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)接時焊(han)(han)(han)劑覆(fu)蓋著焊(han)(han)(han)接區,防止空氣中氧、氮(dan)在施(shi)焊(han)(han)(han)時侵入焊(han)(han)(han)接熔池以保(bao)護焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬。
B. 焊(han)(han)接渣殼覆蓋在(zai)焊(han)(han)縫(feng)上,減(jian)慢(man)了焊(han)(han)縫(feng)金屬(shu)的冷卻速度,改(gai)善了氣(qi)體(ti)逸出(chu)條件,有(you)助于減(jian)少氣(qi)孔。降溫后,焊(han)(han)渣容易從焊(han)(han)縫(feng)金屬(shu)表面(mian)剝落。
C. 焊(han)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(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、焊(han)劑的分(fen)類
焊(han)劑的(de)(de)分類(lei)方(fang)法有許多種,如按(an)焊(han)劑的(de)(de)制造方(fang)法和用途分類(lei),按(an)焊(han)劑的(de)(de)化學(xue)成分、化學(xue)性質、顆粒結構等(deng)進(jin)行分類(lei)。
1. 按焊劑的制(zhi)造方法分(fen)類
a. 熔煉焊(han)劑
將一定(ding)比(bi)例的各種配(pei)料放在爐內熔煉,然后經過水(shui)冷粒化、烘(hong)干、篩選而制(zhi)成的焊劑。
b. 非(fei)熔煉(lian)焊劑
根據(ju)焊劑(ji)(ji)烘焙溫度不同又分為(wei)粘結焊劑(ji)(ji)與燒結焊劑(ji)(ji)。
①. 粘(zhan)結焊劑(ji)
將(jiang)一定比(bi)例的各種粉狀(zhuang)配(pei)料加(jia)入適量(liang)粘結(jie)劑,經混合攪拌、粒(li)化和低(di)溫(400℃以下(xia))烘(hong)干而制成的焊劑(原(yuan)稱(cheng)陶質焊劑)。
②. 燒結焊劑
將(jiang)一(yi)(yi)定比例的(de)各種(zhong)粉(fen)狀配料加人(ren)適量(liang)粘結劑(ji)(ji)(ji),混合(he)攪拌后(hou)經高(gao)溫(400℃~1000℃)燒(shao)(shao)結成(cheng)塊(kuai),然后(hou)粉(fen)碎(sui)、篩選(xuan)而制成(cheng)的(de)一(yi)(yi)種(zhong)焊(han)劑(ji)(ji)(ji)。燒(shao)(shao)結焊(han)劑(ji)(ji)(ji)又(you)可分為低溫燒(shao)(shao)結焊(han)劑(ji)(ji)(ji)(燒(shao)(shao)結溫度一(yi)(yi)般為300℃~500℃)和高(gao)溫燒(shao)(shao)結焊(han)劑(ji)(ji)(ji)(燒(shao)(shao)結溫度一(yi)(yi)般高(gao)于700℃),前者可滲加合(he)金,后(hou)者則只有造渣保護作用。
2. 按(an)焊劑的化(hua)學(xue)成分分類(lei)
a. 按(an)氧化物性(xing)質分為酸(suan)性(xing)焊(han)劑、中性(xing)焊(han)劑和堿性(xing)焊(han)劑;
b. 按二氧化硫含量分為高硅焊劑、中硅焊劑和低硅焊劑;
c. 按氧化錳(meng)含量(liang)分為高錳(meng)焊劑(ji)(ji)、中錳(meng)焊劑(ji)(ji)、低錳(meng)焊劑(ji)(ji)和無錳(meng)焊劑(ji)(ji)。無
d. 錳(meng)焊劑中的(de)氧化錳(meng)是混(hun)入的(de)雜質,一(yi)般應小(xiao)于(yu)2%;
e. 按CaF2含量分為高氟焊劑、中氟焊劑和低氟焊劑。
3. 按焊劑的化學性質分類
a. 氧化性焊劑
焊(han)劑(ji)對母材有(you)較(jiao)強的(de)氧化(hua)作用(yong)。氧化(hua)性(xing)焊(han)劑(ji)可分(fen)為(wei)兩種類型:一(yi)種是(shi)含有(you)大量SiO、MnO的(de)焊(han)劑(ji),另一(yi)種是(shi)含有(you)FeO較(jiao)多的(de)焊(han)劑(ji)。
b. 弱氧化(hua)性焊(han)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(duo)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、熔煉焊劑
熔(rong)煉(lian)焊劑仍是我國(guo)不(bu)銹(xiu)鋼埋弧(hu)焊用的主要焊劑,它是將原料按比例混合后,經(jing)高(gao)溫(wen)加熱(re)到1300℃以上(shang),使其熔(rong)化(hua)煉(lian)制均勻(yun)后,逐(zhu)漸倒入冷卻(que)水中凝(ning)固和實現(xian)顆粒(li)(li)化(hua),再經(jing)過烘干(gan)(有的需進一(yi)步粉碎)、過篩成所需要規(gui)格的顆粒(li)(li)。
我國熔(rong)煉焊劑的牌號用字母“HJ”和(he)三位數字表示(shi)。“HJ”表示(shi)埋弧焊用(yong)熔煉焊劑;其(qi)后(hou)第一、第二位數字表示焊劑類(lei)型(xing),分(fen)別(bie)代表MnO、SiO2及CaF2的含量,詳見(jian)表3-19; 第(di)三位數字表示(shi)相同(tong)類型中的不同(tong)編號,按0,1,2 ... 9 順序排列。熔煉焊劑(ji)的牌號舉例如下:
三、燒結焊劑(ji)
制造(zao)燒(shao)結(jie)焊劑(ji)所(suo)采用的原(yuan)材料與制造(zao)焊條所(suo)采用的藥(yao)皮(pi)原(yuan)料相接(jie)近(jin),對成分(fen)和顆粒大(da)小均有嚴格要求。按照給定的比例(li)配料后(hou)先進(jin)行干混(hun)合(he),然后(hou)加入(ru)粘結(jie)劑(ji)(水玻(bo)璃)進(jin)行濕混(hun)合(he),混(hun)合(he)均勻(yun)后(hou)進(jin)入(ru)造(zao)粒機加工(gong)成顆粒狀(zhuang),然后(hou)將顆粒狀(zhuang)焊劑(ji)進(jin)行150℃~200℃溫度(du)的固化、干燥,最后(hou)送入(ru)燒(shao)結(jie)爐內(nei)進(jin)行燒(shao)結(jie)。經(jing)400℃~500℃燒(shao)結(jie)后(hou)成為低溫燒(shao)結(jie)焊劑(ji),經(jing)700℃~1000℃燒(shao)結(jie)后(hou)為高(gao)溫燒(shao)結(jie)焊劑(ji)。
燒(shao)結焊劑制造工藝簡單,不要復(fu)雜的熔煉(lian)(lian)設備,與熔煉(lian)(lian)焊劑相比有下列(lie)特點(dian):
1. 該焊(han)劑無需用電弧爐(lu)熔煉,避免了石(shi)墨混(hun)人(ren)焊(han)劑中,去除了向焊(han)縫金(jin)屬中增碳的(de)可能性;
2. 焊(han)縫金(jin)屬合(he)金(jin)元素(su)燒損少,且在焊(han)劑中滲人(ren)合(he)金(jin)元素(su)還有(you)利于向焊(han)縫金(jin)屬過渡,以提(ti)高焊(han)縫金(jin)屬的(de)耐腐(fu)蝕性能和(he)低溫韌(ren)性;
3. 焊(han)(han)接工藝(yi)性較好,沒有像采用熔(rong)煉焊(han)(han)劑施焊(han)(han)時那樣在焊(han)(han)縫兩邊粘渣嚴重(zhong)和脫渣性差的現象。
我國燒(shao)結焊(han)劑(ji)的(de)(de)牌(pai)號(hao)(hao)以(yi)字母“SJ”和三位數字表示(shi)。其(qi)中(zhong),“SJ”表示(shi)埋弧焊(han)用燒(shao)結焊(han)劑(ji);其(qi)后第(di)一位數字表示(shi)焊(han)劑(ji)熔(rong)渣渣系(xi)(表3-20);第(di)二、第(di)三位數字表示(shi)同一渣系(xi)類型焊(han)劑(ji)的(de)(de)不同編(bian)號(hao)(hao),按01,02···09順(shun)序排列。熔(rong)煉焊(han)劑(ji)的(de)(de)牌(pai)號(hao)(hao)舉例如下(xia):
四、粘結焊劑
粘結焊劑(ji)是把(ba)粉末(mo)原料進行(xing)混(hun)合(he)后(hou)加入水(shui)玻璃(li),濕(shi)混(hun)均勻后(hou)造粒,在(zai)較低溫度(du)(300℃~400℃)下干(gan)(gan)燥制(zhi)成(cheng);也(ye)可(ke)以先(xian)烘干(gan)(gan),再粉碎成(cheng)所需(xu)的粒度(du)。這(zhe)種焊劑(ji)與(yu)熔煉(lian)焊劑(ji)及燒結焊劑(ji)相比,具有(you)多孔性(xing)。容易吸濕(shi),焊劑(ji)顆粒強(qiang)度(du)差,但(dan)其制(zhi)造簡(jian)單,原料選(xuan)擇比較方便,能將合(he)金(jin)元(yuan)素(su)任意地(di)添加到(dao)焊劑(ji)中去,使焊縫金(jin)屬得到(dao)所需(xu)的合(he)金(jin)元(yuan)素(su)。
使用(yong)這種焊(han)劑(ji)時(shi),要(yao)考慮到焊(han)劑(ji)強(qiang)度(du)低、易碎成(cheng)粉末、且吸濕性強(qiang)等特點(dian),要(yao)及時(shi)采(cai)取烘干、保持干燥及篩去過細粉未等措施來保證(zheng)焊(han)劑(ji)質量,提高(gao)焊(han)接過程(cheng)的穩定性。
五(wu)、埋弧焊(han)(han)用不銹鋼焊(han)(han)絲(si)、焊(han)(han)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(xiu)鋼焊(han)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(bu)銹鋼焊(han)絲(si)和焊(han)劑型號編制(zhi)方法(fa)為:字(zi)(zi)母(mu)“F”表示(shi)焊(han)劑;“F”后面的(de)數字(zi)(zi)表示(shi)熔敷金屬種類代號,如有特殊要求的(de)化學成(cheng)分(fen),該化學成(cheng)分(fen)用(yong)元素符號表示(shi),放在數字(zi)(zi)的(de)后面;“-”后面表示(shi)焊(han)絲(si)的(de)牌(pai)號,焊(han)絲(si)的(de)牌(pai)號執(zhi)行 YB/T 5092-1996。
六、不銹鋼埋弧焊(han)焊(han)絲與焊(han)劑的匹配
埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)時,焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)化學成(cheng)分(fen)(fen)和(he)性能(neng)除了(le)由焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)決定之外(wai),還會受到所使(shi)用焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑的影(ying)響(xiang)。為了(le)得(de)到理想的焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)化學成(cheng)分(fen)(fen),可以(yi)通(tong)過(guo)同(tong)(tong)一(yi)種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑與(yu)幾種(zhong)不(bu)同(tong)(tong)成(cheng)分(fen)(fen)的焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)配(pei)(pei)合(he)來實(shi)現(xian);也可以(yi)通(tong)過(guo)用同(tong)(tong)一(yi)種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)與(yu)幾種(zhong)不(bu)同(tong)(tong)成(cheng)分(fen)(fen)的焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑配(pei)(pei)合(he)來實(shi)現(xian)。另(ling)外(wai),埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)時焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接電流(liu)大(da),熔深大(da),母材金(jin)屬(shu)融合(he)比高(gao),故母材金(jin)屬(shu)對焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)成(cheng)分(fen)(fen)也有影(ying)響(xiang)。所以(yi)對埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)用焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)的選擇,既要考慮(lv)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑成(cheng)分(fen)(fen)的影(ying)響(xiang),又(you)要考慮(lv)母材金(jin)屬(shu)的影(ying)響(xiang)。有關不(bu)銹鋼(gang)(gang)埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)、焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑與(yu)所焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)鋼(gang)(gang)種(zhong)的匹配(pei)(pei)見表3-21,沉(chen)淀硬化不(bu)銹鋼(gang)(gang)埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)、焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑與(yu)所焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)鋼(gang)(gang)種(zhong)的匹配(pei)(pei)見表3-22。
完(wan)整的(de)焊絲-焊劑型號舉例如下:
七(qi)、對焊劑工藝性能及質量的要求
為保證焊(han)接質量,對焊(han)劑(ji)的基本(ben)要(yao)求是:
(1) . 焊(han)劑應具有良好(hao)的(de)(de)冶金性能(neng),焊(han)接時(shi)配以(yi)適(shi)當的(de)(de)焊(han)絲和(he)合(he)理的(de)(de)焊(han)接工(gong)藝,焊(han)縫(feng)金屬應能(neng)得到適(shi)宜的(de)(de)化學成(cheng)分與良好(hao)的(de)(de)力(li)學性能(neng)(與母材相應的(de)(de)強(qiang)度和(he)較高的(de)(de)塑性、韌性)以(yi)及(ji)較強(qiang)的(de)(de)抗冷裂紋(wen)和(he)熱(re)裂紋(wen)的(de)(de)能(neng)力(li)。
(2). 焊劑應具有(you)良好(hao)工藝特(te)性(xing),電弧燃(ran)燒(shao)穩定,熔渣具有(you)適宜的熔點、黏度(du)和表面張力;焊道(dao)(dao)間及(ji)(ji)焊道(dao)(dao)與母(mu)材間充分熔合,過渡平滑沒有(you)明顯咬邊(bian),脫渣容易,焊縫成型(xing)良好(hao)以及(ji)(ji)焊接過程中(zhong)產生的有(you)害(hai)氣體少。
(3). 焊劑要(yao)有(you)(you)一(yi)定(ding)(ding)的顆(ke)粒度(du),并(bing)且應有(you)(you)一(yi)定(ding)(ding)的顆(ke)粒強度(du),以便多次使用。
焊(han)(han)劑的顆(ke)粒(li)(li)度(du)(du)分為兩種,普通(tong)顆(ke)粒(li)(li)度(du)(du)為:2.5mm~0.45mm(8目(mu)~40目(mu)),用于普通(tong)埋弧焊(han)(han)和電渣(zha)焊(han)(han)。細(xi)顆(ke)粒(li)(li)度(du)(du)焊(han)(han)劑粒(li)(li)度(du)(du)為:1.5mm~0.28mm(14目(mu)~60目(mu)),適用于半自動或(huo)細(xi)絲(si)理弧焊(han)(han);并規定粒(li)(li)度(du)(du)60目(mu)以下的細(xi)顆(ke)粒(li)(li)不大于5%,規定14目(mu)以上的粗顆(ke)粒(li)(li)不大于2%。
(4). 焊(han)劑應(ying)(ying)有較低的含(han)水量和良好的抗潮(chao)性。出廠焊(han)劑含(han)水量的質(zhi)量分數不得大(da)于0.1%;焊(han)劑在溫度25℃、相(xiang)對濕度70%的環境條(tiao)件下,放置24小時(shi)其吸潮(chao)率應(ying)(ying)不大(da)于0.15%。
(5). 焊劑機械(xie)夾雜物(碳粒、生(sheng)料、鐵合金凝珠及其(qi)他雜質)的含量不(bu)得大于焊劑質量分數的0.03%。
(6). 焊劑應(ying)有較(jiao)低的硫、磷含量(liang),一般為 S: ≤0.06%,P: ≤0.08%.
(7). 焊劑對硫、磷、鐵銹(xiu)、油(you)及其他雜質的(de)敏感性(xing)要小,以保證(zheng)焊縫中不(bu)產(chan)生裂紋和(he)氣孔等缺陷。
八、焊劑的使用及(ji)保(bao)管(guan)
埋弧(hu)焊(han)用焊(han)劑不能受潮、污染(ran)及摻入雜物,并應保持其(qi)顆粒度。
焊劑的使用及保管應注(zhu)意以下事項:
(1) . 熔煉焊劑(ji)不吸潮,因此,可簡化(hua)其包裝(zhuang)、運(yun)(yun)輸與儲(chu)藏等過程。非熔煉焊劑(ji)極易吸水,這(zhe)是引(yin)起焊縫(feng)金屬產生氣孔(kong)和氫裂(lie)紋的主要原因。因此,出廠前經烘干的焊劑(ji)應(ying)裝(zhuang)在防潮容器(qi)內并密(mi)封,運(yun)(yun)輸過程應(ying)防止(zhi)容器(qi)破(po)損。
各種焊劑應存放在(zai)(zai)干燥的庫房內,室溫5℃~50℃,不能放在(zai)(zai)高溫、高濕環境(jing)中(zhong)。
(2). 焊(han)(han)劑的(de)顆粒度小于0.1mm時(shi),粉塵大(da),影響環境衛(wei)生,不(bu)(bu)能(neng)(neng)使用;大(da)于2.5mm時(shi),不(bu)(bu)能(neng)(neng)很好地(di)隔絕空氣,以保護焊(han)(han)縫金屬,而且對合金元素(su)過(guo)渡也會產生不(bu)(bu)良影響。因此(ci),在儲運和回收焊(han)(han)劑時(shi),應防(fang)止(zhi)(zhi)焊(han)(han)劑結塊和粉化(hua),以防(fang)止(zhi)(zhi)焊(han)(han)劑對焊(han)(han)接(jie)過(guo)程(cheng)的(de)不(bu)(bu)利影響。
(3). 焊(han)劑(ji)(ji)烘(hong)(hong)干參(can)數:焊(han)劑(ji)(ji)使用前,應按產品說明書所規定的溫度、時間進行烘(hong)(hong)干。熔煉焊(han)劑(ji)(ji)通常在(zai)250℃~300℃烘(hong)(hong)干2小時;燒結焊(han)劑(ji)(ji)通常在(zai)300℃~400℃烘(hong)(hong)干2小時。烘(hong)(hong)干時,焊(han)劑(ji)(ji)應散(san)放,厚度不趟過5mm。
(4). 熔煉型焊(han)劑回(hui)收使用時(shi),應經過(guo)粗、細篩子過(guo)篩,并隨時(shi)添(tian)加(jia)新焊(han)劑,經充分(fen)攪(jiao)拌(ban)均(jun)勻后再使用。