帶極埋弧堆焊是埋弧(hu)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(de)基(ji)(ji)體材(cai)料是(shi)(shi)在設(she)計產品已(yi)經確定了的(de)，選(xuan)(xuan)擇基(ji)(ji)體材(cai)料主要考慮強(qiang)度要求和工作(zuo)(zuo)環境溫(wen)度以(yi)及是(shi)(shi)否臨氫等(deng)(deng)，當然也要考慮該材(cai)料的(de)焊接性(xing)。通常(chang)選(xuan)(xuan)用碳含量較低的(de)Q395（16Mn）、20G和20MnMoNb等(deng)(deng)鋼種(zhong)作(zuo)(zuo)為基(ji)(ji)體材(cai)料。高溫(wen)臨氫則(ze)采用10Cr2Mo1、2.25CrlMo和10CrMo910等(deng)(deng)鋼種(zhong)材(cai)料。
一、帶(dai)極焊接材料(liao)的(de)選擇
帶極作(zuo)為基體材(cai)料埋弧堆焊(han)時，所選用的(de)(de)材(cai)料包括帶極材(cai)料和(he)焊(han)劑，兩者(zhe)相配合才能獲得(de)符(fu)合要求的(de)(de)化學(xue)成分(fen)和(he)金屬(shu)組織及性能良好的(de)(de)堆焊(han)層(ceng)。
1. 焊劑
對化工(gong)設備進(jin)行(xing)大(da)面(mian)積(ji)堆焊(han)(han)時(shi)，對焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)要求非常嚴格，其中要求焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)能保證堆焊(han)(han)過(guo)程(cheng)(cheng)長(chang)時(shi)間連(lian)續(xu)穩(wen)定(ding)。目前(qian)國內尚無專門的(de)帶(dai)極堆焊(han)(han)埋(mai)弧焊(han)(han)焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)，多用(yong)埋(mai)弧焊(han)(han)的(de)焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)代替。用(yong)熔(rong)煉(lian)堿(jian)性(xing)(xing)焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)進(jin)行(xing)堆焊(han)(han)，合金元素(su)的(de)過(guo)渡系數(shu)高，但堆焊(han)(han)工(gong)藝(yi)不夠理想(xiang)；用(yong)熔(rong)煉(lian)型(xing)酸(suan)性(xing)(xing)焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)，雖(sui)然堆焊(han)(han)工(gong)藝(yi)性(xing)(xing)能良好，但鉻(ge)的(de)燒(shao)損嚴重。常采(cai)用(yong)的(de)是焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)HJ260，再(zai)通(tong)過(guo)提高帶(dai)極材料化學成分中鉻(ge)、鎳(nie)含量來補償(chang)堆焊(han)(han)過(guo)程(cheng)(cheng)中鉻(ge)的(de)燒(shao)損。
2. 帶極材料和規格
在用(yong)焊(han)劑(ji)HJ260的(de)帶極(ji)(ji)(ji)埋弧堆焊(han)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中，鉻(ge)的(de)燒損比較嚴重，一(yi)般要損失質量分數為10％～15％的(de)Cr。在選(xuan)用(yong)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng)的(de)帶極(ji)(ji)(ji)材(cai)料(liao)時，要尋求碳含量低而鉻(ge)、鎳合金(jin)元素較高(gao)的(de)焊(han)接材(cai)料(liao)，其(qi)目的(de)是減少堆焊(han)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng)與基體的(de)接觸面產(chan)生(sheng)(sheng)淬硬馬(ma)氏體組織的(de)危險，從而使交界面有(you)較好(hao)的(de)塑性，還有(you)一(yi)定的(de)韌(ren)性，避免(mian)或減少過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng)與基體接觸面之間產(chan)生(sheng)(sheng)裂紋和剝離等缺陷。通常同考慮(lv)不(bu)(bu)銹復合鋼(gang)板焊(han)接時的(de)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng)一(yi)樣(yang)，要選(xuan)用(yong)超(chao)低碳高(gao)鉻(ge)、鎳的(de)帶極(ji)(ji)(ji)材(cai)料(liao)，甚至(zhi)用(yong)鎳基合金(jin)材(cai)料(liao)，例如，在Q395（16MnR）鋼(gang)基層(ceng)(ceng)同表層(ceng)(ceng)堆焊(han)06Cr18Ni11Ti不(bu)(bu)銹鋼(gang)之間的(de)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng)，采用(yong)HJ260焊(han)劑(ji)配合Cr28Ni11 鋼(gang)帶堆焊(han)，雖(sui)然(ran)有(you)焊(han)劑(ji)的(de)氧化性和母材(cai)中碳、錳等元素的(de)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)，仍可獲(huo)得較為適(shi)用(yong)的(de)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng)。不(bu)(bu)過(guo)(guo)(guo)過(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng)材(cai)料(liao)的(de)消(xiao)耗量很大，成(cheng)本(ben)問題(ti)不(bu)(bu)可忽視(shi)。
堆(dui)焊(han)表面(mian)(mian)層(ceng)帶(dai)極材(cai)料的選用：要考慮堆(dui)焊(han)過程(cheng)中鉻(ge)的燒(shao)損(sun)之后(hou)，仍具有(you)足(zu)(zu)以保證(zheng)耐蝕性所(suo)需要的化(hua)(hua)學(xue)成分(fen)(fen)。為(wei)了使(shi)堆(dui)焊(han)表面(mian)(mian)層(ceng)具有(you)符合耐酸不銹鋼06Cr18Ni11Ti的化(hua)(hua)學(xue)成分(fen)(fen)，堆(dui)焊(han)表面(mian)(mian)層(ceng)的帶(dai)極可選用牌(pai)號為(wei)H03Cr21Ni10的超(chao)低碳高鉻(ge)、鎳的焊(han)接(jie)材(cai)料。選用該材(cai)料的帶(dai)極進行的埋弧(hu)堆(dui)焊(han)，其(qi)表面(mian)(mian)層(ceng)的化(hua)(hua)學(xue)成分(fen)(fen)的質量分(fen)(fen)數(shu)（％）為(wei)：C0.08，Si 0.61，Mn 0.73，Cr 17.58， Ni 9.0， S 0.033，P 0.008，完(wan)全(quan)能滿足(zu)(zu)使(shi)用要求。
帶極(ji)的(de)(de)規格(寬x厚(hou))較(jiao)多,有(you)30mm×0.5mm、60mm×0.5mm、90mm×0.5mm及120mm×0.5mm等(deng)。要(yao)根(gen)據帶極(ji)埋(mai)弧(hu)堆(dui)焊(han)設備的(de)(de)功率和(he)被堆(dui)焊(han)面積的(de)(de)大(da)小(xiao)來選用(yong)帶極(ji)的(de)(de)規格,較(jiao)常用(yong)的(de)(de)帶極(ji)規格為60mm×0.5mm。
對于無法(fa)用(yong)帶極埋弧焊(han)(han)(han)堆焊(han)(han)(han)的部位(wei),如拐(guai)角(jiao)部位(wei)之類可用(yong)焊(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)來(lai)進行(xing)堆焊(han)(han)(han)。過渡層選用(yong)A412(E310Mo型(xing))焊(han)(han)(han)條,表(biao)面層可選用(yong)A202(E316型(xing))或A132(E347型(xing))等(deng)焊(han)(han)(han)條進行(xing)施焊(han)(han)(han),即可獲得(de)06Cr18Ni11Ti不銹鋼的性能。
二、堆焊工藝
對于待焊(han)基(ji)體的材(cai)料(liao),要(yao)預先進行超(chao)聲波檢測,不允(yun)許有超(chao)規定的缺陷存在(zai)。被(bei)堆焊(han)的基(ji)體材(cai)料(liao)表面,應在(zai)堆焊(han)前清理(li)干凈后(hou),再次檢查表面不得有微(wei)小裂紋,以保證過(guo)渡(du)層的質量和良好的外形(xing)。
如果被堆焊的(de)基體材料屬于需要焊前預(yu)熱(re)和(he)焊后熱(re)處理(li)的(de)鋼材,那么堆焊時(shi)(shi)也應(ying)采取堆焊前預(yu)熱(re)和(he)堆焊后熱(re)處理(li)的(de)相應(ying)措施,且其處理(li)熱(re)循環條件(jian)應(ying)與(yu)該(gai)材料焊接時(shi)(shi)相同(tong)。
除了過(guo)渡層外,表面層通常要堆焊兩層。第(di)一層可以厚(hou)些,為了提高堆焊層厚(hou)度(du),可采用爬坡(po)的堆焊方(fang)法(fa),厚(hou)度(du)為4~6mm;第(di)二(er)層稍薄些,采用下坡(po)的堆焊方(fang)法(fa),厚(hou)度(du)為2~4mm。
帶極(ji)埋(mai)弧堆(dui)焊時,每道(dao)焊縫之間需要相(xiang)互重(zhong)疊(die),重(zhong)疊(die)處的質(zhi)量(liang)尤為重(zhong)要。如果堆(dui)焊層(ceng)間重(zhong)疊(die)部分太(tai)少或者根本沒有重(zhong)疊(die),最容易造(zao)成夾渣和層(ceng)間縫隙,為以后產(chan)生(sheng)腐蝕或造(zao)成剝離提供通道(dao)。重(zhong)疊(die)寬度最好為6~10mm。
堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)過(guo)程的穩(wen)定、堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)表面(mian)(mian)的成(cheng)形和堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬的稀釋,很大(da)(da)程度(du)(du)(du)上取決于所(suo)選(xuan)(xuan)用的堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)參數(shu)(shu)。在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接速度(du)(du)(du)不變(bian)的條件下,加大(da)(da)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)電流(liu),熔(rong)(rong)敷(fu)速度(du)(du)(du)和熔(rong)(rong)深都隨之增(zeng)加,熔(rong)(rong)敷(fu)金(jin)(jin)屬在(zai)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬中所(suo)占(zhan)體(ti)積比例(li)加大(da)(da),因而(er)能(neng)提高過(guo)渡(du)層(ceng)的質量。而(er)加快堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)速度(du)(du)(du),使熔(rong)(rong)敷(fu)金(jin)(jin)屬在(zai)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬所(suo)占(zhan)體(ti)積比例(li)減小,則熔(rong)(rong)化基體(ti)材料(liao)在(zai)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬中所(suo)占(zhan)體(ti)積比例(li)會增(zeng)大(da)(da),使過(guo)渡(du)層(ceng)質量變(bian)差(cha)。為(wei)了提高過(guo)渡(du)層(ceng)和表面(mian)(mian)層(ceng)的堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)質量,必須嚴格控(kong)制堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)電流(liu)、堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)速度(du)(du)(du)等主要(yao)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)參數(shu)(shu)。例(li)如,選(xuan)(xuan)用帶(dai)極規格為(wei)60mm×0.5mm,采用焊(han)(han)(han)(han)劑(ji)HJ260,在(zai)MU1-1000型帶(dai)極堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)機上進(jin)行(xing)埋弧(hu)(hu)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)時(shi),電源采用直流(liu)反極性,選(xuan)(xuan)用合理的堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)參數(shu)(shu)(堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)電流(liu)650A,電弧(hu)(hu)電壓28~30V,堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)速度(du)(du)(du)7.6m/h,帶(dai)極送進(jin)速度(du)(du)(du)為(wei)51m/h),能(neng)獲得良好(hao)的堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)質量。
堆焊(han)(han)(han)層表面(mian)凸凹太大或鏟除內部缺陷后,均要(yao)進(jin)行打磨和(he)補(bu)焊(han)(han)(han),補(bu)焊(han)(han)(han)后的堆焊(han)(han)(han)表面(mian)還要(yao)打磨到與堆焊(han)(han)(han)面(mian)平齊。補(bu)焊(han)(han)(han)后的堆焊(han)(han)(han)質量不能(neng)低于(yu)堆焊(han)(han)(han)層的質量。補(bu)焊(han)(han)(han)可以用焊(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)來(lai)完成。每道(dao)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)之間重疊部分不小于(yu)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)寬度的1/3。
不論是(shi)過渡(du)層(ceng)(ceng)還(huan)(huan)是(shi)表面(mian)層(ceng)(ceng),堆(dui)焊(han)完畢均要(yao)分別對其(qi)堆(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)進(jin)行(xing)檢查,不允(yun)許存在裂紋。要(yao)通(tong)過超(chao)聲(sheng)波檢測和測厚儀來判斷(duan)堆(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)的(de)內部質量和堆(dui)焊(han)厚度(du)。如果焊(han)后需要(yao)消除(chu)應力而進(jin)行(xing)熱處(chu)理,則熱處(chu)理后還(huan)(huan)要(yao)再(zai)次進(jin)行(xing)上述檢查,以確保堆(dui)焊(han)層(ceng)(ceng)的(de)內部質量。表面(mian)層(ceng)(ceng)還(huan)(huan)需要(yao)進(jin)行(xing)晶間腐蝕評估。
