帶極埋弧堆焊是埋弧焊的一種形式，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。
受堆焊的基體(ti)材(cai)料是在設計產品已經確定了的，選擇基體(ti)材(cai)料主要考慮(lv)強度(du)要求和(he)工作環境(jing)溫(wen)度(du)以及是否臨氫等(deng)(deng)，當然也要考慮(lv)該(gai)材(cai)料的焊接(jie)性。通常選用碳(tan)含量較低的Q395（16Mn）、20G和(he)20MnMoNb等(deng)(deng)鋼(gang)(gang)種(zhong)作為(wei)基體(ti)材(cai)料。高溫(wen)臨氫則(ze)采用10Cr2Mo1、2.25CrlMo和(he)10CrMo910等(deng)(deng)鋼(gang)(gang)種(zhong)材(cai)料。
一、帶極焊接材(cai)料的選擇
帶極作為基體材料埋弧堆焊時，所選用的(de)材料包括帶極材料和焊劑，兩者相配合才能獲得符合要求的(de)化學成分(fen)和金屬組(zu)織及性能良好的(de)堆焊層。
1. 焊劑
對化工設備進(jin)行大面積堆焊(han)時，對焊(han)劑(ji)要求非(fei)常嚴(yan)格，其中要求焊(han)劑(ji)能保(bao)證堆焊(han)過(guo)程長時間連(lian)續穩定(ding)。目前國內尚無專門的(de)帶極堆焊(han)埋弧焊(han)焊(han)劑(ji)，多(duo)用(yong)埋弧焊(han)的(de)焊(han)劑(ji)代替(ti)。用(yong)熔(rong)煉(lian)堿性焊(han)劑(ji)進(jin)行堆焊(han)，合金元(yuan)素的(de)過(guo)渡(du)系數高，但堆焊(han)工藝不(bu)夠理(li)想；用(yong)熔(rong)煉(lian)型(xing)酸性焊(han)劑(ji)，雖然(ran)堆焊(han)工藝性能良好，但鉻(ge)的(de)燒損嚴(yan)重。常采用(yong)的(de)是焊(han)劑(ji)HJ260，再通過(guo)提高帶極材料(liao)化學成分中鉻(ge)、鎳含量來補償堆焊(han)過(guo)程中鉻(ge)的(de)燒損。
2. 帶極材料(liao)和規格
在(zai)(zai)用(yong)焊(han)(han)劑HJ260的(de)(de)(de)(de)(de)(de)帶(dai)(dai)極埋弧堆焊(han)(han)過(guo)(guo)(guo)程中，鉻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)燒損比較嚴重(zhong)，一(yi)般要(yao)損失質量(liang)(liang)分數為10％～15％的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr。在(zai)(zai)選用(yong)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)帶(dai)(dai)極材(cai)料(liao)(liao)時(shi)，要(yao)尋求(qiu)碳含量(liang)(liang)低(di)而(er)鉻、鎳合(he)金(jin)元(yuan)素較高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)(liao)，其目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是減少(shao)堆焊(han)(han)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)與基(ji)(ji)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)觸面(mian)(mian)產生淬硬馬氏體組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)危險，從而(er)使交界面(mian)(mian)有(you)較好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)塑性(xing)，還有(you)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)韌性(xing)，避免或減少(shao)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)與基(ji)(ji)體接(jie)觸面(mian)(mian)之(zhi)間產生裂紋和剝離等缺陷(xian)。通常同考(kao)慮不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)復合(he)鋼板(ban)焊(han)(han)接(jie)時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)一(yi)樣(yang)，要(yao)選用(yong)超低(di)碳高鉻、鎳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)帶(dai)(dai)極材(cai)料(liao)(liao)，甚(shen)至用(yong)鎳基(ji)(ji)合(he)金(jin)材(cai)料(liao)(liao)，例如，在(zai)(zai)Q395（16MnR）鋼基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)同表層(ceng)(ceng)(ceng)堆焊(han)(han)06Cr18Ni11Ti不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)，采用(yong)HJ260焊(han)(han)劑配合(he)Cr28Ni11 鋼帶(dai)(dai)堆焊(han)(han)，雖然有(you)焊(han)(han)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化性(xing)和母材(cai)中碳、錳等元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)，仍可(ke)(ke)獲得較為適用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)。不(bu)(bu)過(guo)(guo)(guo)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)消耗量(liang)(liang)很大，成(cheng)本問題不(bu)(bu)可(ke)(ke)忽視。
堆焊(han)(han)(han)表(biao)面層(ceng)(ceng)(ceng)帶極材(cai)料的(de)選用：要(yao)考慮堆焊(han)(han)(han)過程中鉻(ge)的(de)燒損(sun)之后，仍具(ju)有(you)足(zu)以保證耐(nai)蝕性所需要(yao)的(de)化學(xue)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)。為(wei)了使(shi)堆焊(han)(han)(han)表(biao)面層(ceng)(ceng)(ceng)具(ju)有(you)符合耐(nai)酸不銹(xiu)鋼06Cr18Ni11Ti的(de)化學(xue)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)，堆焊(han)(han)(han)表(biao)面層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)帶極可選用牌(pai)號為(wei)H03Cr21Ni10的(de)超低碳高(gao)鉻(ge)、鎳的(de)焊(han)(han)(han)接材(cai)料。選用該材(cai)料的(de)帶極進行的(de)埋(mai)弧堆焊(han)(han)(han)，其表(biao)面層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)化學(xue)成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)的(de)質量分(fen)(fen)數（％）為(wei)：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(man)足(zu)使(shi)用要(yao)求。
帶極(ji)的(de)規格(寬x厚)較多(duo),有30mm×0.5mm、60mm×0.5mm、90mm×0.5mm及120mm×0.5mm等(deng)。要根據帶極(ji)埋弧堆焊設備的(de)功率和被堆焊面積的(de)大小(xiao)來選用帶極(ji)的(de)規格,較常用的(de)帶極(ji)規格為60mm×0.5mm。
對于無法(fa)用帶極埋弧焊(han)(han)堆焊(han)(han)的部(bu)位,如拐角部(bu)位之(zhi)類可用焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)來進(jin)行堆焊(han)(han)。過渡層(ceng)選用A412(E310Mo型)焊(han)(han)條,表面層(ceng)可選用A202(E316型)或(huo)A132(E347型)等焊(han)(han)條進(jin)行施焊(han)(han),即可獲(huo)得06Cr18Ni11Ti不銹(xiu)鋼(gang)的性能。
二、堆焊工藝
對于待焊基(ji)(ji)體的(de)材料(liao),要預先進(jin)行(xing)超(chao)聲波檢測,不允許(xu)有超(chao)規(gui)定的(de)缺陷存在(zai)。被堆焊的(de)基(ji)(ji)體材料(liao)表面,應(ying)在(zai)堆焊前清(qing)理干(gan)凈后,再(zai)次檢查表面不得有微(wei)小(xiao)裂紋,以保證過渡(du)層的(de)質量和良好的(de)外形。
如果被堆(dui)焊(han)(han)的基(ji)體材(cai)料屬于需要焊(han)(han)前預熱(re)和(he)焊(han)(han)后熱(re)處理的鋼材(cai),那么堆(dui)焊(han)(han)時也應(ying)采取堆(dui)焊(han)(han)前預熱(re)和(he)堆(dui)焊(han)(han)后熱(re)處理的相應(ying)措施(shi),且(qie)其處理熱(re)循環(huan)條件應(ying)與(yu)該材(cai)料焊(han)(han)接(jie)時相同。
除了過渡層(ceng)外,表面層(ceng)通常(chang)要堆焊(han)兩(liang)層(ceng)。第一層(ceng)可以(yi)厚些(xie),為(wei)了提高(gao)堆焊(han)層(ceng)厚度,可采用爬坡的堆焊(han)方法,厚度為(wei)4~6mm;第二層(ceng)稍薄些(xie),采用下坡的堆焊(han)方法,厚度為(wei)2~4mm。
帶極埋弧堆焊時,每道焊縫(feng)之(zhi)間需要(yao)(yao)相互重(zhong)疊(die),重(zhong)疊(die)處的質量尤為(wei)(wei)重(zhong)要(yao)(yao)。如(ru)果堆焊層間重(zhong)疊(die)部分太少或(huo)者根本沒有(you)重(zhong)疊(die),最容易造成夾(jia)渣和(he)層間縫(feng)隙(xi),為(wei)(wei)以(yi)后產生腐蝕或(huo)造成剝離(li)提供通(tong)道。重(zhong)疊(die)寬度(du)最好為(wei)(wei)6~10mm。
堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)過程的(de)(de)穩定、堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)層表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)成形和堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)金(jin)屬(shu)的(de)(de)稀釋,很大程度(du)上取決于所(suo)(suo)選(xuan)用的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)參(can)數(shu)。在焊(han)(han)(han)接速(su)(su)(su)度(du)不(bu)變的(de)(de)條件下,加(jia)(jia)大堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)電(dian)(dian)流(liu),熔敷(fu)(fu)速(su)(su)(su)度(du)和熔深都隨之增加(jia)(jia),熔敷(fu)(fu)金(jin)屬(shu)在堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)所(suo)(suo)占(zhan)(zhan)體(ti)積比(bi)例加(jia)(jia)大,因而能(neng)提(ti)高過渡(du)層的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)。而加(jia)(jia)快堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)速(su)(su)(su)度(du),使熔敷(fu)(fu)金(jin)屬(shu)在堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)金(jin)屬(shu)所(suo)(suo)占(zhan)(zhan)體(ti)積比(bi)例減小,則熔化基體(ti)材(cai)料(liao)在堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)所(suo)(suo)占(zhan)(zhan)體(ti)積比(bi)例會(hui)增大,使過渡(du)層質(zhi)量(liang)(liang)變差(cha)。為了提(ti)高過渡(du)層和表(biao)面(mian)(mian)層的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)質(zhi)量(liang)(liang),必須(xu)嚴(yan)格控制堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)電(dian)(dian)流(liu)、堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)速(su)(su)(su)度(du)等主要堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)參(can)數(shu)。例如(ru),選(xuan)用帶(dai)極(ji)規格為60mm×0.5mm,采(cai)用焊(han)(han)(han)劑(ji)HJ260,在MU1-1000型帶(dai)極(ji)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)機(ji)上進(jin)行埋弧(hu)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)時,電(dian)(dian)源采(cai)用直(zhi)流(liu)反極(ji)性(xing),選(xuan)用合理的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)參(can)數(shu)(堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)電(dian)(dian)流(liu)650A,電(dian)(dian)弧(hu)電(dian)(dian)壓28~30V,堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)速(su)(su)(su)度(du)7.6m/h,帶(dai)極(ji)送進(jin)速(su)(su)(su)度(du)為51m/h),能(neng)獲得良好的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)質(zhi)量(liang)(liang)。
堆(dui)焊(han)(han)(han)層表面凸凹太大或鏟除內(nei)部缺陷后,均要進行打磨(mo)和(he)補焊(han)(han)(han),補焊(han)(han)(han)后的堆(dui)焊(han)(han)(han)表面還(huan)要打磨(mo)到與堆(dui)焊(han)(han)(han)面平齊(qi)。補焊(han)(han)(han)后的堆(dui)焊(han)(han)(han)質量不能低于堆(dui)焊(han)(han)(han)層的質量。補焊(han)(han)(han)可以用(yong)焊(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)來(lai)完成。每道焊(han)(han)(han)縫之間(jian)重疊(die)部分不小于焊(han)(han)(han)縫寬度的1/3。
不論是(shi)過(guo)渡層(ceng)還(huan)是(shi)表面層(ceng),堆(dui)焊完(wan)畢(bi)均要分別對其堆(dui)焊層(ceng)進(jin)(jin)行檢(jian)查(cha),不允許存在(zai)裂紋。要通過(guo)超聲波檢(jian)測(ce)和(he)測(ce)厚儀來判斷堆(dui)焊層(ceng)的內部(bu)質(zhi)量(liang)和(he)堆(dui)焊厚度。如果焊后需要消除應力而(er)進(jin)(jin)行熱處(chu)理,則(ze)熱處(chu)理后還(huan)要再(zai)次進(jin)(jin)行上述檢(jian)查(cha),以確保堆(dui)焊層(ceng)的內部(bu)質(zhi)量(liang)。表面層(ceng)還(huan)需要進(jin)(jin)行晶間腐蝕(shi)評估(gu)。
