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)時焊(han)(han)(han)劑覆蓋(gai)著焊(han)(han)(han)接(jie)區,防止空氣(qi)中氧、氮(dan)在施焊(han)(han)(han)時侵入焊(han)(han)(han)接(jie)熔池以(yi)保(bao)護焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬。
B. 焊(han)接(jie)渣(zha)殼(ke)覆(fu)蓋在(zai)焊(han)縫上(shang),減(jian)慢了(le)焊(han)縫金(jin)屬的(de)冷卻速度,改善了(le)氣體逸出條件,有助于減(jian)少氣孔。降溫后,焊(han)渣(zha)容易從(cong)焊(han)縫金(jin)屬表面剝落。
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)類方(fang)法有許多種,如按(an)焊劑的制造方(fang)法和用途分(fen)類,按(an)焊劑的化學成分(fen)、化學性質(zhi)、顆(ke)粒(li)結構等進行分(fen)類。
1. 按焊劑的制造方法分(fen)類
a. 熔煉焊劑
將一定比例的各種(zhong)配料(liao)放在爐內熔煉(lian),然(ran)后經過水冷粒(li)化、烘干、篩選(xuan)而制(zhi)成的焊劑。
b. 非熔煉焊劑
根據焊(han)劑烘焙(bei)溫度(du)不(bu)同又(you)分為(wei)粘(zhan)結焊(han)劑與燒結焊(han)劑。
①. 粘結焊(han)劑(ji)
將(jiang)一(yi)定比(bi)例的各(ge)種粉狀配料(liao)加入適量粘結劑,經混合攪拌、粒化和低溫(wen)(400℃以(yi)下)烘干(gan)而制成的焊(han)(han)劑(原稱陶質焊(han)(han)劑)。
②. 燒結焊劑
將一(yi)定(ding)比例的各(ge)種粉(fen)狀配料加人適(shi)量粘結(jie)(jie)劑(ji),混(hun)合攪拌后經(jing)高溫(400℃~1000℃)燒(shao)結(jie)(jie)成塊(kuai),然后粉(fen)碎(sui)、篩選而制成的一(yi)種焊(han)劑(ji)。燒(shao)結(jie)(jie)焊(han)劑(ji)又可分為(wei)低(di)溫燒(shao)結(jie)(jie)焊(han)劑(ji)(燒(shao)結(jie)(jie)溫度一(yi)般(ban)為(wei)300℃~500℃)和高溫燒(shao)結(jie)(jie)焊(han)劑(ji)(燒(shao)結(jie)(jie)溫度一(yi)般(ban)高于700℃),前(qian)者可滲加合金,后者則只(zhi)有造渣保護作用。
2. 按焊劑(ji)的化學成分分類
a. 按氧(yang)化物性質分為酸性焊(han)劑、中(zhong)性焊(han)劑和(he)堿性焊(han)劑;
b. 按二氧化硫含量分(fen)為(wei)高硅(gui)焊(han)(han)劑(ji)、中硅(gui)焊(han)(han)劑(ji)和低硅(gui)焊(han)(han)劑(ji);
c. 按氧化錳含量分為高錳焊(han)劑(ji)、中錳焊(han)劑(ji)、低錳焊(han)劑(ji)和(he)無錳焊(han)劑(ji)。無
d. 錳(meng)焊劑中的(de)氧化錳(meng)是混入的(de)雜質,一般應小(xiao)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(ji)的化(hua)學性質分類
a. 氧化性焊劑
焊劑(ji)(ji)對母材有(you)(you)較(jiao)強的(de)氧化作用(yong)。氧化性焊劑(ji)(ji)可(ke)分為兩種(zhong)類型:一(yi)種(zhong)是(shi)含有(you)(you)大量SiO、MnO的(de)焊劑(ji)(ji),另一(yi)種(zhong)是(shi)含有(you)(you)FeO較(jiao)多的(de)焊劑(ji)(ji)。
b. 弱氧化性焊(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. 惰性(xing)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(rong)煉焊劑
熔煉焊劑仍是(shi)我國不(bu)銹鋼埋(mai)弧(hu)焊用的主要焊劑,它是(shi)將原料按比(bi)例(li)混合后(hou),經高溫加熱到1300℃以(yi)上,使(shi)其(qi)熔化煉制均勻后(hou),逐漸倒入冷卻水(shui)中凝固和實(shi)現(xian)顆(ke)粒(li)化,再經過烘干(有(you)的需(xu)進一步粉碎)、過篩(shai)成所需(xu)要規(gui)格的顆(ke)粒(li)。
我國熔煉(lian)焊劑的(de)牌號用字母“HJ”和三位(wei)數(shu)字表(biao)示(shi)。“HJ”表(biao)示(shi)埋(mai)弧焊(han)用熔煉焊(han)劑;其后(hou)第一、第二位數字表示焊(han)劑類(lei)型,分別(bie)代表MnO、SiO2及(ji)CaF2的(de)含量(liang),詳(xiang)見表3-19; 第三位數(shu)字(zi)表示相同類型中的(de)不(bu)同編號,按0,1,2 ... 9 順序排(pai)列。熔煉焊劑的(de)牌號舉例如下:
三、燒(shao)結焊(han)劑
制造燒(shao)(shao)結焊(han)劑(ji)(ji)(ji)所采用的(de)原材料與制造焊(han)條所采用的(de)藥皮原料相接近,對成分(fen)和(he)顆粒大(da)小(xiao)均有嚴格(ge)要求。按照給定的(de)比例配(pei)料后(hou)(hou)先進(jin)行干(gan)(gan)混合(he),然(ran)(ran)后(hou)(hou)加(jia)入粘結劑(ji)(ji)(ji)(水玻璃(li))進(jin)行濕(shi)混合(he),混合(he)均勻后(hou)(hou)進(jin)入造粒機(ji)加(jia)工成顆粒狀(zhuang),然(ran)(ran)后(hou)(hou)將(jiang)顆粒狀(zhuang)焊(han)劑(ji)(ji)(ji)進(jin)行150℃~200℃溫度的(de)固化、干(gan)(gan)燥,最(zui)后(hou)(hou)送(song)入燒(shao)(shao)結爐內(nei)進(jin)行燒(shao)(shao)結。經400℃~500℃燒(shao)(shao)結后(hou)(hou)成為(wei)低(di)溫燒(shao)(shao)結焊(han)劑(ji)(ji)(ji),經700℃~1000℃燒(shao)(shao)結后(hou)(hou)為(wei)高溫燒(shao)(shao)結焊(han)劑(ji)(ji)(ji)。
燒結焊(han)劑制造(zao)工(gong)藝簡單,不(bu)要(yao)復雜的熔(rong)煉(lian)設備(bei),與(yu)熔(rong)煉(lian)焊(han)劑相比有下列特點:
1. 該焊劑無(wu)需用(yong)電弧爐熔煉,避(bi)免了(le)石墨混人焊劑中,去(qu)除了(le)向(xiang)焊縫金屬中增碳的(de)可能性;
2. 焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬合(he)金(jin)(jin)(jin)元素(su)燒損少,且(qie)在焊(han)劑中滲人合(he)金(jin)(jin)(jin)元素(su)還(huan)有(you)利于向焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬過(guo)渡,以(yi)提高焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)(jin)屬的耐腐蝕性能和(he)低溫韌(ren)性;
3. 焊接工藝(yi)性較好,沒(mei)有像采用(yong)熔煉焊劑施(shi)焊時那樣(yang)在焊縫兩邊粘渣嚴重和(he)脫渣性差的(de)現象(xiang)。
我國燒結(jie)焊(han)(han)劑的牌號以字(zi)母“SJ”和(he)三位(wei)(wei)數(shu)字(zi)表(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)。其中,“SJ”表(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)埋弧焊(han)(han)用燒結(jie)焊(han)(han)劑;其后第一位(wei)(wei)數(shu)字(zi)表(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)焊(han)(han)劑熔渣(zha)渣(zha)系(xi)(xi)(表(biao)(biao)(biao)3-20);第二、第三位(wei)(wei)數(shu)字(zi)表(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)同一渣(zha)系(xi)(xi)類(lei)型焊(han)(han)劑的不同編(bian)號,按01,02···09順序(xu)排(pai)列。熔煉焊(han)(han)劑的牌號舉例如下:
四(si)、粘結焊劑(ji)
粘結(jie)焊(han)(han)(han)劑(ji)是(shi)把粉(fen)末原(yuan)料(liao)進行混(hun)合(he)后加入(ru)水(shui)玻璃,濕混(hun)均勻后造(zao)(zao)粒(li),在較低溫(wen)度(300℃~400℃)下干燥(zao)制(zhi)(zhi)成;也(ye)可以(yi)先烘干,再粉(fen)碎成所需的(de)粒(li)度。這(zhe)種焊(han)(han)(han)劑(ji)與(yu)熔煉焊(han)(han)(han)劑(ji)及燒結(jie)焊(han)(han)(han)劑(ji)相比,具有多孔(kong)性。容易(yi)吸濕,焊(han)(han)(han)劑(ji)顆(ke)粒(li)強度差,但其制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)簡單,原(yuan)料(liao)選擇比較方便,能將合(he)金元素(su)任(ren)意地(di)添加到焊(han)(han)(han)劑(ji)中去,使焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬得到所需的(de)合(he)金元素(su)。
使用這種焊(han)劑(ji)時,要(yao)考慮到焊(han)劑(ji)強度低、易碎成(cheng)粉末、且吸濕(shi)性強等特點,要(yao)及時采取烘干(gan)、保持干(gan)燥及篩去過細(xi)粉未(wei)等措(cuo)施來(lai)保證焊(han)劑(ji)質量,提(ti)高(gao)焊(han)接過程(cheng)的穩定性。
五、埋弧焊(han)(han)用不銹鋼焊(han)(han)絲、焊(han)(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焊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。
不銹鋼焊(han)絲(si)和焊(han)劑型號編制(zhi)方法(fa)為(wei):字(zi)(zi)母“F”表(biao)示焊(han)劑;“F”后(hou)面(mian)(mian)的(de)數字(zi)(zi)表(biao)示熔敷金屬種類代號,如有特(te)殊要求的(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分,該化(hua)學(xue)成(cheng)分用元素符號表(biao)示,放(fang)在(zai)數字(zi)(zi)的(de)后(hou)面(mian)(mian);“-”后(hou)面(mian)(mian)表(biao)示焊(han)絲(si)的(de)牌(pai)號,焊(han)絲(si)的(de)牌(pai)號執行 YB/T 5092-1996。
六(liu)、不(bu)銹鋼埋弧焊焊絲與焊劑的(de)匹(pi)配
埋(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)時,焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫化學成(cheng)分(fen)和性能除(chu)了由焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)決(jue)定之外,還會受(shou)到(dao)所(suo)使用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)影響(xiang)。為了得到(dao)理想的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫金(jin)(jin)(jin)屬化學成(cheng)分(fen),可以通(tong)過(guo)同(tong)一種焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)與幾(ji)種不(bu)同(tong)成(cheng)分(fen)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)配合(he)來實現(xian);也可以通(tong)過(guo)用(yong)同(tong)一種焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)與幾(ji)種不(bu)同(tong)成(cheng)分(fen)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)配合(he)來實現(xian)。另(ling)外,埋(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)時焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接電(dian)流(liu)大(da),熔深大(da),母材金(jin)(jin)(jin)屬融合(he)比高,故母材金(jin)(jin)(jin)屬對(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫成(cheng)分(fen)也有影響(xiang)。所(suo)以對(dui)埋(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)的(de)(de)選擇,既要(yao)考慮焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)成(cheng)分(fen)的(de)(de)影響(xiang),又要(yao)考慮母材金(jin)(jin)(jin)屬的(de)(de)影響(xiang)。有關不(bu)銹鋼埋(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)、焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)與所(suo)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)鋼種的(de)(de)匹配見表3-21,沉淀硬(ying)化不(bu)銹鋼埋(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)、焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)與所(suo)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)鋼種的(de)(de)匹配見表3-22。
完整的焊絲-焊劑型(xing)號(hao)舉例如下:
七(qi)、對焊劑工(gong)藝性能及質量的(de)要求
為(wei)保證焊接質(zhi)量,對焊劑的基本(ben)要求是:
(1) . 焊(han)劑應具有良好的(de)(de)冶金(jin)性(xing)(xing)(xing)能(neng),焊(han)接時配以(yi)適(shi)當的(de)(de)焊(han)絲和合理的(de)(de)焊(han)接工藝,焊(han)縫金(jin)屬應能(neng)得到適(shi)宜的(de)(de)化學(xue)成分與良好的(de)(de)力(li)學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(與母(mu)材相應的(de)(de)強度和較(jiao)高(gao)的(de)(de)塑性(xing)(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)(xing))以(yi)及較(jiao)強的(de)(de)抗冷裂紋和熱裂紋的(de)(de)能(neng)力(li)。
(2). 焊(han)(han)劑應具(ju)有良好工(gong)藝特性,電弧燃燒(shao)穩定(ding),熔渣(zha)具(ju)有適宜的(de)熔點、黏度和表面張力;焊(han)(han)道間(jian)及焊(han)(han)道與母(mu)材間(jian)充分熔合(he),過渡平滑沒有明(ming)顯咬邊,脫渣(zha)容易,焊(han)(han)縫成(cheng)型良好以及焊(han)(han)接過程中產生的(de)有害(hai)氣(qi)體少。
(3). 焊劑要有一(yi)定(ding)的(de)顆粒度(du),并(bing)且應有一(yi)定(ding)的(de)顆粒強度(du),以(yi)便(bian)多(duo)次(ci)使用。
焊(han)劑的(de)顆(ke)粒(li)度分為兩種,普通顆(ke)粒(li)度為:2.5mm~0.45mm(8目(mu)(mu)~40目(mu)(mu)),用于普通埋弧焊(han)和電渣焊(han)。細(xi)顆(ke)粒(li)度焊(han)劑粒(li)度為:1.5mm~0.28mm(14目(mu)(mu)~60目(mu)(mu)),適用于半自動或細(xi)絲(si)理(li)弧焊(han);并規定粒(li)度60目(mu)(mu)以下的(de)細(xi)顆(ke)粒(li)不大于5%,規定14目(mu)(mu)以上的(de)粗顆(ke)粒(li)不大于2%。
(4). 焊劑(ji)應(ying)有較低的(de)含水量和(he)良好的(de)抗潮性。出廠焊劑(ji)含水量的(de)質量分數不(bu)(bu)得大于0.1%;焊劑(ji)在(zai)溫度25℃、相對濕度70%的(de)環(huan)境條(tiao)件下,放(fang)置(zhi)24小時(shi)其(qi)吸潮率(lv)應(ying)不(bu)(bu)大于0.15%。
(5). 焊劑(ji)機械夾(jia)雜物(碳粒、生料、鐵合金凝珠(zhu)及其他雜質)的(de)含量不得大于焊劑(ji)質量分數的(de)0.03%。
(6). 焊劑應有較低的硫、磷含量,一般為 S: ≤0.06%,P: ≤0.08%.
(7). 焊(han)劑對硫、磷、鐵銹、油及其他雜(za)質的(de)敏感性(xing)要小,以保證(zheng)焊(han)縫(feng)中不產(chan)生裂紋(wen)和氣孔等缺陷。
八、焊劑的(de)使用及保管(guan)
埋弧焊(han)用焊(han)劑不能受潮、污染及摻入雜物,并應保持其顆粒度。
焊劑的使用及(ji)保管應注意以(yi)下事項:
(1) . 熔煉(lian)焊(han)(han)劑(ji)不吸(xi)潮,因(yin)此(ci),可簡化其包裝、運輸與儲(chu)藏等過程。非熔煉(lian)焊(han)(han)劑(ji)極易(yi)吸(xi)水,這是(shi)引(yin)起焊(han)(han)縫金屬(shu)產生氣孔(kong)和(he)氫裂紋(wen)的(de)主要原因(yin)。因(yin)此(ci),出廠前經烘干(gan)的(de)焊(han)(han)劑(ji)應裝在防(fang)潮容(rong)器內并(bing)密(mi)封(feng),運輸過程應防(fang)止容(rong)器破損。
各種焊劑(ji)應存(cun)放在干(gan)燥(zao)的庫房內,室溫(wen)5℃~50℃,不能放在高溫(wen)、高濕環(huan)境(jing)中。
(2). 焊(han)劑(ji)的顆(ke)粒度小(xiao)于(yu)0.1mm時,粉塵大,影響環(huan)境衛(wei)生,不能使用;大于(yu)2.5mm時,不能很好地隔絕(jue)空氣,以保護焊(han)縫金屬,而(er)且對合金元(yuan)素過渡也會(hui)產生不良(liang)影響。因此,在儲運和回收焊(han)劑(ji)時,應防止焊(han)劑(ji)結塊和粉化,以防止焊(han)劑(ji)對焊(han)接過程(cheng)的不利影響。
(3). 焊劑(ji)(ji)(ji)烘(hong)干(gan)(gan)參數(shu):焊劑(ji)(ji)(ji)使用前(qian),應按產(chan)品(pin)說明(ming)書所規(gui)定(ding)的溫度、時間進(jin)行烘(hong)干(gan)(gan)。熔(rong)煉(lian)焊劑(ji)(ji)(ji)通常在(zai)250℃~300℃烘(hong)干(gan)(gan)2小時;燒結焊劑(ji)(ji)(ji)通常在(zai)300℃~400℃烘(hong)干(gan)(gan)2小時。烘(hong)干(gan)(gan)時,焊劑(ji)(ji)(ji)應散放(fang),厚(hou)度不趟過5mm。
(4). 熔煉型焊劑回收使(shi)用(yong)時(shi),應經過(guo)粗、細篩子過(guo)篩,并隨時(shi)添加新焊劑,經充分攪拌均勻后再(zai)使(shi)用(yong)。