帶極埋弧堆焊是埋弧焊的一種形式，它以鋼帶代替焊絲作為焊接材料。堆焊時，電弧在帶極端部的局部點燃，隨著電弧的燃燒和電極的熔化，電弧將在帶極端面上迅速來回移動，類似于不斷擺動焊絲的埋弧焊。它具有堆焊層比較淺，稀釋程度很小（可控制在10％以內），生產率高的優點。由于電流總是集中在帶極端面最突出的局部，所以電流密度很高，可以獲得較高的熔敷效率，達20～30kg／h。同時堆焊層表面比較均勻、平整。焊劑能很好地保護焊接熔池，防止外界空氣侵入，且操作穩定、可靠。帶埋弧堆焊適用于大面積的堆焊。
受(shou)堆焊的(de)基體材(cai)(cai)(cai)料是在設計產(chan)品已經(jing)確定了(le)的(de)，選擇(ze)基體材(cai)(cai)(cai)料主(zhu)要(yao)考慮強度(du)要(yao)求和工作(zuo)環境(jing)溫(wen)度(du)以(yi)及是否(fou)臨氫等，當然也要(yao)考慮該材(cai)(cai)(cai)料的(de)焊接(jie)性。通常選用(yong)碳(tan)含量(liang)較低的(de)Q395（16Mn）、20G和20MnMoNb等鋼(gang)種(zhong)作(zuo)為(wei)基體材(cai)(cai)(cai)料。高溫(wen)臨氫則采用(yong)10Cr2Mo1、2.25CrlMo和10CrMo910等鋼(gang)種(zhong)材(cai)(cai)(cai)料。
一、帶極焊接材料(liao)的選(xuan)擇
帶極(ji)作(zuo)為基體(ti)材料埋(mai)弧堆焊(han)(han)時，所(suo)選用的(de)材料包括帶極(ji)材料和焊(han)(han)劑，兩者相(xiang)配合才(cai)能獲得符合要求(qiu)的(de)化學成分(fen)和金(jin)屬組織(zhi)及(ji)性(xing)能良好的(de)堆焊(han)(han)層。
1. 焊(han)劑
對化工設備進(jin)行大面積堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)時，對焊(han)(han)劑(ji)(ji)要求(qiu)非(fei)常(chang)嚴格，其中(zhong)要求(qiu)焊(han)(han)劑(ji)(ji)能保證堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)過(guo)程長(chang)時間連續穩定。目前(qian)國內尚無專門的帶(dai)極(ji)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)埋弧焊(han)(han)焊(han)(han)劑(ji)(ji)，多用(yong)(yong)埋弧焊(han)(han)的焊(han)(han)劑(ji)(ji)代替(ti)。用(yong)(yong)熔(rong)煉(lian)堿性(xing)焊(han)(han)劑(ji)(ji)進(jin)行堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)，合金元素的過(guo)渡系數高，但堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)工藝不夠(gou)理想；用(yong)(yong)熔(rong)煉(lian)型(xing)酸性(xing)焊(han)(han)劑(ji)(ji)，雖(sui)然堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)工藝性(xing)能良好，但鉻(ge)的燒(shao)損嚴重。常(chang)采用(yong)(yong)的是焊(han)(han)劑(ji)(ji)HJ260，再通過(guo)提高帶(dai)極(ji)材料化學(xue)成分中(zhong)鉻(ge)、鎳含量來補償堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)過(guo)程中(zhong)鉻(ge)的燒(shao)損。
2. 帶極材料和規格
在(zai)用(yong)(yong)焊(han)(han)劑HJ260的(de)(de)(de)(de)帶極埋弧堆(dui)焊(han)(han)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，鉻的(de)(de)(de)(de)燒損比較嚴(yan)重，一(yi)般要損失質量(liang)分數為(wei)(wei)10％～15％的(de)(de)(de)(de)Cr。在(zai)選用(yong)(yong)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)帶極材(cai)(cai)料(liao)(liao)時，要尋求碳含量(liang)低(di)而鉻、鎳(nie)合金(jin)元素(su)較高的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接材(cai)(cai)料(liao)(liao)，其(qi)目的(de)(de)(de)(de)是減少(shao)堆(dui)焊(han)(han)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與(yu)基(ji)體(ti)的(de)(de)(de)(de)接觸(chu)面(mian)(mian)產(chan)生淬硬馬氏體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)危險，從而使交界面(mian)(mian)有(you)較好(hao)的(de)(de)(de)(de)塑性，還有(you)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)韌性，避免或減少(shao)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與(yu)基(ji)體(ti)接觸(chu)面(mian)(mian)之間(jian)(jian)產(chan)生裂紋和剝(bo)離等(deng)缺陷。通常(chang)同考慮不銹復合鋼(gang)板焊(han)(han)接時的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)一(yi)樣(yang)，要選用(yong)(yong)超低(di)碳高鉻、鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)帶極材(cai)(cai)料(liao)(liao)，甚至用(yong)(yong)鎳(nie)基(ji)合金(jin)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，例如，在(zai)Q395（16MnR）鋼(gang)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)同表層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)堆(dui)焊(han)(han)06Cr18Ni11Ti不銹鋼(gang)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，采(cai)用(yong)(yong)HJ260焊(han)(han)劑配合Cr28Ni11 鋼(gang)帶堆(dui)焊(han)(han)，雖然(ran)有(you)焊(han)(han)劑的(de)(de)(de)(de)氧化性和母(mu)材(cai)(cai)中(zhong)碳、錳等(deng)元素(su)的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)，仍可獲得(de)較為(wei)(wei)適用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。不過(guo)(guo)(guo)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)消耗量(liang)很大(da)，成本問(wen)題(ti)不可忽視。
堆焊(han)(han)表(biao)面層帶極材料的(de)選(xuan)用：要(yao)考(kao)慮堆焊(han)(han)過程中(zhong)鉻的(de)燒損之后，仍具有足(zu)(zu)以保證耐(nai)蝕性所(suo)需要(yao)的(de)化學成分(fen)。為(wei)了使(shi)堆焊(han)(han)表(biao)面層具有符(fu)合耐(nai)酸不(bu)銹鋼06Cr18Ni11Ti的(de)化學成分(fen)，堆焊(han)(han)表(biao)面層的(de)帶極可選(xuan)用牌號為(wei)H03Cr21Ni10的(de)超低碳高鉻、鎳的(de)焊(han)(han)接材料。選(xuan)用該材料的(de)帶極進行的(de)埋(mai)弧堆焊(han)(han)，其(qi)表(biao)面層的(de)化學成分(fen)的(de)質(zhi)量分(fen)數（％）為(wei)：C0.08，Si 0.61，Mn 0.73，Cr 17.58， Ni 9.0， S 0.033，P 0.008，完全能滿足(zu)(zu)使(shi)用要(yao)求(qiu)。
帶(dai)極(ji)的規(gui)格(寬x厚(hou))較多(duo),有30mm×0.5mm、60mm×0.5mm、90mm×0.5mm及120mm×0.5mm等(deng)。要根(gen)據帶(dai)極(ji)埋(mai)弧堆焊設備的功率和被堆焊面積的大小來(lai)選(xuan)用(yong)帶(dai)極(ji)的規(gui)格,較常用(yong)的帶(dai)極(ji)規(gui)格為60mm×0.5mm。
對于無法(fa)用帶極埋弧(hu)焊(han)(han)堆焊(han)(han)的部(bu)位(wei),如拐(guai)角(jiao)部(bu)位(wei)之類(lei)可用焊(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)來進行(xing)堆焊(han)(han)。過渡層選用A412(E310Mo型)焊(han)(han)條,表面層可選用A202(E316型)或A132(E347型)等焊(han)(han)條進行(xing)施焊(han)(han),即(ji)可獲得06Cr18Ni11Ti不銹鋼的性能。
二、堆(dui)焊工藝
對于待(dai)焊基體的(de)材料,要預先進行超聲(sheng)波(bo)檢測,不允(yun)許有超規定的(de)缺陷存在。被堆(dui)焊的(de)基體材料表(biao)面,應在堆(dui)焊前清(qing)理干凈后,再次(ci)檢查(cha)表(biao)面不得有微小裂紋,以(yi)保證(zheng)過渡(du)層的(de)質量和良好的(de)外形。
如果被堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)的(de)基體材料屬于需要焊(han)(han)前(qian)預(yu)熱和焊(han)(han)后熱處(chu)理(li)的(de)鋼材,那么堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)時也應(ying)采(cai)取堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)前(qian)預(yu)熱和堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)后熱處(chu)理(li)的(de)相應(ying)措施(shi),且(qie)其處(chu)理(li)熱循(xun)環條件應(ying)與該(gai)材料焊(han)(han)接時相同。
除(chu)了(le)過渡層(ceng)(ceng)外,表面層(ceng)(ceng)通常要堆(dui)焊兩層(ceng)(ceng)。第(di)一層(ceng)(ceng)可(ke)以厚些(xie),為(wei)了(le)提高堆(dui)焊層(ceng)(ceng)厚度(du),可(ke)采用爬(pa)坡的(de)堆(dui)焊方(fang)法(fa),厚度(du)為(wei)4~6mm;第(di)二層(ceng)(ceng)稍薄些(xie),采用下坡的(de)堆(dui)焊方(fang)法(fa),厚度(du)為(wei)2~4mm。
帶極(ji)埋弧堆(dui)焊時,每道(dao)(dao)焊縫之(zhi)間需要(yao)相互重疊,重疊處的質量(liang)尤為(wei)重要(yao)。如果堆(dui)焊層間重疊部分太少(shao)或者根(gen)本(ben)沒有重疊,最(zui)容易造成夾渣和(he)層間縫隙,為(wei)以后產(chan)生腐蝕或造成剝離(li)提供(gong)通道(dao)(dao)。重疊寬度最(zui)好為(wei)6~10mm。
堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)過程的(de)(de)(de)穩定(ding)、堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)層表面(mian)的(de)(de)(de)成形(xing)和(he)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)稀釋,很大(da)程度上取決于所選用(yong)(yong)的(de)(de)(de)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)參數(shu)。在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)接速(su)度不變的(de)(de)(de)條件下,加大(da)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)電(dian)流(liu),熔(rong)(rong)敷(fu)(fu)速(su)度和(he)熔(rong)(rong)深(shen)都隨之增(zeng)加,熔(rong)(rong)敷(fu)(fu)金(jin)屬(shu)(shu)在(zai)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)金(jin)屬(shu)(shu)中所占體(ti)積(ji)比(bi)例(li)加大(da),因而(er)能提高(gao)過渡(du)層的(de)(de)(de)質量(liang)。而(er)加快堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)速(su)度,使(shi)熔(rong)(rong)敷(fu)(fu)金(jin)屬(shu)(shu)在(zai)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)金(jin)屬(shu)(shu)所占體(ti)積(ji)比(bi)例(li)減小(xiao),則熔(rong)(rong)化(hua)基體(ti)材(cai)料在(zai)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)金(jin)屬(shu)(shu)中所占體(ti)積(ji)比(bi)例(li)會增(zeng)大(da),使(shi)過渡(du)層質量(liang)變差。為(wei)了(le)提高(gao)過渡(du)層和(he)表面(mian)層的(de)(de)(de)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)質量(liang),必須嚴格控制堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)電(dian)流(liu)、堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)速(su)度等(deng)主要堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)參數(shu)。例(li)如,選用(yong)(yong)帶極(ji)規格為(wei)60mm×0.5mm,采用(yong)(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)劑HJ260,在(zai)MU1-1000型帶極(ji)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)機(ji)上進行埋弧(hu)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)時,電(dian)源采用(yong)(yong)直流(liu)反極(ji)性(xing),選用(yong)(yong)合(he)理的(de)(de)(de)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)參數(shu)(堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)電(dian)流(liu)650A,電(dian)弧(hu)電(dian)壓(ya)28~30V,堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)速(su)度7.6m/h,帶極(ji)送進速(su)度為(wei)51m/h),能獲得(de)良好的(de)(de)(de)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)質量(liang)。
堆(dui)焊(han)(han)(han)層表面凸凹(ao)太大或(huo)鏟除內部缺(que)陷后(hou),均要進行(xing)打(da)磨和(he)補(bu)焊(han)(han)(han),補(bu)焊(han)(han)(han)后(hou)的堆(dui)焊(han)(han)(han)表面還要打(da)磨到(dao)與(yu)堆(dui)焊(han)(han)(han)面平齊。補(bu)焊(han)(han)(han)后(hou)的堆(dui)焊(han)(han)(han)質量不能低于堆(dui)焊(han)(han)(han)層的質量。補(bu)焊(han)(han)(han)可以用焊(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)來完成。每道焊(han)(han)(han)縫之間(jian)重疊部分(fen)不小于焊(han)(han)(han)縫寬(kuan)度的1/3。
不(bu)(bu)論是過渡層還(huan)是表(biao)面層,堆焊完畢均要(yao)(yao)(yao)分別對其堆焊層進行(xing)檢(jian)查(cha),不(bu)(bu)允許存在裂紋。要(yao)(yao)(yao)通過超聲波(bo)檢(jian)測和測厚(hou)儀(yi)來判斷堆焊層的內部(bu)質(zhi)量和堆焊厚(hou)度(du)。如果(guo)焊后需(xu)要(yao)(yao)(yao)消(xiao)除應(ying)力(li)而進行(xing)熱(re)處理,則(ze)熱(re)處理后還(huan)要(yao)(yao)(yao)再次(ci)進行(xing)上(shang)述檢(jian)查(cha),以(yi)確保(bao)堆焊層的內部(bu)質(zhi)量。表(biao)面層還(huan)需(xu)要(yao)(yao)(yao)進行(xing)晶間(jian)腐蝕評估。
