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(dāng)于焊條的焊芯,焊劑的作用相當(dāng)于焊條的藥皮。埋弧焊焊劑的化學(xué)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. 焊接時(shí)焊劑覆蓋著焊接區(qū),防止空氣中氧、氮在施焊時(shí)侵入焊接熔池以保護(hù)焊縫金屬。
B. 焊接渣殼覆蓋在焊縫上,減慢了焊縫金屬的冷卻速度,改善了氣體逸出條件,有助于減少氣孔。降溫后,焊渣容易從焊縫金屬表面剝落。
C. 焊接過程中穩(wěn)定電弧燃燒。
對(duì)于焊劑的熔點(diǎn),要求應(yīng)比被焊鋼材的熔化溫度低200℃~300℃。對(duì)于不銹鋼埋弧焊用焊劑,還要求其焊劑的化學(xué)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
焊劑的分類方法有許多種,如按焊劑的制造方法和用途分類,按焊劑的化學(xué)成分、化學(xué)性質(zhì)、顆粒結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分類。
1. 按焊劑的制造方法分類
a. 熔煉焊劑
將一定比例的各種配料放在爐內(nèi)熔煉,然后經(jīng)過水冷粒化、烘干、篩選而制成的焊劑。
b. 非熔煉焊劑
根據(jù)焊劑烘焙溫度不同又分為粘結(jié)焊劑與燒結(jié)焊劑。
①. 粘結(jié)焊劑
將一定比例的各種粉狀配料加入適量粘結(jié)劑,經(jīng)混合攪拌、粒化和低溫(400℃以下)烘干而制成的焊劑(原稱陶質(zhì)焊劑)。
②. 燒結(jié)焊劑
將一定比例的各種粉狀配料加人適量粘結(jié)劑,混合攪拌后經(jīng)高溫(400℃~1000℃)燒結(jié)成塊,然后粉碎、篩選而制成的一種焊劑。燒結(jié)焊劑又可分為低溫?zé)Y(jié)焊劑(燒結(jié)溫度一般為300℃~500℃)和高溫?zé)Y(jié)焊劑(燒結(jié)溫度一般高于700℃),前者可滲加合金,后者則只有造渣保護(hù)作用。
2. 按焊劑的化學(xué)成分分類
a. 按氧化物性質(zhì)分為酸性焊劑、中性焊劑和堿性焊劑;
b. 按二氧化硫含量分為高硅焊劑、中硅焊劑和低硅焊劑;
c. 按氧化錳含量分為高錳焊劑、中錳焊劑、低錳焊劑和無錳焊劑。無
d. 錳焊劑中的氧化錳是混入的雜質(zhì),一般應(yīng)小于2%;
e. 按CaF2含量分為高氟焊劑、中氟焊劑和低氟焊劑。
3. 按焊劑的化學(xué)性質(zhì)分類
a. 氧化性焊劑
焊劑對(duì)母材有較強(qiáng)的氧化作用。氧化性焊劑可分為兩種類型:一種是含有大量SiO、MnO的焊劑,另一種是含有FeO較多的焊劑。
b. 弱氧化性焊劑
焊劑含SiO2、MnO、FeO等活性氧化物較少,焊劑對(duì)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(duì)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
熔煉焊劑仍是我國不銹鋼埋弧焊用的主要焊劑,它是將原料按比例混合后,經(jīng)高溫加熱到1300℃以上,使其熔化煉制均勻后,逐漸倒入冷卻水中凝固和實(shí)現(xiàn)顆粒化,再經(jīng)過烘干(有的需進(jìn)一步粉碎)、過篩成所需要規(guī)格的顆粒。
我國熔煉焊劑的牌號(hào)用字母“HJ”和三位數(shù)字表示。“HJ”表示埋弧焊用熔煉焊劑;其后第一、第二位數(shù)字表示焊劑類型,分別代表MnO、SiO2及CaF2的含量,詳見表3-19; 第三位數(shù)字表示相同類型中的不同編號(hào),按0,1,2 ... 9 順序排列。熔煉焊劑的牌號(hào)舉例如下:
三、燒結(jié)焊劑
制造燒結(jié)焊劑所采用的原材料與制造焊條所采用的藥皮原料相接近,對(duì)成分和顆粒大小均有嚴(yán)格要求。按照給定的比例配料后先進(jìn)行干混合,然后加入粘結(jié)劑(水玻璃)進(jìn)行濕混合,混合均勻后進(jìn)入造粒機(jī)加工成顆粒狀,然后將顆粒狀焊劑進(jìn)行150℃~200℃溫度的固化、干燥,最后送入燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)。經(jīng)400℃~500℃燒結(jié)后成為低溫?zé)Y(jié)焊劑,經(jīng)700℃~1000℃燒結(jié)后為高溫?zé)Y(jié)焊劑。
燒結(jié)焊劑制造工藝簡(jiǎn)單,不要復(fù)雜的熔煉設(shè)備,與熔煉焊劑相比有下列特點(diǎn):
1. 該焊劑無需用電弧爐熔煉,避免了石墨混人焊劑中,去除了向焊縫金屬中增碳的可能性;
2. 焊縫金屬合金元素?zé)龘p少,且在焊劑中滲人合金元素還有利于向焊縫金屬過渡,以提高焊縫金屬的耐腐蝕性能和低溫韌性;
3. 焊接工藝性較好,沒有像采用熔煉焊劑施焊時(shí)那樣在焊縫兩邊粘渣嚴(yán)重和脫渣性差的現(xiàn)象。
我國燒結(jié)焊劑的牌號(hào)以字母“SJ”和三位數(shù)字表示。其中,“SJ”表示埋弧焊用燒結(jié)焊劑;其后第一位數(shù)字表示焊劑熔渣渣系(表3-20);第二、第三位數(shù)字表示同一渣系類型焊劑的不同編號(hào),按01,02···09順序排列。熔煉焊劑的牌號(hào)舉例如下:
四、粘結(jié)焊劑
粘結(jié)焊劑是把粉末原料進(jìn)行混合后加入水玻璃,濕混均勻后造粒,在較低溫度(300℃~400℃)下干燥制成;也可以先烘干,再粉碎成所需的粒度。這種焊劑與熔煉焊劑及燒結(jié)焊劑相比,具有多孔性。容易吸濕,焊劑顆粒強(qiáng)度差,但其制造簡(jiǎn)單,原料選擇比較方便,能將合金元素任意地添加到焊劑中去,使焊縫金屬得到所需的合金元素。
使用這種焊劑時(shí),要考慮到焊劑強(qiáng)度低、易碎成粉末、且吸濕性強(qiáng)等特點(diǎn),要及時(shí)采取烘干、保持干燥及篩去過細(xì)粉未等措施來保證焊劑質(zhì)量,提高焊接過程的穩(wěn)定性。
五、埋弧焊用不銹鋼焊絲、焊劑的型號(hào)
在GB/T 17854-1999《埋弧焊用不銹鋼焊絲和焊劑》中,規(guī)定了埋弧焊用不銹鋼焊絲和焊劑的型號(hào)分類。其型號(hào)分類是根據(jù)焊絲一焊劑組合的熔敷金屬化學(xué)成分、熔敷金屬力學(xué)性能進(jìn)行劃分的。
不銹鋼焊絲和焊劑型號(hào)編制方法為:字母“F”表示焊劑;“F”后面的數(shù)字表示熔敷金屬種類代號(hào),如有特殊要求的化學(xué)成分,該化學(xué)成分用元素符號(hào)表示,放在數(shù)字的后面;“-”后面表示焊絲的牌號(hào),焊絲的牌號(hào)執(zhí)行 YB/T 5092-1996。
六、不銹鋼埋弧焊焊絲與焊劑的匹配
埋弧焊時(shí),焊縫化學(xué)成分和性能除了由焊絲決定之外,還會(huì)受到所使用焊劑的影響。為了得到理想的焊縫金屬化學(xué)成分,可以通過同一種焊劑與幾種不同成分的焊絲配合來實(shí)現(xiàn);也可以通過用同一種焊絲與幾種不同成分的焊劑配合來實(shí)現(xiàn)。另外,埋弧焊時(shí)焊接電流大,熔深大,母材金屬融合比高,故母材金屬對(duì)焊縫成分也有影響。所以對(duì)埋弧焊用焊絲的選擇,既要考慮焊劑成分的影響,又要考慮母材金屬的影響。有關(guān)不銹鋼埋弧焊絲、焊劑與所焊鋼種的匹配見表3-21,沉淀硬化不銹鋼埋弧焊絲、焊劑與所焊鋼種的匹配見表3-22。
完整的焊絲-焊劑型號(hào)舉例如下:
七、對(duì)焊劑工藝性能及質(zhì)量的要求
為保證焊接質(zhì)量,對(duì)焊劑的基本要求是:
(1) . 焊劑應(yīng)具有良好的冶金性能,焊接時(shí)配以適當(dāng)?shù)暮附z和合理的焊接工藝,焊縫金屬應(yīng)能得到適宜的化學(xué)成分與良好的力學(xué)性能(與母材相應(yīng)的強(qiáng)度和較高的塑性、韌性)以及較強(qiáng)的抗冷裂紋和熱裂紋的能力。
(2). 焊劑應(yīng)具有良好工藝特性,電弧燃燒穩(wěn)定,熔渣具有適宜的熔點(diǎn)、黏度和表面張力;焊道間及焊道與母材間充分熔合,過渡平滑沒有明顯咬邊,脫渣容易,焊縫成型良好以及焊接過程中產(chǎn)生的有害氣體少。
(3). 焊劑要有一定的顆粒度,并且應(yīng)有一定的顆粒強(qiáng)度,以便多次使用。
焊劑的顆粒度分為兩種,普通顆粒度為:2.5mm~0.45mm(8目~40目),用于普通埋弧焊和電渣焊。細(xì)顆粒度焊劑粒度為:1.5mm~0.28mm(14目~60目),適用于半自動(dòng)或細(xì)絲理弧焊;并規(guī)定粒度60目以下的細(xì)顆粒不大于5%,規(guī)定14目以上的粗顆粒不大于2%。
(4). 焊劑應(yīng)有較低的含水量和良好的抗潮性。出廠焊劑含水量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得大于0.1%;焊劑在溫度25℃、相對(duì)濕度70%的環(huán)境條件下,放置24小時(shí)其吸潮率應(yīng)不大于0.15%。
(5). 焊劑機(jī)械夾雜物(碳粒、生料、鐵合金凝珠及其他雜質(zhì))的含量不得大于焊劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.03%。
(6). 焊劑應(yīng)有較低的硫、磷含量,一般為 S: ≤0.06%,P: ≤0.08%.
(7). 焊劑對(duì)硫、磷、鐵銹、油及其他雜質(zhì)的敏感性要小,以保證焊縫中不產(chǎn)生裂紋和氣孔等缺陷。
八、焊劑的使用及保管
埋弧焊用焊劑不能受潮、污染及摻入雜物,并應(yīng)保持其顆粒度。
焊劑的使用及保管應(yīng)注意以下事項(xiàng):
(1) . 熔煉焊劑不吸潮,因此,可簡(jiǎn)化其包裝、運(yùn)輸與儲(chǔ)藏等過程。非熔煉焊劑極易吸水,這是引起焊縫金屬產(chǎn)生氣孔和氫裂紋的主要原因。因此,出廠前經(jīng)烘干的焊劑應(yīng)裝在防潮容器內(nèi)并密封,運(yùn)輸過程應(yīng)防止容器破損。
各種焊劑應(yīng)存放在干燥的庫房?jī)?nèi),室溫5℃~50℃,不能放在高溫、高濕環(huán)境中。
(2). 焊劑的顆粒度小于0.1mm時(shí),粉塵大,影響環(huán)境衛(wèi)生,不能使用;大于2.5mm時(shí),不能很好地隔絕空氣,以保護(hù)焊縫金屬,而且對(duì)合金元素過渡也會(huì)產(chǎn)生不良影響。因此,在儲(chǔ)運(yùn)和回收焊劑時(shí),應(yīng)防止焊劑結(jié)塊和粉化,以防止焊劑對(duì)焊接過程的不利影響。
(3). 焊劑烘干參數(shù):焊劑使用前,應(yīng)按產(chǎn)品說明書所規(guī)定的溫度、時(shí)間進(jìn)行烘干。熔煉焊劑通常在250℃~300℃烘干2小時(shí);燒結(jié)焊劑通常在300℃~400℃烘干2小時(shí)。烘干時(shí),焊劑應(yīng)散放,厚度不趟過5mm。
(4). 熔煉型焊劑回收使用時(shí),應(yīng)經(jīng)過粗、細(xì)篩子過篩,并隨時(shí)添加新焊劑,經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笤偈褂谩?/span>