帶極埋弧堆焊是埋(mai)弧(hu)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(han)的基體(ti)(ti)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)是在設計產品已經確定了的，選擇基體(ti)(ti)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)主要考(kao)(kao)慮(lv)強度要求(qiu)和工作環境溫度以及是否臨氫(qing)(qing)等(deng)，當然也要考(kao)(kao)慮(lv)該(gai)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的焊(han)接性。通常選用(yong)碳含(han)量(liang)較低的Q395（16Mn）、20G和20MnMoNb等(deng)鋼種(zhong)作為基體(ti)(ti)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)。高溫臨氫(qing)(qing)則(ze)采用(yong)10Cr2Mo1、2.25CrlMo和10CrMo910等(deng)鋼種(zhong)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)。
一、帶極焊接材料的(de)選擇
帶極作(zuo)為基體材(cai)料(liao)(liao)埋弧(hu)堆焊時，所選用的(de)材(cai)料(liao)(liao)包括帶極材(cai)料(liao)(liao)和(he)焊劑，兩者相配(pei)合(he)才(cai)能獲得符合(he)要(yao)求的(de)化學成分和(he)金(jin)屬組織及性能良好的(de)堆焊層。
1. 焊劑
對化(hua)工設備進行大(da)面積堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)時，對焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)要求非常嚴格，其中(zhong)(zhong)要求焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)能(neng)保證(zheng)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)過(guo)(guo)程長(chang)時間連(lian)續穩定。目前國內尚無專門的(de)帶(dai)極(ji)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)埋(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)，多(duo)用埋(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)代替。用熔煉堿性(xing)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)進行堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)，合(he)金(jin)元素的(de)過(guo)(guo)渡系數(shu)高，但堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)工藝不夠理(li)想(xiang)；用熔煉型(xing)酸性(xing)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)，雖然堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)工藝性(xing)能(neng)良好，但鉻(ge)的(de)燒損嚴重。常采用的(de)是焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)HJ260，再通(tong)過(guo)(guo)提高帶(dai)極(ji)材料(liao)化(hua)學成分中(zhong)(zhong)鉻(ge)、鎳含(han)量來補償堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)鉻(ge)的(de)燒損。
2. 帶(dai)極材(cai)料和規格
在(zai)(zai)(zai)用焊(han)(han)劑(ji)HJ260的(de)(de)帶(dai)極埋弧(hu)堆(dui)焊(han)(han)過(guo)程中(zhong)，鉻(ge)的(de)(de)燒損比較嚴重，一般要損失質(zhi)量(liang)分數為(wei)10％～15％的(de)(de)Cr。在(zai)(zai)(zai)選用過(guo)渡(du)(du)層(ceng)的(de)(de)帶(dai)極材料(liao)時(shi)，要尋求碳(tan)(tan)含量(liang)低而(er)(er)鉻(ge)、鎳(nie)合(he)金元(yuan)(yuan)素(su)較高的(de)(de)焊(han)(han)接材料(liao)，其(qi)目的(de)(de)是減(jian)少堆(dui)焊(han)(han)過(guo)渡(du)(du)層(ceng)與基體的(de)(de)接觸面產生淬硬馬(ma)氏體組織的(de)(de)危(wei)險，從(cong)而(er)(er)使交界面有(you)較好的(de)(de)塑性(xing)，還有(you)一定的(de)(de)韌性(xing)，避(bi)免或減(jian)少過(guo)渡(du)(du)層(ceng)與基體接觸面之間產生裂紋和(he)剝離等缺陷。通常同(tong)考慮不(bu)銹復合(he)鋼(gang)板焊(han)(han)接時(shi)的(de)(de)過(guo)渡(du)(du)層(ceng)一樣，要選用超低碳(tan)(tan)高鉻(ge)、鎳(nie)的(de)(de)帶(dai)極材料(liao)，甚至用鎳(nie)基合(he)金材料(liao)，例如，在(zai)(zai)(zai)Q395（16MnR）鋼(gang)基層(ceng)同(tong)表層(ceng)堆(dui)焊(han)(han)06Cr18Ni11Ti不(bu)銹鋼(gang)之間的(de)(de)過(guo)渡(du)(du)層(ceng)，采用HJ260焊(han)(han)劑(ji)配合(he)Cr28Ni11 鋼(gang)帶(dai)堆(dui)焊(han)(han)，雖然有(you)焊(han)(han)劑(ji)的(de)(de)氧化性(xing)和(he)母材中(zhong)碳(tan)(tan)、錳等元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)過(guo)渡(du)(du)，仍(reng)可獲得(de)較為(wei)適用的(de)(de)過(guo)渡(du)(du)層(ceng)。不(bu)過(guo)過(guo)渡(du)(du)層(ceng)材料(liao)的(de)(de)消耗量(liang)很大，成本問題不(bu)可忽視。
堆(dui)焊(han)(han)(han)表(biao)(biao)面層帶極(ji)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)選(xuan)用(yong)：要(yao)考慮(lv)堆(dui)焊(han)(han)(han)過程中(zhong)鉻的(de)(de)(de)燒損之后，仍(reng)具有足(zu)(zu)以保證耐蝕(shi)性所需要(yao)的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分。為了使堆(dui)焊(han)(han)(han)表(biao)(biao)面層具有符合耐酸不銹鋼06Cr18Ni11Ti的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分，堆(dui)焊(han)(han)(han)表(biao)(biao)面層的(de)(de)(de)帶極(ji)可選(xuan)用(yong)牌號為H03Cr21Ni10的(de)(de)(de)超(chao)低碳高鉻、鎳的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)。選(xuan)用(yong)該材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)帶極(ji)進(jin)行的(de)(de)(de)埋弧堆(dui)焊(han)(han)(han)，其表(biao)(biao)面層的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分的(de)(de)(de)質量分數（％）為：C0.08，Si 0.61，Mn 0.73，Cr 17.58， Ni 9.0， S 0.033，P 0.008，完全能(neng)滿足(zu)(zu)使用(yong)要(yao)求。
帶極(ji)(ji)的規(gui)格(ge)(寬x厚)較(jiao)多,有30mm×0.5mm、60mm×0.5mm、90mm×0.5mm及120mm×0.5mm等。要根據(ju)帶極(ji)(ji)埋弧堆焊設備的功率和(he)被堆焊面積的大小(xiao)來選(xuan)用帶極(ji)(ji)的規(gui)格(ge),較(jiao)常(chang)用的帶極(ji)(ji)規(gui)格(ge)為60mm×0.5mm。
對于(yu)無(wu)法用(yong)帶(dai)極埋(mai)弧焊(han)(han)堆焊(han)(han)的(de)部(bu)位,如拐角部(bu)位之類可用(yong)焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)來進行堆焊(han)(han)。過渡層(ceng)選(xuan)用(yong)A412(E310Mo型(xing))焊(han)(han)條,表面層(ceng)可選(xuan)用(yong)A202(E316型(xing))或(huo)A132(E347型(xing))等焊(han)(han)條進行施(shi)焊(han)(han),即(ji)可獲得(de)06Cr18Ni11Ti不(bu)銹鋼(gang)的(de)性能(neng)。
二(er)、堆焊工藝
對于待焊(han)(han)基體(ti)(ti)的(de)(de)材料(liao),要預(yu)先進(jin)行超聲波檢測,不允許有超規(gui)定的(de)(de)缺陷(xian)存在。被堆焊(han)(han)的(de)(de)基體(ti)(ti)材料(liao)表面,應(ying)在堆焊(han)(han)前清理干凈后,再次檢查表面不得有微小裂紋,以保證過(guo)渡(du)層(ceng)的(de)(de)質量(liang)和(he)良好的(de)(de)外形。
如果被(bei)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)的基體材(cai)料(liao)屬于需(xu)要焊(han)前(qian)預(yu)(yu)熱和焊(han)后(hou)熱處(chu)理(li)的鋼材(cai),那么堆(dui)(dui)(dui)焊(han)時也應(ying)采取堆(dui)(dui)(dui)焊(han)前(qian)預(yu)(yu)熱和堆(dui)(dui)(dui)焊(han)后(hou)熱處(chu)理(li)的相應(ying)措(cuo)施,且其處(chu)理(li)熱循環條(tiao)件應(ying)與該材(cai)料(liao)焊(han)接時相同。
除了(le)過渡層(ceng)(ceng)外,表面(mian)層(ceng)(ceng)通常要堆焊(han)(han)(han)兩層(ceng)(ceng)。第一層(ceng)(ceng)可以厚(hou)些,為了(le)提高堆焊(han)(han)(han)層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du),可采用爬(pa)坡(po)的(de)(de)堆焊(han)(han)(han)方(fang)法(fa),厚(hou)度(du)為4~6mm;第二(er)層(ceng)(ceng)稍薄些,采用下坡(po)的(de)(de)堆焊(han)(han)(han)方(fang)法(fa),厚(hou)度(du)為2~4mm。
帶極埋(mai)弧堆焊時(shi),每道(dao)焊縫之間(jian)需要(yao)相互(hu)重(zhong)疊,重(zhong)疊處(chu)的(de)質量(liang)尤為重(zhong)要(yao)。如果堆焊層間(jian)重(zhong)疊部分太(tai)少或者根本沒(mei)有重(zhong)疊,最容易造(zao)成(cheng)夾渣和層間(jian)縫隙,為以后產(chan)生腐蝕或造(zao)成(cheng)剝離(li)提供通(tong)道(dao)。重(zhong)疊寬(kuan)度最好(hao)為6~10mm。
堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊過(guo)程的(de)(de)穩定、堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊層表(biao)面的(de)(de)成(cheng)形和(he)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊金屬的(de)(de)稀釋(shi),很大(da)(da)(da)程度上(shang)取決于所(suo)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊參(can)數。在(zai)焊接速(su)度不(bu)變的(de)(de)條件下,加大(da)(da)(da)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊電流,熔(rong)敷(fu)速(su)度和(he)熔(rong)深都隨之增加,熔(rong)敷(fu)金屬在(zai)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊金屬中(zhong)所(suo)占體(ti)積比(bi)例加大(da)(da)(da),因而能提(ti)高(gao)過(guo)渡層的(de)(de)質量(liang)。而加快堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊速(su)度,使熔(rong)敷(fu)金屬在(zai)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊金屬所(suo)占體(ti)積比(bi)例減小,則熔(rong)化基體(ti)材料在(zai)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊金屬中(zhong)所(suo)占體(ti)積比(bi)例會增大(da)(da)(da),使過(guo)渡層質量(liang)變差。為(wei)了提(ti)高(gao)過(guo)渡層和(he)表(biao)面層的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊質量(liang),必須嚴格控制堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊電流、堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊速(su)度等主要(yao)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊參(can)數。例如,選(xuan)用(yong)(yong)(yong)帶極(ji)規格為(wei)60mm×0.5mm,采用(yong)(yong)(yong)焊劑HJ260,在(zai)MU1-1000型帶極(ji)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊機(ji)上(shang)進行埋弧堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊時,電源(yuan)采用(yong)(yong)(yong)直流反極(ji)性,選(xuan)用(yong)(yong)(yong)合理的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊參(can)數(堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊電流650A,電弧電壓28~30V,堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊速(su)度7.6m/h,帶極(ji)送進速(su)度為(wei)51m/h),能獲得良好的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊質量(liang)。
堆(dui)(dui)焊(han)(han)層表面凸(tu)凹(ao)太大或鏟(chan)除內部缺陷后,均要進行打磨和補(bu)焊(han)(han),補(bu)焊(han)(han)后的(de)(de)(de)堆(dui)(dui)焊(han)(han)表面還要打磨到與堆(dui)(dui)焊(han)(han)面平齊。補(bu)焊(han)(han)后的(de)(de)(de)堆(dui)(dui)焊(han)(han)質量不能低于堆(dui)(dui)焊(han)(han)層的(de)(de)(de)質量。補(bu)焊(han)(han)可以(yi)用焊(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)來完成。每道焊(han)(han)縫(feng)之間重疊部分不小于焊(han)(han)縫(feng)寬度的(de)(de)(de)1/3。
不(bu)論是(shi)過渡層(ceng)還(huan)(huan)是(shi)表(biao)面層(ceng),堆(dui)焊完畢均要(yao)(yao)分別對(dui)其(qi)堆(dui)焊層(ceng)進(jin)(jin)行檢查,不(bu)允許存在裂紋。要(yao)(yao)通過超聲波檢測(ce)和測(ce)厚(hou)儀來判斷堆(dui)焊層(ceng)的(de)內部質(zhi)量和堆(dui)焊厚(hou)度。如果(guo)焊后需(xu)(xu)要(yao)(yao)消除應力而進(jin)(jin)行熱(re)處(chu)理(li),則(ze)熱(re)處(chu)理(li)后還(huan)(huan)要(yao)(yao)再次進(jin)(jin)行上述檢查,以確保堆(dui)焊層(ceng)的(de)內部質(zhi)量。表(biao)面層(ceng)還(huan)(huan)需(xu)(xu)要(yao)(yao)進(jin)(jin)行晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)評估。
