帶極埋弧堆焊是埋(mai)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。
受堆焊的(de)基體(ti)材(cai)料(liao)(liao)是在(zai)設(she)計產品已經確(que)定了的(de)，選擇基體(ti)材(cai)料(liao)(liao)主(zhu)要考(kao)慮強度要求(qiu)和工作(zuo)環(huan)境溫度以及是否(fou)臨(lin)氫等(deng)，當然(ran)也(ye)要考(kao)慮該材(cai)料(liao)(liao)的(de)焊接性。通常選用碳含量較低的(de)Q395（16Mn）、20G和20MnMoNb等(deng)鋼種(zhong)作(zuo)為基體(ti)材(cai)料(liao)(liao)。高溫臨(lin)氫則采用10Cr2Mo1、2.25CrlMo和10CrMo910等(deng)鋼種(zhong)材(cai)料(liao)(liao)。
一、帶極焊接材料的選擇
帶極(ji)作(zuo)為基體材料埋(mai)弧堆(dui)焊(han)時，所選用的材料包括帶極(ji)材料和(he)焊(han)劑(ji)，兩(liang)者(zhe)相配(pei)合(he)才能(neng)獲得符合(he)要求的化學成分和(he)金屬組織(zhi)及(ji)性能(neng)良(liang)好的堆(dui)焊(han)層。
1. 焊劑
對(dui)化(hua)工(gong)(gong)設(she)備(bei)進行大(da)面積堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)(shi)，對(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)要求非常(chang)嚴格，其中(zhong)(zhong)要求焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)能(neng)保證堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)過程長時(shi)(shi)間連續穩定。目前國內(nei)尚無(wu)專門的帶極堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)埋(mai)(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)，多用(yong)埋(mai)(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)的焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)代替。用(yong)熔煉堿性(xing)焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)進行堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)，合金元素(su)的過渡(du)系數高，但(dan)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝(yi)不(bu)夠理(li)想(xiang)；用(yong)熔煉型(xing)酸性(xing)焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)，雖(sui)然(ran)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝(yi)性(xing)能(neng)良(liang)好，但(dan)鉻的燒(shao)損嚴重(zhong)。常(chang)采用(yong)的是焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)HJ260，再通過提高帶極材料化(hua)學(xue)成分中(zhong)(zhong)鉻、鎳含量(liang)來(lai)補償堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)過程中(zhong)(zhong)鉻的燒(shao)損。
2. 帶極材料和規格
在(zai)用(yong)焊(han)劑HJ260的(de)(de)帶(dai)(dai)極埋弧堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)過(guo)(guo)程中(zhong)，鉻(ge)的(de)(de)燒損比較(jiao)嚴重，一(yi)般要(yao)損失質量分數(shu)為10％～15％的(de)(de)Cr。在(zai)選用(yong)過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)帶(dai)(dai)極材(cai)(cai)料(liao)(liao)時，要(yao)尋(xun)求碳含量低而(er)鉻(ge)、鎳合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素較(jiao)高的(de)(de)焊(han)接材(cai)(cai)料(liao)(liao)，其目的(de)(de)是減少堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)與基(ji)(ji)(ji)體(ti)的(de)(de)接觸面產生淬硬馬氏(shi)體(ti)組織的(de)(de)危險，從而(er)使(shi)交(jiao)界面有較(jiao)好(hao)的(de)(de)塑性(xing)，還有一(yi)定的(de)(de)韌性(xing)，避(bi)免或減少過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)與基(ji)(ji)(ji)體(ti)接觸面之間產生裂(lie)紋(wen)和剝離等(deng)缺陷。通常同考慮不銹(xiu)復(fu)合(he)鋼(gang)(gang)板焊(han)接時的(de)(de)過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)一(yi)樣(yang)，要(yao)選用(yong)超低碳高鉻(ge)、鎳的(de)(de)帶(dai)(dai)極材(cai)(cai)料(liao)(liao)，甚至用(yong)鎳基(ji)(ji)(ji)合(he)金(jin)(jin)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，例(li)如，在(zai)Q395（16MnR）鋼(gang)(gang)基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)同表層(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)06Cr18Ni11Ti不銹(xiu)鋼(gang)(gang)之間的(de)(de)過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)，采用(yong)HJ260焊(han)劑配合(he)Cr28Ni11 鋼(gang)(gang)帶(dai)(dai)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)，雖然有焊(han)劑的(de)(de)氧(yang)化性(xing)和母材(cai)(cai)中(zhong)碳、錳等(deng)元(yuan)素的(de)(de)過(guo)(guo)渡(du)，仍可(ke)獲得較(jiao)為適用(yong)的(de)(de)過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)。不過(guo)(guo)過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)消(xiao)耗量很(hen)大，成(cheng)本問題不可(ke)忽視。
堆(dui)(dui)焊表面層(ceng)帶極材料的(de)選用：要(yao)(yao)考慮堆(dui)(dui)焊過程中(zhong)鉻的(de)燒損之后(hou)，仍(reng)具有足以保(bao)證耐蝕性所(suo)需要(yao)(yao)的(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)。為(wei)了(le)使(shi)堆(dui)(dui)焊表面層(ceng)具有符(fu)合耐酸不銹(xiu)鋼06Cr18Ni11Ti的(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)，堆(dui)(dui)焊表面層(ceng)的(de)帶極可選用牌號為(wei)H03Cr21Ni10的(de)超低碳(tan)高鉻、鎳的(de)焊接材料。選用該材料的(de)帶極進行的(de)埋弧堆(dui)(dui)焊，其表面層(ceng)的(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)的(de)質量分(fen)數（％）為(wei)：C0.08，Si 0.61，Mn 0.73，Cr 17.58， Ni 9.0， S 0.033，P 0.008，完全能滿足使(shi)用要(yao)(yao)求。
帶(dai)極(ji)的規格(ge)(ge)(寬x厚)較多,有30mm×0.5mm、60mm×0.5mm、90mm×0.5mm及120mm×0.5mm等。要根(gen)據(ju)帶(dai)極(ji)埋弧(hu)堆焊設備的功率(lv)和被堆焊面積(ji)的大小來(lai)選用帶(dai)極(ji)的規格(ge)(ge),較常用的帶(dai)極(ji)規格(ge)(ge)為60mm×0.5mm。
對于無法用(yong)(yong)帶極埋(mai)弧焊(han)(han)堆焊(han)(han)的部位,如拐角(jiao)部位之類(lei)可(ke)用(yong)(yong)焊(han)(han)條(tiao)(tiao)電弧焊(han)(han)來進行堆焊(han)(han)。過渡層選(xuan)用(yong)(yong)A412(E310Mo型)焊(han)(han)條(tiao)(tiao),表面層可(ke)選(xuan)用(yong)(yong)A202(E316型)或A132(E347型)等焊(han)(han)條(tiao)(tiao)進行施(shi)焊(han)(han),即可(ke)獲得(de)06Cr18Ni11Ti不銹鋼的性能。
二(er)、堆(dui)焊工藝(yi)
對于待(dai)焊基體的(de)材料,要預先(xian)進行超聲波(bo)檢(jian)測(ce),不(bu)允許有超規定的(de)缺陷存在。被堆(dui)焊的(de)基體材料表面(mian),應在堆(dui)焊前清理干(gan)凈后(hou),再次檢(jian)查表面(mian)不(bu)得有微小裂(lie)紋,以保(bao)證過渡層的(de)質量(liang)和良(liang)好的(de)外形。
如果被堆(dui)焊的基體(ti)材料屬于需要焊前預(yu)熱(re)(re)和(he)(he)焊后熱(re)(re)處(chu)(chu)理的鋼材,那么堆(dui)焊時也應采取堆(dui)焊前預(yu)熱(re)(re)和(he)(he)堆(dui)焊后熱(re)(re)處(chu)(chu)理的相應措施,且其處(chu)(chu)理熱(re)(re)循環條件應與該材料焊接時相同。
除了過渡層(ceng)外,表(biao)面層(ceng)通常要堆(dui)焊(han)兩層(ceng)。第一層(ceng)可(ke)以厚(hou)些(xie),為了提高堆(dui)焊(han)層(ceng)厚(hou)度,可(ke)采(cai)用爬坡的(de)(de)堆(dui)焊(han)方(fang)法,厚(hou)度為4~6mm;第二層(ceng)稍(shao)薄些(xie),采(cai)用下(xia)坡的(de)(de)堆(dui)焊(han)方(fang)法,厚(hou)度為2~4mm。
帶(dai)極埋弧堆(dui)(dui)焊時,每道焊縫之間需要相互重(zhong)(zhong)疊(die)(die),重(zhong)(zhong)疊(die)(die)處的質量(liang)尤為重(zhong)(zhong)要。如果堆(dui)(dui)焊層間重(zhong)(zhong)疊(die)(die)部分太少或者根本沒有重(zhong)(zhong)疊(die)(die),最(zui)容易造成夾渣和層間縫隙(xi),為以后產生腐(fu)蝕或造成剝離提供通道。重(zhong)(zhong)疊(die)(die)寬度(du)最(zui)好為6~10mm。
堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)過程的穩定、堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)層表(biao)面的成(cheng)形和堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的稀釋,很大程度上(shang)取決(jue)于所(suo)(suo)選用(yong)的堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)參(can)數(shu)。在(zai)(zai)(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)接速(su)度不變(bian)的條件(jian)下,加大堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)電(dian)流(liu),熔(rong)敷速(su)度和熔(rong)深(shen)都隨(sui)之增(zeng)加,熔(rong)敷金(jin)(jin)屬(shu)(shu)在(zai)(zai)(zai)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中所(suo)(suo)占(zhan)體(ti)積(ji)比(bi)(bi)例加大,因而(er)能提高(gao)過渡層的質量。而(er)加快堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)速(su)度,使熔(rong)敷金(jin)(jin)屬(shu)(shu)在(zai)(zai)(zai)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)所(suo)(suo)占(zhan)體(ti)積(ji)比(bi)(bi)例減小,則熔(rong)化(hua)基體(ti)材料在(zai)(zai)(zai)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中所(suo)(suo)占(zhan)體(ti)積(ji)比(bi)(bi)例會(hui)增(zeng)大,使過渡層質量變(bian)差。為了提高(gao)過渡層和表(biao)面層的堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)質量,必須嚴格控制堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)電(dian)流(liu)、堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)速(su)度等主要堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)參(can)數(shu)。例如,選用(yong)帶極(ji)規(gui)格為60mm×0.5mm,采用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)HJ260,在(zai)(zai)(zai)MU1-1000型帶極(ji)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)機上(shang)進(jin)行埋弧堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)時,電(dian)源采用(yong)直(zhi)流(liu)反極(ji)性,選用(yong)合理的堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)參(can)數(shu)(堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)電(dian)流(liu)650A,電(dian)弧電(dian)壓28~30V,堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)速(su)度7.6m/h,帶極(ji)送進(jin)速(su)度為51m/h),能獲得(de)良好的堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)質量。
堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)表面(mian)凸凹太大或(huo)鏟除內部(bu)缺陷后,均要進行(xing)打磨(mo)和(he)補焊(han)(han)(han)(han),補焊(han)(han)(han)(han)后的堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)表面(mian)還要打磨(mo)到與堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)面(mian)平齊。補焊(han)(han)(han)(han)后的堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)質量不(bu)能低于堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)的質量。補焊(han)(han)(han)(han)可(ke)以用焊(han)(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)(han)來完成。每道焊(han)(han)(han)(han)縫之間重疊(die)部(bu)分不(bu)小于焊(han)(han)(han)(han)縫寬度的1/3。
不論是(shi)(shi)過渡層(ceng)還是(shi)(shi)表面(mian)層(ceng),堆焊(han)(han)完(wan)畢均(jun)要分(fen)別對其堆焊(han)(han)層(ceng)進(jin)行(xing)(xing)檢(jian)查,不允許存(cun)在(zai)裂紋。要通過超聲波(bo)檢(jian)測和測厚儀來判斷堆焊(han)(han)層(ceng)的(de)內(nei)部質量和堆焊(han)(han)厚度。如果焊(han)(han)后需(xu)要消除應力而進(jin)行(xing)(xing)熱(re)處理(li),則(ze)熱(re)處理(li)后還要再次進(jin)行(xing)(xing)上述(shu)檢(jian)查,以確保(bao)堆焊(han)(han)層(ceng)的(de)內(nei)部質量。表面(mian)層(ceng)還需(xu)要進(jin)行(xing)(xing)晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)評估。
