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. 焊接時焊劑覆蓋著焊接區,防止空氣中氧、氮在施(shi)焊時侵入焊接熔池以保護焊縫金屬。
B. 焊(han)接渣殼(ke)覆蓋在焊(han)縫(feng)上,減慢了焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬的冷卻速度,改善了氣體逸(yi)出(chu)條(tiao)件,有助于減少(shao)氣孔。降溫后,焊(han)渣容易從焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬表面剝落。
C. 焊接過程中(zhong)穩定電弧燃燒。
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
焊劑的分(fen)類(lei)(lei)方(fang)法有許(xu)多種(zhong),如(ru)按焊劑的制造方(fang)法和用途(tu)分(fen)類(lei)(lei),按焊劑的化(hua)學成分(fen)、化(hua)學性質、顆粒結(jie)構等進行分(fen)類(lei)(lei)。
1. 按焊劑的(de)制造方法分(fen)類
a. 熔煉(lian)焊劑
將一定比例的各種配料(liao)放在爐內熔煉,然后經過水冷粒化、烘干(gan)、篩選而制(zhi)成的焊劑。
b. 非熔煉焊劑
根(gen)據焊(han)劑烘焙溫度不同又分為(wei)粘結(jie)焊(han)劑與燒結(jie)焊(han)劑。
①. 粘結焊(han)劑
將一定比(bi)例的各(ge)種粉(fen)狀配料加入適量粘結劑(ji),經混合(he)攪拌、粒化(hua)和低溫(400℃以(yi)下)烘(hong)干而(er)制(zhi)成的焊劑(ji)(原稱陶質焊劑(ji))。
②. 燒結焊劑
將一(yi)(yi)定比例的(de)各種粉狀配料加(jia)人適量粘(zhan)結(jie)劑(ji)(ji),混合攪(jiao)拌后(hou)(hou)經高溫(wen)(400℃~1000℃)燒(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)成塊,然后(hou)(hou)粉碎(sui)、篩(shai)選而制(zhi)成的(de)一(yi)(yi)種焊劑(ji)(ji)。燒(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)焊劑(ji)(ji)又(you)可分為低(di)溫(wen)燒(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)焊劑(ji)(ji)(燒(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)溫(wen)度一(yi)(yi)般為300℃~500℃)和高溫(wen)燒(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)焊劑(ji)(ji)(燒(shao)(shao)(shao)(shao)結(jie)溫(wen)度一(yi)(yi)般高于700℃),前者可滲加(jia)合金(jin),后(hou)(hou)者則只(zhi)有(you)造渣(zha)保護作用。
2. 按焊劑的(de)化學(xue)成(cheng)分分類(lei)
a. 按氧化(hua)物性(xing)質分為酸(suan)性(xing)焊劑、中(zhong)性(xing)焊劑和堿性(xing)焊劑;
b. 按二氧化(hua)硫(liu)含(han)量分為高硅焊(han)(han)劑(ji)、中硅焊(han)(han)劑(ji)和低硅焊(han)(han)劑(ji);
c. 按氧化錳(meng)(meng)含(han)量分為高錳(meng)(meng)焊劑、中錳(meng)(meng)焊劑、低錳(meng)(meng)焊劑和無錳(meng)(meng)焊劑。無
d. 錳焊劑中(zhong)的氧化錳是混入的雜(za)質,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. 按焊劑的化學(xue)性質(zhi)分類
a. 氧化(hua)性焊劑
焊(han)劑(ji)對母材(cai)有(you)較(jiao)強的(de)氧(yang)化(hua)作用(yong)。氧(yang)化(hua)性(xing)焊(han)劑(ji)可分為兩(liang)種類型:一種是含有(you)大量SiO、MnO的(de)焊(han)劑(ji),另一種是含有(you)FeO較(jiao)多的(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(ji)
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(rong)煉焊劑
熔煉焊劑仍(reng)是(shi)我國不(bu)銹(xiu)鋼埋(mai)弧焊用(yong)的(de)主要焊劑,它是(shi)將原(yuan)料按比例混合后(hou),經高溫加熱到1300℃以上,使(shi)其熔化煉制(zhi)均勻后(hou),逐漸倒入(ru)冷(leng)卻水(shui)中凝(ning)固和實現顆(ke)(ke)粒(li)化,再經過(guo)烘(hong)干(有(you)的(de)需(xu)進一步粉碎)、過(guo)篩成(cheng)所需(xu)要規格的(de)顆(ke)(ke)粒(li)。
我國熔煉焊劑的牌號(hao)用(yong)字(zi)母“HJ”和三位數字(zi)表示。“HJ”表示埋弧焊用熔煉焊劑;其后第一、第二位(wei)數字表示焊劑類型,分別代(dai)表MnO、SiO2及(ji)CaF2的(de)含量,詳(xiang)見表3-19; 第(di)三位數字(zi)表示相同類型中的(de)不(bu)同編(bian)號,按0,1,2 ... 9 順序排列。熔煉焊劑的(de)牌號舉例如下(xia):

三、燒結焊劑
制造(zao)燒(shao)結(jie)焊(han)(han)劑(ji)所采(cai)用的(de)原材料(liao)(liao)與(yu)制造(zao)焊(han)(han)條所采(cai)用的(de)藥皮原料(liao)(liao)相(xiang)接近,對(dui)成(cheng)(cheng)分和顆粒(li)(li)大小均有嚴格要求(qiu)。按照(zhao)給定的(de)比例配料(liao)(liao)后(hou)先進(jin)行干(gan)混合,然后(hou)加(jia)入(ru)粘結(jie)劑(ji)(水玻璃)進(jin)行濕(shi)混合,混合均勻后(hou)進(jin)入(ru)造(zao)粒(li)(li)機加(jia)工成(cheng)(cheng)顆粒(li)(li)狀(zhuang),然后(hou)將(jiang)顆粒(li)(li)狀(zhuang)焊(han)(han)劑(ji)進(jin)行150℃~200℃溫(wen)度的(de)固化、干(gan)燥,最后(hou)送入(ru)燒(shao)結(jie)爐內進(jin)行燒(shao)結(jie)。經(jing)400℃~500℃燒(shao)結(jie)后(hou)成(cheng)(cheng)為低溫(wen)燒(shao)結(jie)焊(han)(han)劑(ji),經(jing)700℃~1000℃燒(shao)結(jie)后(hou)為高(gao)溫(wen)燒(shao)結(jie)焊(han)(han)劑(ji)。
燒(shao)結焊劑制造工(gong)藝簡單,不要(yao)復(fu)雜(za)的熔(rong)煉設(she)備,與熔(rong)煉焊劑相比有下列特點(dian):
1. 該焊(han)(han)劑無需用電(dian)弧爐熔(rong)煉,避免了石墨混人焊(han)(han)劑中(zhong),去(qu)除了向(xiang)焊(han)(han)縫(feng)金(jin)屬中(zhong)增碳的可能性;
2. 焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)合金(jin)元素燒損少,且(qie)在焊(han)劑中滲人合金(jin)元素還有利(li)于向焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)過渡,以提高焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)的耐腐(fu)蝕性能和低溫韌性;
3. 焊(han)接工(gong)藝性(xing)(xing)較好,沒有(you)像采用熔煉(lian)焊(han)劑施焊(han)時(shi)那(nei)樣在焊(han)縫兩(liang)邊粘渣嚴(yan)重(zhong)和脫(tuo)渣性(xing)(xing)差的(de)現象。
我國燒結焊(han)(han)劑的(de)牌號以字(zi)母“SJ”和三位(wei)數字(zi)表示(shi)(shi)。其中,“SJ”表示(shi)(shi)埋(mai)弧焊(han)(han)用燒結焊(han)(han)劑;其后(hou)第(di)(di)一(yi)位(wei)數字(zi)表示(shi)(shi)焊(han)(han)劑熔渣渣系(表3-20);第(di)(di)二、第(di)(di)三位(wei)數字(zi)表示(shi)(shi)同(tong)一(yi)渣系類(lei)型(xing)焊(han)(han)劑的(de)不同(tong)編號,按01,02···09順序排列。熔煉焊(han)(han)劑的(de)牌號舉例(li)如下:


四、粘結焊劑
粘結焊(han)劑(ji)(ji)是把粉末(mo)原料(liao)進行混合后加(jia)入水玻璃,濕(shi)混均勻后造粒(li),在較低溫度(300℃~400℃)下干燥制(zhi)成(cheng);也可以先烘干,再粉碎成(cheng)所(suo)需(xu)的粒(li)度。這種焊(han)劑(ji)(ji)與熔煉焊(han)劑(ji)(ji)及燒結焊(han)劑(ji)(ji)相(xiang)比,具有多孔性。容(rong)易吸濕(shi),焊(han)劑(ji)(ji)顆粒(li)強度差,但其制(zhi)造簡單,原料(liao)選擇比較方便,能(neng)將合金元(yuan)素任意(yi)地添(tian)加(jia)到焊(han)劑(ji)(ji)中(zhong)去,使焊(han)縫金屬(shu)得到所(suo)需(xu)的合金元(yuan)素。
使(shi)用(yong)這種焊(han)劑時(shi),要考慮(lv)到(dao)焊(han)劑強度低、易碎(sui)成粉末、且吸濕性強等特點,要及(ji)時(shi)采取烘干、保(bao)持干燥及(ji)篩(shai)去過細粉未等措施來保(bao)證焊(han)劑質(zhi)量,提高焊(han)接(jie)過程的穩定性。
五、埋弧焊(han)用不(bu)銹鋼(gang)焊(han)絲、焊(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鋼焊絲(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。
不銹鋼焊絲和(he)焊劑(ji)型號編制方法為:字母“F”表(biao)(biao)(biao)示(shi)焊劑(ji);“F”后面的(de)(de)(de)數字表(biao)(biao)(biao)示(shi)熔(rong)敷金屬種(zhong)類代號,如有特殊要求的(de)(de)(de)化學成分(fen),該化學成分(fen)用元素符(fu)號表(biao)(biao)(biao)示(shi),放(fang)在(zai)數字的(de)(de)(de)后面;“-”后面表(biao)(biao)(biao)示(shi)焊絲的(de)(de)(de)牌號,焊絲的(de)(de)(de)牌號執(zhi)行 YB/T 5092-1996。
六、不銹鋼埋弧(hu)焊焊絲與(yu)焊劑的匹(pi)配
埋(mai)(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)時,焊(han)(han)(han)(han)縫化學(xue)成(cheng)(cheng)分和(he)性能除了(le)由焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)決(jue)定之外(wai),還會(hui)受到所(suo)使用(yong)焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。為了(le)得到理想的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)縫金(jin)屬(shu)化學(xue)成(cheng)(cheng)分,可(ke)以(yi)通過同一種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)與幾種(zhong)不(bu)(bu)同成(cheng)(cheng)分的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)配合(he)(he)來實(shi)現;也(ye)可(ke)以(yi)通過用(yong)同一種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)與幾種(zhong)不(bu)(bu)同成(cheng)(cheng)分的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)配合(he)(he)來實(shi)現。另外(wai),埋(mai)(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)時焊(han)(han)(han)(han)接電流大,熔深(shen)大,母材金(jin)屬(shu)融合(he)(he)比高,故母材金(jin)屬(shu)對焊(han)(han)(han)(han)縫成(cheng)(cheng)分也(ye)有(you)影響(xiang)。所(suo)以(yi)對埋(mai)(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)用(yong)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)的(de)(de)(de)(de)選擇,既要考慮焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)成(cheng)(cheng)分的(de)(de)(de)(de)影響(xiang),又要考慮母材金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。有(you)關不(bu)(bu)銹鋼埋(mai)(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)、焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)與所(suo)焊(han)(han)(han)(han)鋼種(zhong)的(de)(de)(de)(de)匹配見(jian)表3-21,沉(chen)淀硬化不(bu)(bu)銹鋼埋(mai)(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)(si)、焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)與所(suo)焊(han)(han)(han)(han)鋼種(zhong)的(de)(de)(de)(de)匹配見(jian)表3-22。
完整的焊(han)(han)絲-焊(han)(han)劑型號(hao)舉例如下:


七、對焊劑工藝性能及質量(liang)的(de)要求
為保證焊(han)接質(zhi)量,對焊(han)劑的基本要求是(shi):
(1) . 焊(han)劑應具有(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)冶金(jin)性能,焊(han)接時配以適(shi)當(dang)的(de)(de)(de)(de)焊(han)絲和(he)合理的(de)(de)(de)(de)焊(han)接工(gong)藝,焊(han)縫金(jin)屬應能得到適(shi)宜(yi)的(de)(de)(de)(de)化(hua)學成分(fen)與(yu)良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)力學性能(與(yu)母材(cai)相應的(de)(de)(de)(de)強度和(he)較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)塑性、韌(ren)性)以及較(jiao)強的(de)(de)(de)(de)抗冷裂紋和(he)熱(re)裂紋的(de)(de)(de)(de)能力。
(2). 焊劑應具有良好工藝(yi)特性,電弧燃(ran)燒(shao)穩定,熔(rong)渣(zha)具有適(shi)宜的熔(rong)點、黏度和表面張力;焊道間(jian)及焊道與(yu)母材間(jian)充分熔(rong)合,過渡平滑沒有明顯咬邊,脫(tuo)渣(zha)容易,焊縫(feng)成型(xing)良好以(yi)及焊接過程中產生的有害氣體少(shao)。
(3). 焊劑要有(you)一定的(de)顆粒(li)度(du),并且(qie)應有(you)一定的(de)顆粒(li)強度(du),以便多次使用。
焊(han)劑的(de)顆粒(li)(li)(li)度(du)分為(wei)兩種,普通顆粒(li)(li)(li)度(du)為(wei):2.5mm~0.45mm(8目(mu)~40目(mu)),用(yong)于普通埋弧焊(han)和電渣(zha)焊(han)。細顆粒(li)(li)(li)度(du)焊(han)劑粒(li)(li)(li)度(du)為(wei):1.5mm~0.28mm(14目(mu)~60目(mu)),適用(yong)于半(ban)自動或(huo)細絲理弧焊(han);并(bing)規定(ding)粒(li)(li)(li)度(du)60目(mu)以下(xia)的(de)細顆粒(li)(li)(li)不(bu)大于5%,規定(ding)14目(mu)以上的(de)粗顆粒(li)(li)(li)不(bu)大于2%。
(4). 焊(han)劑應有較低的含(han)(han)水量(liang)和(he)良好的抗潮(chao)性。出廠焊(han)劑含(han)(han)水量(liang)的質量(liang)分數(shu)不得大于0.1%;焊(han)劑在溫度25℃、相對濕度70%的環境條件(jian)下(xia),放置24小時其吸潮(chao)率(lv)應不大于0.15%。
(5). 焊(han)劑機械夾(jia)雜(za)物(碳粒(li)、生料、鐵(tie)合金(jin)凝珠及(ji)其(qi)他雜(za)質)的含量不得(de)大于焊(han)劑質量分(fen)數的0.03%。
(6). 焊(han)劑應有較(jiao)低的(de)硫(liu)、磷含量,一般為 S: ≤0.06%,P: ≤0.08%.
(7). 焊劑對硫、磷、鐵銹、油及(ji)其他雜質的敏感性要小,以保證焊縫(feng)中不(bu)產生裂(lie)紋和(he)氣孔等缺陷。
八、焊劑的使(shi)用及保管
埋弧焊用焊劑(ji)不能受潮(chao)、污(wu)染(ran)及摻入雜物,并應(ying)保持其顆粒(li)度。
焊劑的使用及保管應注(zhu)意以(yi)下事項:
(1) . 熔煉焊(han)(han)(han)劑不吸(xi)潮,因(yin)此(ci)(ci),可簡化其(qi)包裝(zhuang)(zhuang)、運(yun)輸與(yu)儲藏(zang)等過(guo)程(cheng)。非熔煉焊(han)(han)(han)劑極易吸(xi)水,這(zhe)是引(yin)起焊(han)(han)(han)縫金屬產生(sheng)氣孔和(he)氫裂紋(wen)的主(zhu)要原因(yin)。因(yin)此(ci)(ci),出廠前經烘干的焊(han)(han)(han)劑應裝(zhuang)(zhuang)在防(fang)潮容器內并(bing)密封,運(yun)輸過(guo)程(cheng)應防(fang)止容器破損。
各種(zhong)焊(han)劑應存放在干燥的(de)庫房內,室溫5℃~50℃,不能(neng)放在高(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)濕環境中。
(2). 焊劑(ji)(ji)的顆粒度小于0.1mm時,粉塵大,影響環境(jing)衛(wei)生(sheng),不(bu)(bu)能使用;大于2.5mm時,不(bu)(bu)能很好地隔絕空氣,以保護焊縫金屬,而且對(dui)合金元素過(guo)(guo)渡也會產生(sheng)不(bu)(bu)良影響。因此,在儲運和(he)回收焊劑(ji)(ji)時,應防(fang)止(zhi)焊劑(ji)(ji)結塊(kuai)和(he)粉化,以防(fang)止(zhi)焊劑(ji)(ji)對(dui)焊接過(guo)(guo)程的不(bu)(bu)利影響。
(3). 焊(han)劑(ji)烘(hong)干參(can)數:焊(han)劑(ji)使用前,應按產品說明書(shu)所規定的(de)溫(wen)度、時間進行烘(hong)干。熔煉焊(han)劑(ji)通常在250℃~300℃烘(hong)干2小時;燒(shao)結焊(han)劑(ji)通常在300℃~400℃烘(hong)干2小時。烘(hong)干時,焊(han)劑(ji)應散(san)放,厚度不趟過5mm。
(4). 熔(rong)煉型焊劑回收使用時(shi),應(ying)經過(guo)粗、細篩子(zi)過(guo)篩,并隨(sui)時(shi)添加新焊劑,經充(chong)分攪拌均勻后再(zai)使用。

