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(ji)覆蓋(gai)著焊(han)接區,防止空氣中氧、氮在(zai)施焊(han)時侵入焊(han)接熔池以保護焊(han)縫(feng)金屬(shu)。
B. 焊(han)(han)接渣殼覆蓋(gai)在焊(han)(han)縫上,減慢了焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)的冷卻速(su)度(du),改(gai)善了氣體逸出條件,有(you)助于減少氣孔(kong)。降溫后,焊(han)(han)渣容易從焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)表面剝落。
C. 焊(han)接(jie)過程(cheng)中穩定(ding)電弧燃(ran)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(yi)、焊劑(ji)的(de)分類
焊(han)(han)劑(ji)的分類(lei)方法有許多種(zhong),如按焊(han)(han)劑(ji)的制造方法和(he)用途分類(lei),按焊(han)(han)劑(ji)的化(hua)學成分、化(hua)學性(xing)質、顆(ke)粒結構等進行分類(lei)。
1. 按焊劑的制造方法分(fen)類(lei)
a. 熔煉焊劑
將一定比例(li)的各種配(pei)料放在爐(lu)內熔煉,然后經過(guo)水冷粒化(hua)、烘(hong)干(gan)、篩選而制成的焊劑。
b. 非熔(rong)煉焊劑
根(gen)據焊劑烘焙溫(wen)度(du)不同又分為粘(zhan)結焊劑與燒結焊劑。
①. 粘結焊劑
將一定比例的各種粉狀配料加入(ru)適量(liang)粘(zhan)結劑(ji),經混合攪拌、粒化和低溫(400℃以(yi)下)烘干而制(zhi)成的焊劑(ji)(原稱陶質焊劑(ji))。
②. 燒結焊劑
將一定比例的(de)各(ge)種(zhong)粉狀配料加(jia)(jia)人(ren)適量(liang)粘結(jie)劑,混合攪拌(ban)后經高溫(wen)(wen)(wen)(400℃~1000℃)燒(shao)(shao)結(jie)成塊,然后粉碎、篩選而制成的(de)一種(zhong)焊(han)劑。燒(shao)(shao)結(jie)焊(han)劑又可(ke)分為(wei)低溫(wen)(wen)(wen)燒(shao)(shao)結(jie)焊(han)劑(燒(shao)(shao)結(jie)溫(wen)(wen)(wen)度一般為(wei)300℃~500℃)和高溫(wen)(wen)(wen)燒(shao)(shao)結(jie)焊(han)劑(燒(shao)(shao)結(jie)溫(wen)(wen)(wen)度一般高于700℃),前者可(ke)滲加(jia)(jia)合金,后者則只有造渣保(bao)護(hu)作用。
2. 按焊劑的化(hua)學(xue)成分分類
a. 按氧化物性質分為酸性焊(han)劑(ji)、中(zhong)性焊(han)劑(ji)和堿性焊(han)劑(ji);
b. 按(an)二氧(yang)化(hua)硫含量(liang)分為高硅(gui)焊(han)劑(ji)、中硅(gui)焊(han)劑(ji)和低硅(gui)焊(han)劑(ji);
c. 按氧化錳含量分(fen)為(wei)高(gao)錳焊(han)劑(ji)、中錳焊(han)劑(ji)、低錳焊(han)劑(ji)和無錳焊(han)劑(ji)。無
d. 錳(meng)焊劑(ji)中的(de)(de)氧化錳(meng)是混入的(de)(de)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. 按焊劑的化(hua)學性(xing)質分類
a. 氧(yang)化性焊劑(ji)
焊(han)劑(ji)對(dui)母材有(you)(you)較強的氧化作(zuo)用。氧化性焊(han)劑(ji)可分為兩(liang)種(zhong)(zhong)類(lei)型:一(yi)種(zhong)(zhong)是含有(you)(you)大量SiO、MnO的焊(han)劑(ji),另(ling)一(yi)種(zhong)(zhong)是含有(you)(you)FeO較多的焊(han)劑(ji)。
b. 弱(ruo)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(er)、熔(rong)煉(lian)焊劑
熔(rong)煉焊(han)劑仍是我國不銹鋼埋弧焊(han)用的(de)主(zhu)要焊(han)劑,它是將原料按比例混合(he)后(hou),經高溫加熱(re)到1300℃以上(shang),使(shi)其熔(rong)化(hua)煉制(zhi)均(jun)勻后(hou),逐漸(jian)倒入冷卻水中凝固和實現顆(ke)粒(li)化(hua),再經過烘干(有的(de)需進一(yi)步(bu)粉碎)、過篩成所需要規格(ge)的(de)顆(ke)粒(li)。
我國(guo)熔煉焊劑的牌號用字母“HJ”和三位數字表示。“HJ”表示埋弧焊(han)用熔煉焊(han)劑;其后(hou)第一、第二位(wei)數字(zi)表(biao)示焊(han)劑類型,分(fen)別代(dai)表(biao)MnO、SiO2及CaF2的含量,詳見表3-19; 第三位(wei)數字表示相同(tong)類型中的不同(tong)編(bian)號,按0,1,2 ... 9 順序(xu)排列(lie)。熔(rong)煉(lian)焊劑的牌號舉例如(ru)下:
三、燒結焊劑
制造燒(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)焊劑(ji)所(suo)采(cai)用(yong)的原材料(liao)與制造焊條所(suo)采(cai)用(yong)的藥(yao)皮原料(liao)相(xiang)接近(jin),對成分和顆粒大小(xiao)均有嚴格要求。按照給(gei)定的比例(li)配料(liao)后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)先進行(xing)(xing)干混(hun)(hun)合(he),然后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)加入粘結(jie)(jie)劑(ji)(水玻璃)進行(xing)(xing)濕混(hun)(hun)合(he),混(hun)(hun)合(he)均勻后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)進入造粒機加工成顆粒狀,然后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)將顆粒狀焊劑(ji)進行(xing)(xing)150℃~200℃溫(wen)(wen)度(du)的固(gu)化、干燥,最后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)送(song)入燒(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)爐內進行(xing)(xing)燒(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)。經(jing)400℃~500℃燒(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)成為(wei)低(di)溫(wen)(wen)燒(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)焊劑(ji),經(jing)700℃~1000℃燒(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)為(wei)高溫(wen)(wen)燒(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)(jie)焊劑(ji)。
燒結焊劑制(zhi)造(zao)工藝簡單,不(bu)要復雜的熔(rong)煉設備,與熔(rong)煉焊劑相比有下列特(te)點:
1. 該焊劑無需(xu)用電弧(hu)爐熔煉(lian),避(bi)免了石墨混人焊劑中,去除了向焊縫金屬(shu)中增碳(tan)的可能性;
2. 焊(han)縫金(jin)屬合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素燒(shao)損少,且在(zai)焊(han)劑(ji)中滲人合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素還(huan)有利于向焊(han)縫金(jin)屬過渡(du),以提高焊(han)縫金(jin)屬的(de)耐腐蝕性能和低溫韌(ren)性;
3. 焊(han)接工藝性較好,沒有像采用熔(rong)煉焊(han)劑施焊(han)時那樣(yang)在焊(han)縫兩邊粘渣嚴(yan)重(zhong)和脫渣性差的(de)現象。
我國燒結(jie)(jie)焊劑的牌號以字(zi)(zi)母“SJ”和三位數(shu)(shu)字(zi)(zi)表(biao)(biao)示。其中,“SJ”表(biao)(biao)示埋弧焊用(yong)燒結(jie)(jie)焊劑;其后(hou)第(di)(di)一(yi)位數(shu)(shu)字(zi)(zi)表(biao)(biao)示焊劑熔渣(zha)(zha)渣(zha)(zha)系(表(biao)(biao)3-20);第(di)(di)二、第(di)(di)三位數(shu)(shu)字(zi)(zi)表(biao)(biao)示同(tong)一(yi)渣(zha)(zha)系類(lei)型(xing)焊劑的不同(tong)編號,按01,02···09順(shun)序(xu)排列。熔煉焊劑的牌號舉例如下:
四(si)、粘結焊(han)劑(ji)
粘結焊(han)(han)劑(ji)是把粉末原料(liao)進行混合(he)(he)后(hou)加入水玻璃,濕(shi)混均(jun)勻后(hou)造粒(li),在(zai)較(jiao)(jiao)低溫(wen)度(300℃~400℃)下干燥制成(cheng);也可以(yi)先烘干,再粉碎成(cheng)所(suo)需的粒(li)度。這(zhe)種焊(han)(han)劑(ji)與熔煉焊(han)(han)劑(ji)及燒結焊(han)(han)劑(ji)相比,具有多(duo)孔性。容易吸濕(shi),焊(han)(han)劑(ji)顆粒(li)強度差,但其制造簡單,原料(liao)選擇(ze)比較(jiao)(jiao)方(fang)便,能將合(he)(he)金(jin)元(yuan)素任(ren)意地添加到(dao)焊(han)(han)劑(ji)中去,使焊(han)(han)縫金(jin)屬(shu)得到(dao)所(suo)需的合(he)(he)金(jin)元(yuan)素。
使(shi)用這種焊(han)劑時(shi),要(yao)考慮到焊(han)劑強(qiang)度低、易碎成粉(fen)末(mo)、且吸濕性強(qiang)等特(te)點,要(yao)及(ji)時(shi)采取烘干(gan)、保持干(gan)燥及(ji)篩去過(guo)細粉(fen)未等措施來保證焊(han)劑質量,提高焊(han)接過(guo)程的穩定性。
五、埋弧(hu)焊用(yong)不銹鋼焊絲、焊劑的型號
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)(hao)編制方法為:字母“F”表(biao)(biao)示焊劑;“F”后面(mian)的數(shu)字表(biao)(biao)示熔敷金屬種(zhong)類代(dai)號(hao)(hao),如有特殊(shu)要求(qiu)的化學成(cheng)(cheng)分(fen),該化學成(cheng)(cheng)分(fen)用元(yuan)素(su)符號(hao)(hao)表(biao)(biao)示,放在數(shu)字的后面(mian);“-”后面(mian)表(biao)(biao)示焊絲的牌號(hao)(hao),焊絲的牌號(hao)(hao)執行 YB/T 5092-1996。
六、不銹鋼埋弧(hu)焊焊絲與焊劑的(de)匹配
埋弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)時(shi),焊(han)(han)(han)縫(feng)化學(xue)成(cheng)分(fen)和性能除(chu)了由焊(han)(han)(han)絲(si)決定之外,還會(hui)受(shou)到(dao)所(suo)使用(yong)焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)影(ying)響。為了得到(dao)理(li)想(xiang)的(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)化學(xue)成(cheng)分(fen),可以(yi)(yi)通(tong)過(guo)同一種(zhong)(zhong)焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)(ji)與(yu)幾種(zhong)(zhong)不同成(cheng)分(fen)的(de)焊(han)(han)(han)絲(si)配(pei)(pei)合(he)來(lai)實現(xian)(xian);也(ye)可以(yi)(yi)通(tong)過(guo)用(yong)同一種(zhong)(zhong)焊(han)(han)(han)絲(si)與(yu)幾種(zhong)(zhong)不同成(cheng)分(fen)的(de)焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)(ji)配(pei)(pei)合(he)來(lai)實現(xian)(xian)。另(ling)外,埋弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)時(shi)焊(han)(han)(han)接(jie)電流大,熔(rong)深大,母材金屬(shu)融合(he)比高,故母材金屬(shu)對焊(han)(han)(han)縫(feng)成(cheng)分(fen)也(ye)有(you)影(ying)響。所(suo)以(yi)(yi)對埋弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)用(yong)焊(han)(han)(han)絲(si)的(de)選擇,既要(yao)考慮焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)(ji)成(cheng)分(fen)的(de)影(ying)響,又要(yao)考慮母材金屬(shu)的(de)影(ying)響。有(you)關(guan)不銹(xiu)鋼埋弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)絲(si)、焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)(ji)與(yu)所(suo)焊(han)(han)(han)鋼種(zhong)(zhong)的(de)匹(pi)配(pei)(pei)見表3-21,沉淀硬化不銹(xiu)鋼埋弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)絲(si)、焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)(ji)與(yu)所(suo)焊(han)(han)(han)鋼種(zhong)(zhong)的(de)匹(pi)配(pei)(pei)見表3-22。
完整(zheng)的焊(han)(han)絲(si)-焊(han)(han)劑型號(hao)舉例如下:
七、對焊(han)劑(ji)工藝性能(neng)及質(zhi)量的要求
為保(bao)證焊接質量,對(dui)焊劑的基本要求是:
(1) . 焊(han)劑應具有(you)良好的(de)冶(ye)金性(xing)能(neng),焊(han)接(jie)時(shi)配以(yi)(yi)適當的(de)焊(han)絲和合理(li)的(de)焊(han)接(jie)工藝(yi),焊(han)縫金屬應能(neng)得到適宜的(de)化學成分與(yu)良好的(de)力學性(xing)能(neng)(與(yu)母(mu)材相(xiang)應的(de)強度和較高的(de)塑性(xing)、韌(ren)性(xing))以(yi)(yi)及較強的(de)抗冷(leng)裂紋(wen)和熱裂紋(wen)的(de)能(neng)力。
(2). 焊(han)劑應具有良好工(gong)藝(yi)特性,電弧燃燒穩定,熔(rong)(rong)渣(zha)具有適宜的熔(rong)(rong)點、黏(nian)度和(he)表面張力;焊(han)道間及焊(han)道與母(mu)材間充分熔(rong)(rong)合,過渡平滑沒有明顯咬(yao)邊(bian),脫渣(zha)容(rong)易,焊(han)縫(feng)成型(xing)良好以及焊(han)接過程中產生的有害(hai)氣體少。
(3). 焊劑要(yao)有一定的(de)顆(ke)粒度,并且應有一定的(de)顆(ke)粒強度,以便多次使用。
焊(han)劑(ji)的顆(ke)粒(li)(li)(li)(li)度(du)分為兩種,普通顆(ke)粒(li)(li)(li)(li)度(du)為:2.5mm~0.45mm(8目(mu)(mu)~40目(mu)(mu)),用于普通埋弧焊(han)和電渣焊(han)。細(xi)顆(ke)粒(li)(li)(li)(li)度(du)焊(han)劑(ji)粒(li)(li)(li)(li)度(du)為:1.5mm~0.28mm(14目(mu)(mu)~60目(mu)(mu)),適用于半自動(dong)或細(xi)絲理弧焊(han);并規(gui)定粒(li)(li)(li)(li)度(du)60目(mu)(mu)以下的細(xi)顆(ke)粒(li)(li)(li)(li)不(bu)大于5%,規(gui)定14目(mu)(mu)以上的粗顆(ke)粒(li)(li)(li)(li)不(bu)大于2%。
(4). 焊(han)劑(ji)應有較低的(de)含水(shui)量(liang)和良好的(de)抗潮性。出(chu)廠焊(han)劑(ji)含水(shui)量(liang)的(de)質量(liang)分(fen)數(shu)不得大(da)于(yu)(yu)0.1%;焊(han)劑(ji)在溫度25℃、相對濕度70%的(de)環境條(tiao)件下,放置(zhi)24小(xiao)時其吸潮率應不大(da)于(yu)(yu)0.15%。
(5). 焊劑機械夾雜物(碳(tan)粒、生料(liao)、鐵合金凝(ning)珠及其他雜質)的含量(liang)不(bu)得大于焊劑質量(liang)分(fen)數的0.03%。
(6). 焊(han)劑應有較(jiao)低的硫、磷含(han)量(liang),一般(ban)為 S: ≤0.06%,P: ≤0.08%.
(7). 焊劑對硫(liu)、磷(lin)、鐵(tie)銹(xiu)、油及其他雜質(zhi)的敏感性要小,以保(bao)證焊縫中不產生裂紋(wen)和氣(qi)孔(kong)等缺陷。
八、焊劑(ji)的使用及保(bao)管
埋弧焊用焊劑不能受潮、污染及摻入(ru)雜物,并應(ying)保持(chi)其顆粒度。
焊劑的使用及保管應注意以下事項:
(1) . 熔煉焊劑(ji)(ji)不吸潮(chao)(chao),因(yin)(yin)此(ci)(ci),可簡化其包裝、運輸(shu)與(yu)儲藏等(deng)過程(cheng)。非熔煉焊劑(ji)(ji)極(ji)易吸水,這(zhe)是引起焊縫金屬產生氣孔和氫裂紋的主要原因(yin)(yin)。因(yin)(yin)此(ci)(ci),出廠前(qian)經烘干的焊劑(ji)(ji)應(ying)裝在防潮(chao)(chao)容(rong)器內并(bing)密封,運輸(shu)過程(cheng)應(ying)防止容(rong)器破(po)損。
各種(zhong)焊劑應(ying)存放在干燥的庫房(fang)內(nei),室(shi)溫5℃~50℃,不能放在高(gao)溫、高(gao)濕環境中。
(2). 焊(han)劑(ji)的顆粒度小于0.1mm時,粉(fen)塵大(da),影(ying)(ying)響環境衛生,不(bu)(bu)能使用;大(da)于2.5mm時,不(bu)(bu)能很(hen)好地隔(ge)絕空(kong)氣,以保護焊(han)縫(feng)金屬,而且對合金元素過(guo)渡也會產生不(bu)(bu)良影(ying)(ying)響。因此,在儲運和回收焊(han)劑(ji)時,應防止焊(han)劑(ji)結塊和粉(fen)化(hua),以防止焊(han)劑(ji)對焊(han)接過(guo)程的不(bu)(bu)利影(ying)(ying)響。
(3). 焊(han)劑(ji)烘干(gan)(gan)(gan)參數(shu):焊(han)劑(ji)使用前,應按產品(pin)說(shuo)明(ming)書(shu)所規定的溫度、時間進(jin)行(xing)烘干(gan)(gan)(gan)。熔煉焊(han)劑(ji)通常在250℃~300℃烘干(gan)(gan)(gan)2小(xiao)(xiao)時;燒結焊(han)劑(ji)通常在300℃~400℃烘干(gan)(gan)(gan)2小(xiao)(xiao)時。烘干(gan)(gan)(gan)時,焊(han)劑(ji)應散放(fang),厚度不趟過5mm。
(4). 熔煉型焊劑回收使用(yong)時,應(ying)經過(guo)粗(cu)、細篩(shai)子過(guo)篩(shai),并隨時添(tian)加新焊劑,經充分(fen)攪拌均(jun)勻后再使用(yong)。