju)有多孔性。容(rong)易吸濕,焊(han)(han)劑(ji)顆(ke)粒(li)強度差,但其制造(zao)簡單,原料選(xuan)擇比較方便,能將合(he)金(jin)元素任意地添加到焊(han)(han)劑(ji)中去(qu),使焊(han)(han)縫金(jin)屬得到所需的合(he)金(jin)元素。
使用這種(zhong)焊劑(ji)時,要考慮到焊劑(ji)強(qiang)度低、易(yi)碎(sui)成粉(fen)末、且(qie)吸濕性強(qiang)等(deng)特點,要及時采取烘(hong)干、保持干燥及篩去過細(xi)粉(fen)未等(deng)措施(shi)來保證(zheng)焊劑(ji)質量(liang),提高焊接過程的穩定性。
五、埋(mai)弧(hu)焊(han)用不銹鋼焊(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(bu)銹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(si)(si)和焊劑型號(hao)(hao)編制方法(fa)為:字(zi)(zi)母“F”表(biao)示(shi)(shi)(shi)焊劑;“F”后面(mian)(mian)的(de)數字(zi)(zi)表(biao)示(shi)(shi)(shi)熔敷(fu)金屬(shu)種類代號(hao)(hao),如有特殊要求的(de)化學成分(fen),該化學成分(fen)用(yong)元素符號(hao)(hao)表(biao)示(shi)(shi)(shi),放在(zai)數字(zi)(zi)的(de)后面(mian)(mian);“-”后面(mian)(mian)表(biao)示(shi)(shi)(shi)焊絲(si)(si)的(de)牌號(hao)(hao),焊絲(si)(si)的(de)牌號(hao)(hao)執行 YB/T 5092-1996。
六、不銹鋼埋弧焊焊絲與(yu)焊劑(ji)的匹配
埋弧焊(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)(shi),焊(han)(han)(han)(han)(han)縫化學成(cheng)分(fen)(fen)和性能除了(le)由焊(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)決定之外(wai),還會受(shou)到(dao)所(suo)使用焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)的(de)(de)影(ying)響(xiang)。為了(le)得到(dao)理想的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫金屬(shu)(shu)化學成(cheng)分(fen)(fen),可(ke)以(yi)(yi)通(tong)過同一種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)與(yu)幾種(zhong)不(bu)同成(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)配(pei)合來(lai)實現(xian);也可(ke)以(yi)(yi)通(tong)過用同一種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)與(yu)幾種(zhong)不(bu)同成(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)配(pei)合來(lai)實現(xian)。另外(wai),埋弧焊(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)接電流(liu)大(da),熔深大(da),母材金屬(shu)(shu)融合比高,故母材金屬(shu)(shu)對焊(han)(han)(han)(han)(han)縫成(cheng)分(fen)(fen)也有(you)影(ying)響(xiang)。所(suo)以(yi)(yi)對埋弧焊(han)(han)(han)(han)(han)用焊(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)的(de)(de)選擇,既要考慮焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)成(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)影(ying)響(xiang),又要考慮母材金屬(shu)(shu)的(de)(de)影(ying)響(xiang)。有(you)關不(bu)銹(xiu)鋼(gang)埋弧焊(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)、焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)與(yu)所(suo)焊(han)(han)(han)(han)(han)鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)匹配(pei)見(jian)表3-21,沉(chen)淀硬(ying)化不(bu)銹(xiu)鋼(gang)埋弧焊(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)、焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)與(yu)所(suo)焊(han)(han)(han)(han)(han)鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)匹配(pei)見(jian)表3-22。
完整的焊(han)絲-焊(han)劑型號舉例如下:
七、對焊劑工藝性能及質量的要求
為保證焊(han)接(jie)質量,對(dui)焊(han)劑的基本要求是(shi):
(1) . 焊(han)劑應(ying)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)冶(ye)金(jin)性能(neng)(neng),焊(han)接時配以(yi)適當的(de)(de)(de)(de)焊(han)絲和合理的(de)(de)(de)(de)焊(han)接工(gong)藝,焊(han)縫金(jin)屬(shu)應(ying)能(neng)(neng)得到適宜的(de)(de)(de)(de)化學(xue)成分與(yu)良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)力(li)學(xue)性能(neng)(neng)(與(yu)母(mu)材相應(ying)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度和較高的(de)(de)(de)(de)塑(su)性、韌性)以(yi)及較強(qiang)的(de)(de)(de)(de)抗冷裂紋(wen)(wen)和熱裂紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)力(li)。
(2). 焊(han)(han)劑(ji)應具(ju)有(you)(you)良(liang)好工藝特(te)性,電弧燃燒穩(wen)定,熔渣(zha)具(ju)有(you)(you)適宜的熔點、黏度和表面張力(li);焊(han)(han)道(dao)間及焊(han)(han)道(dao)與母材間充分熔合,過渡平滑沒有(you)(you)明(ming)顯咬邊,脫渣(zha)容易,焊(han)(han)縫(feng)成型良(liang)好以及焊(han)(han)接過程中(zhong)產(chan)生的有(you)(you)害氣(qi)體少(shao)。
(3). 焊劑要有一定(ding)(ding)的顆粒(li)度(du),并(bing)且應有一定(ding)(ding)的顆粒(li)強度(du),以便多次(ci)使(shi)用(yong)。
焊(han)(han)劑的(de)顆(ke)粒(li)度(du)分為兩種,普通顆(ke)粒(li)度(du)為:2.5mm~0.45mm(8目~40目),用于普通埋弧(hu)焊(han)(han)和電渣焊(han)(han)。細(xi)顆(ke)粒(li)度(du)焊(han)(han)劑粒(li)度(du)為:1.5mm~0.28mm(14目~60目),適用于半自動(dong)或細(xi)絲理弧(hu)焊(han)(han);并規定粒(li)度(du)60目以(yi)下(xia)的(de)細(xi)顆(ke)粒(li)不(bu)大(da)于5%,規定14目以(yi)上的(de)粗(cu)顆(ke)粒(li)不(bu)大(da)于2%。
(4). 焊劑(ji)應有較低的(de)含水量和良好的(de)抗潮性。出廠焊劑(ji)含水量的(de)質量分數不得大(da)于(yu)0.1%;焊劑(ji)在(zai)溫度25℃、相(xiang)對濕度70%的(de)環境條件下,放置24小時其吸(xi)潮率(lv)應不大(da)于(yu)0.15%。
(5). 焊(han)劑(ji)機械(xie)夾雜(za)物(碳(tan)粒、生料、鐵合金凝珠及其他(ta)雜(za)質)的含量(liang)不得大于(yu)焊(han)劑(ji)質量(liang)分數的0.03%。
(6). 焊劑應(ying)有(you)較低的硫(liu)、磷(lin)含量,一般為 S: ≤0.06%,P: ≤0.08%.
(7). 焊劑對硫、磷、鐵(tie)銹、油及其他雜質的敏感(gan)性要小,以保(bao)證焊縫中不產(chan)生裂紋(wen)和氣孔等缺陷。
八、焊劑的使用及保管
埋弧焊(han)用焊(han)劑不能(neng)受潮、污染及摻入雜物(wu),并應保持其(qi)顆粒度(du)。
焊(han)劑的使用及保(bao)管應注意(yi)以下事項:
(1) . 熔煉(lian)焊劑不(bu)吸(xi)(xi)潮(chao),因此(ci),可簡化其包裝、運輸與儲藏(zang)等過(guo)程。非熔煉(lian)焊劑極(ji)易吸(xi)(xi)水,這是引起焊縫金屬產(chan)生氣孔(kong)和(he)氫裂紋的(de)(de)主要(yao)原(yuan)因。因此(ci),出廠前經烘干的(de)(de)焊劑應(ying)裝在防潮(chao)容器內并(bing)密封,運輸過(guo)程應(ying)防止容器破損(sun)。
各(ge)種焊劑應存(cun)放在干燥(zao)的庫房內(nei),室溫(wen)5℃~50℃,不能放在高(gao)溫(wen)、高(gao)濕(shi)環境中。
(2). 焊(han)劑的顆(ke)粒度小于0.1mm時(shi),粉塵(chen)大,影響環境衛生(sheng),不能使用;大于2.5mm時(shi),不能很好地隔絕空氣,以保護焊(han)縫金屬,而且對(dui)合(he)金元素過渡也會(hui)產(chan)生(sheng)不良影響。因此,在儲運和回(hui)收焊(han)劑時(shi),應防止焊(han)劑結塊和粉化,以防止焊(han)劑對(dui)焊(han)接過程(cheng)的不利(li)影響。
(3). 焊(han)劑(ji)烘(hong)干(gan)(gan)參數:焊(han)劑(ji)使用前,應按產品說明(ming)書所規定的溫度、時間進行(xing)烘(hong)干(gan)(gan)。熔煉焊(han)劑(ji)通常(chang)在250℃~300℃烘(hong)干(gan)(gan)2小時;燒(shao)結焊(han)劑(ji)通常(chang)在300℃~400℃烘(hong)干(gan)(gan)2小時。烘(hong)干(gan)(gan)時,焊(han)劑(ji)應散(san)放(fang),厚度不趟(tang)過5mm。
(4). 熔煉型焊(han)劑(ji)(ji)回收使(shi)(shi)用時,應(ying)經(jing)過(guo)粗、細篩子過(guo)篩,并隨時添(tian)加(jia)新(xin)焊(han)劑(ji)(ji),經(jing)充(chong)分攪拌均勻后再使(shi)(shi)用。