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)(han)接(jie)時(shi)焊(han)(han)(han)劑覆蓋著焊(han)(han)(han)接(jie)區,防止(zhi)空氣中氧、氮(dan)在(zai)施(shi)焊(han)(han)(han)時(shi)侵入焊(han)(han)(han)接(jie)熔池以(yi)保護(hu)焊(han)(han)(han)縫金屬(shu)。
B. 焊(han)(han)接(jie)渣(zha)殼(ke)覆蓋在焊(han)(han)縫上,減(jian)慢了焊(han)(han)縫金(jin)屬的冷卻(que)速度(du),改善了氣體逸出條(tiao)件,有助于減(jian)少氣孔(kong)。降溫后,焊(han)(han)渣(zha)容(rong)易從焊(han)(han)縫金(jin)屬表面剝落。
C. 焊接過程中穩定(ding)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(lei)
焊劑的分(fen)類方法(fa)有許多(duo)種,如按焊劑的制造(zao)方法(fa)和(he)用途分(fen)類,按焊劑的化學成分(fen)、化學性質、顆粒結構等進行分(fen)類。
1. 按焊劑的制造方(fang)法(fa)分(fen)類
a. 熔煉焊劑
將一(yi)定比例的各(ge)種配料放(fang)在爐內熔煉,然后經過水冷粒化、烘干、篩選而制成的焊劑(ji)。
b. 非(fei)熔煉焊劑
根據焊(han)劑烘焙溫度不同又分為粘(zhan)結焊(han)劑與燒(shao)結焊(han)劑。
①. 粘結(jie)焊劑
將一定比例的各種粉狀配(pei)料加入適(shi)量粘結劑(ji),經混合攪拌、粒化和低溫(400℃以下)烘干而制成的焊(han)劑(ji)(原稱陶質(zhi)焊(han)劑(ji))。
②. 燒結焊劑
將一定比例(li)的各種粉狀配料加人適量粘結劑,混合(he)攪拌(ban)后經高溫(wen)(400℃~1000℃)燒(shao)結成(cheng)塊,然后粉碎、篩選而(er)制成(cheng)的一種焊劑。燒(shao)結焊劑又可分(fen)為(wei)低溫(wen)燒(shao)結焊劑(燒(shao)結溫(wen)度(du)一般為(wei)300℃~500℃)和(he)高溫(wen)燒(shao)結焊劑(燒(shao)結溫(wen)度(du)一般高于(yu)700℃),前者可滲加合(he)金,后者則只有造(zao)渣保護作用(yong)。
2. 按焊劑(ji)的化學(xue)成分(fen)分(fen)類
a. 按氧化物性(xing)質分為酸(suan)性(xing)焊(han)劑(ji)、中性(xing)焊(han)劑(ji)和堿性(xing)焊(han)劑(ji);
b. 按二氧化硫含量分為(wei)高硅(gui)(gui)焊劑(ji)、中硅(gui)(gui)焊劑(ji)和低硅(gui)(gui)焊劑(ji);
c. 按氧化錳(meng)含量分為高錳(meng)焊(han)劑(ji)、中錳(meng)焊(han)劑(ji)、低錳(meng)焊(han)劑(ji)和無錳(meng)焊(han)劑(ji)。無
d. 錳焊劑中的(de)氧化錳是混入(ru)的(de)雜質(zhi),一(yi)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(han)劑(ji)的化學(xue)性(xing)質(zhi)分類
a. 氧化性焊劑
焊(han)劑(ji)對(dui)母材(cai)有較強的(de)氧化作用(yong)。氧化性焊(han)劑(ji)可分為兩種類型:一(yi)種是含有大量SiO、MnO的(de)焊(han)劑(ji),另一(yi)種是含有FeO較多(duo)的(de)焊(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(er)、熔煉焊(han)劑
熔(rong)(rong)煉焊劑(ji)仍是我國(guo)不銹鋼(gang)埋弧焊用的主要焊劑(ji),它是將原料(liao)按比例混(hun)合后(hou),經高溫(wen)加熱到(dao)1300℃以(yi)上,使其(qi)熔(rong)(rong)化(hua)(hua)煉制均(jun)勻后(hou),逐漸倒入冷卻水(shui)中凝(ning)固和(he)實現顆粒化(hua)(hua),再經過烘干(有(you)的需進一步(bu)粉碎)、過篩成所需要規格的顆粒。
我國(guo)熔煉焊(han)劑的牌號用字母(mu)“HJ”和三(san)位數字表示。“HJ”表示埋弧焊(han)用(yong)熔(rong)煉(lian)焊(han)劑;其后第一、第二位數字表示焊(han)劑類(lei)型,分(fen)別代表MnO、SiO2及CaF2的含量,詳見表3-19; 第(di)三位數字(zi)表示相同類(lei)型中的不同編(bian)號,按(an)0,1,2 ... 9 順序排列。熔煉(lian)焊劑的牌號舉例(li)如下:
三、燒結焊劑
制造(zao)燒結(jie)(jie)焊劑所(suo)采用(yong)的原(yuan)材料(liao)(liao)與制造(zao)焊條所(suo)采用(yong)的藥(yao)皮原(yuan)料(liao)(liao)相接近,對成(cheng)分和(he)顆粒(li)大小均有(you)嚴(yan)格(ge)要(yao)求。按照(zhao)給定的比例配(pei)料(liao)(liao)后(hou)先進(jin)行干(gan)混合(he),然(ran)后(hou)加(jia)入粘(zhan)結(jie)(jie)劑(水玻璃(li))進(jin)行濕(shi)混合(he),混合(he)均勻后(hou)進(jin)入造(zao)粒(li)機(ji)加(jia)工成(cheng)顆粒(li)狀,然(ran)后(hou)將顆粒(li)狀焊劑進(jin)行150℃~200℃溫(wen)(wen)度的固化(hua)、干(gan)燥,最后(hou)送入燒結(jie)(jie)爐內進(jin)行燒結(jie)(jie)。經400℃~500℃燒結(jie)(jie)后(hou)成(cheng)為低溫(wen)(wen)燒結(jie)(jie)焊劑,經700℃~1000℃燒結(jie)(jie)后(hou)為高溫(wen)(wen)燒結(jie)(jie)焊劑。
燒結焊劑制造工(gong)藝簡單,不(bu)要復雜的熔煉設備,與(yu)熔煉焊劑相(xiang)比有下(xia)列特點:
1. 該焊劑(ji)無需用電弧(hu)爐(lu)熔煉(lian),避(bi)免(mian)了石(shi)墨混人焊劑(ji)中,去除了向焊縫金屬中增碳的可能性(xing);
2. 焊縫(feng)金屬合金元素燒損少,且在(zai)焊劑中滲人合金元素還有利于向焊縫(feng)金屬過渡,以(yi)提(ti)高(gao)焊縫(feng)金屬的耐腐蝕(shi)性能和低溫韌性;
3. 焊接(jie)工(gong)藝性(xing)較好(hao),沒有像采用(yong)熔(rong)煉(lian)焊劑施(shi)焊時那樣在焊縫兩(liang)邊粘渣(zha)嚴(yan)重和(he)脫渣(zha)性(xing)差的現象。
我國燒結焊(han)(han)劑的(de)牌號以字母(mu)“SJ”和三位(wei)數(shu)字表(biao)示(shi)。其中,“SJ”表(biao)示(shi)埋弧焊(han)(han)用燒結焊(han)(han)劑;其后第一(yi)位(wei)數(shu)字表(biao)示(shi)焊(han)(han)劑熔渣(zha)(zha)渣(zha)(zha)系(表(biao)3-20);第二、第三位(wei)數(shu)字表(biao)示(shi)同(tong)一(yi)渣(zha)(zha)系類(lei)型(xing)焊(han)(han)劑的(de)不同(tong)編號,按(an)01,02···09順序排列(lie)。熔煉焊(han)(han)劑的(de)牌號舉例如下:
四、粘結(jie)焊劑
粘結焊劑(ji)是把粉(fen)末原(yuan)料進行(xing)混合(he)(he)后加入水玻璃,濕(shi)混均勻后造(zao)粒,在(zai)較(jiao)低(di)溫(wen)度(du)(300℃~400℃)下(xia)干燥制成;也可以先烘(hong)干,再粉(fen)碎成所需的粒度(du)。這種焊劑(ji)與熔煉(lian)焊劑(ji)及燒結焊劑(ji)相(xiang)比,具有多孔性。容易吸濕(shi),焊劑(ji)顆粒強(qiang)度(du)差,但其(qi)制造(zao)簡單(dan),原(yuan)料選擇比較(jiao)方便,能(neng)將合(he)(he)金(jin)元素任意地添加到(dao)焊劑(ji)中去,使焊縫金(jin)屬(shu)得到(dao)所需的合(he)(he)金(jin)元素。
使用這種焊(han)劑時,要考慮到焊(han)劑強度低、易(yi)碎成粉(fen)末(mo)、且(qie)吸濕性強等特點,要及(ji)時采取(qu)烘干(gan)、保持(chi)干(gan)燥及(ji)篩去過(guo)細粉(fen)未等措(cuo)施來保證焊(han)劑質量,提高焊(han)接過(guo)程的穩定性。
五、埋弧焊(han)用不銹(xiu)鋼焊(han)絲(si)、焊(han)劑(ji)的型號(hao)
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(si)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(han)絲和焊(han)劑型號編(bian)制方法為:字(zi)母“F”表示焊(han)劑;“F”后(hou)面(mian)的數字(zi)表示熔敷金屬種(zhong)類代號,如(ru)有特殊(shu)要求的化學(xue)成(cheng)分(fen),該(gai)化學(xue)成(cheng)分(fen)用元素符(fu)號表示,放(fang)在(zai)數字(zi)的后(hou)面(mian);“-”后(hou)面(mian)表示焊(han)絲的牌號,焊(han)絲的牌號執行 YB/T 5092-1996。
六、不銹鋼埋弧焊(han)焊(han)絲與焊(han)劑(ji)的匹配
埋(mai)弧焊(han)(han)時,焊(han)(han)縫(feng)(feng)化學(xue)(xue)成(cheng)(cheng)分(fen)和性能除了由焊(han)(han)絲(si)(si)決定(ding)之外,還會受到所使(shi)用(yong)焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。為了得到理(li)想的(de)(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)(jin)屬(shu)化學(xue)(xue)成(cheng)(cheng)分(fen),可以通過同一(yi)種(zhong)焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)與(yu)幾(ji)種(zhong)不同成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)焊(han)(han)絲(si)(si)配(pei)(pei)合來(lai)實(shi)現(xian);也(ye)可以通過用(yong)同一(yi)種(zhong)焊(han)(han)絲(si)(si)與(yu)幾(ji)種(zhong)不同成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)配(pei)(pei)合來(lai)實(shi)現(xian)。另外,埋(mai)弧焊(han)(han)時焊(han)(han)接電流大,熔深(shen)大,母材(cai)金(jin)(jin)屬(shu)融合比高,故母材(cai)金(jin)(jin)屬(shu)對焊(han)(han)縫(feng)(feng)成(cheng)(cheng)分(fen)也(ye)有(you)影(ying)響(xiang)。所以對埋(mai)弧焊(han)(han)用(yong)焊(han)(han)絲(si)(si)的(de)(de)(de)選擇,既要考(kao)慮(lv)焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)成(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),又要考(kao)慮(lv)母材(cai)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。有(you)關(guan)不銹鋼埋(mai)弧焊(han)(han)絲(si)(si)、焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)與(yu)所焊(han)(han)鋼種(zhong)的(de)(de)(de)匹(pi)配(pei)(pei)見(jian)表(biao)3-21,沉淀硬化不銹鋼埋(mai)弧焊(han)(han)絲(si)(si)、焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)與(yu)所焊(han)(han)鋼種(zhong)的(de)(de)(de)匹(pi)配(pei)(pei)見(jian)表(biao)3-22。
完整的焊絲-焊劑型號舉例如下:
七(qi)、對焊劑(ji)工藝性能及質量的要(yao)求
為保證焊接質(zhi)量,對焊劑的基本要求是:
(1) . 焊劑應具有(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)冶金(jin)(jin)性(xing)能,焊接(jie)時配(pei)以適當的(de)(de)焊絲(si)和合理的(de)(de)焊接(jie)工藝,焊縫金(jin)(jin)屬(shu)應能得到適宜的(de)(de)化學(xue)成分與(yu)良(liang)好(hao)的(de)(de)力(li)學(xue)性(xing)能(與(yu)母材相應的(de)(de)強度和較高(gao)的(de)(de)塑性(xing)、韌性(xing))以及較強的(de)(de)抗冷裂紋和熱裂紋的(de)(de)能力(li)。
(2). 焊(han)劑應具有(you)良好(hao)工藝特性(xing),電弧(hu)燃(ran)燒穩定,熔渣具有(you)適(shi)宜的熔點、黏度(du)和(he)表面張力(li);焊(han)道間(jian)及焊(han)道與母(mu)材(cai)間(jian)充分熔合,過(guo)渡(du)平(ping)滑沒有(you)明顯(xian)咬邊,脫(tuo)渣容易,焊(han)縫(feng)成型良好(hao)以(yi)及焊(han)接(jie)過(guo)程中產生的有(you)害(hai)氣體少(shao)。
(3). 焊劑要有(you)一(yi)(yi)定的(de)顆粒(li)度(du),并(bing)且應(ying)有(you)一(yi)(yi)定的(de)顆粒(li)強度(du),以便(bian)多次(ci)使用。
焊(han)劑的顆(ke)粒(li)度(du)(du)(du)分(fen)為(wei)兩種,普通顆(ke)粒(li)度(du)(du)(du)為(wei):2.5mm~0.45mm(8目(mu)~40目(mu)),用(yong)于普通埋弧(hu)焊(han)和電渣焊(han)。細顆(ke)粒(li)度(du)(du)(du)焊(han)劑粒(li)度(du)(du)(du)為(wei):1.5mm~0.28mm(14目(mu)~60目(mu)),適(shi)用(yong)于半(ban)自動或細絲理弧(hu)焊(han);并規(gui)(gui)定粒(li)度(du)(du)(du)60目(mu)以下的細顆(ke)粒(li)不(bu)大于5%,規(gui)(gui)定14目(mu)以上的粗顆(ke)粒(li)不(bu)大于2%。
(4). 焊(han)劑應有較低的(de)含(han)(han)水(shui)量和良好的(de)抗潮性。出廠焊(han)劑含(han)(han)水(shui)量的(de)質量分(fen)數不得(de)大(da)于0.1%;焊(han)劑在溫度25℃、相(xiang)對濕(shi)度70%的(de)環境(jing)條件下,放置24小(xiao)時其吸潮率應不大(da)于0.15%。
(5). 焊(han)(han)劑機械夾雜(za)物(碳粒(li)、生料、鐵合金凝珠及(ji)其他雜(za)質)的含量不得大于(yu)焊(han)(han)劑質量分數的0.03%。
(6). 焊劑應(ying)有較低的(de)硫、磷含量,一般為 S: ≤0.06%,P: ≤0.08%.
(7). 焊(han)劑(ji)對硫、磷(lin)、鐵銹、油及其他雜(za)質的敏感性(xing)要小,以保證焊(han)縫(feng)中不產生(sheng)裂紋(wen)和(he)氣孔等缺陷。
八、焊劑的使用(yong)及保管
埋弧焊(han)用焊(han)劑不能受潮、污染及摻入雜物,并應保持(chi)其(qi)顆粒度。
焊(han)劑的使用及保管(guan)應注意以下事項:
(1) . 熔煉焊劑(ji)不吸(xi)潮,因此(ci),可簡(jian)化(hua)其包裝、運輸(shu)與儲藏等過(guo)程(cheng)。非(fei)熔煉焊劑(ji)極易吸(xi)水,這(zhe)是(shi)引起(qi)焊縫金屬產(chan)生(sheng)氣(qi)孔(kong)和氫裂紋的主要原因。因此(ci),出(chu)廠前(qian)經烘干的焊劑(ji)應裝在(zai)防潮容器內(nei)并密封,運輸(shu)過(guo)程(cheng)應防止容器破損。
各(ge)種(zhong)焊劑應存放在(zai)(zai)干燥的庫房(fang)內,室溫5℃~50℃,不能放在(zai)(zai)高(gao)溫、高(gao)濕環境中。
(2). 焊(han)(han)(han)劑(ji)的(de)顆粒度(du)小于0.1mm時,粉塵大,影響環境(jing)衛生,不能(neng)使用;大于2.5mm時,不能(neng)很好地(di)隔絕空氣,以(yi)保護焊(han)(han)(han)縫金屬,而且對合(he)金元素過(guo)渡也會產生不良影響。因此,在儲運(yun)和回(hui)收焊(han)(han)(han)劑(ji)時,應防(fang)止焊(han)(han)(han)劑(ji)結塊和粉化,以(yi)防(fang)止焊(han)(han)(han)劑(ji)對焊(han)(han)(han)接過(guo)程的(de)不利(li)影響。
(3). 焊(han)劑烘(hong)干(gan)(gan)參數:焊(han)劑使用前,應(ying)(ying)按(an)產品說明(ming)書所規定的溫(wen)度、時間(jian)進行烘(hong)干(gan)(gan)。熔煉焊(han)劑通常在(zai)250℃~300℃烘(hong)干(gan)(gan)2小時;燒結焊(han)劑通常在(zai)300℃~400℃烘(hong)干(gan)(gan)2小時。烘(hong)干(gan)(gan)時,焊(han)劑應(ying)(ying)散放,厚度不趟過5mm。
(4). 熔(rong)煉型焊劑(ji)回收使(shi)用時,應經過粗、細篩(shai)子過篩(shai),并隨時添(tian)加新焊劑(ji),經充分攪拌均勻后再使(shi)用。