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(shou)堆焊的(de)基(ji)體(ti)材(cai)料(liao)(liao)(liao)是(shi)在設計產品已經確定了的(de)，選擇基(ji)體(ti)材(cai)料(liao)(liao)(liao)主要(yao)考慮(lv)強(qiang)度(du)要(yao)求和工作環境溫度(du)以(yi)及是(shi)否臨氫等(deng)，當然(ran)也要(yao)考慮(lv)該材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)焊接(jie)性。通常(chang)選用(yong)碳含量較低的(de)Q395（16Mn）、20G和20MnMoNb等(deng)鋼(gang)種(zhong)作為(wei)基(ji)體(ti)材(cai)料(liao)(liao)(liao)。高溫臨氫則(ze)采用(yong)10Cr2Mo1、2.25CrlMo和10CrMo910等(deng)鋼(gang)種(zhong)材(cai)料(liao)(liao)(liao)。
一、帶極焊接材料的選擇
帶極(ji)作(zuo)為基體材料(liao)埋弧(hu)堆焊(han)時，所選(xuan)用(yong)的(de)(de)材料(liao)包括帶極(ji)材料(liao)和焊(han)劑，兩者(zhe)相配(pei)合才(cai)能獲得符(fu)合要求(qiu)的(de)(de)化學(xue)成分和金屬組織及性能良(liang)好的(de)(de)堆焊(han)層(ceng)。
1. 焊劑(ji)
對(dui)化(hua)工(gong)設備進行大面(mian)積堆(dui)焊(han)(han)(han)時，對(dui)焊(han)(han)(han)劑要求(qiu)非常嚴(yan)格，其中要求(qiu)焊(han)(han)(han)劑能(neng)(neng)保證堆(dui)焊(han)(han)(han)過(guo)程長時間連續穩定。目(mu)前國內尚(shang)無專(zhuan)門的(de)(de)(de)帶極(ji)堆(dui)焊(han)(han)(han)埋弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)劑，多用(yong)埋弧焊(han)(han)(han)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)劑代替(ti)。用(yong)熔煉堿性(xing)焊(han)(han)(han)劑進行堆(dui)焊(han)(han)(han)，合(he)金元素的(de)(de)(de)過(guo)渡系數高，但堆(dui)焊(han)(han)(han)工(gong)藝不夠理想；用(yong)熔煉型酸性(xing)焊(han)(han)(han)劑，雖然堆(dui)焊(han)(han)(han)工(gong)藝性(xing)能(neng)(neng)良好，但鉻(ge)的(de)(de)(de)燒損嚴(yan)重。常采用(yong)的(de)(de)(de)是焊(han)(han)(han)劑HJ260，再通過(guo)提高帶極(ji)材(cai)料(liao)化(hua)學成分中鉻(ge)、鎳含量來補(bu)償堆(dui)焊(han)(han)(han)過(guo)程中鉻(ge)的(de)(de)(de)燒損。
2. 帶極材(cai)料(liao)和規格
在用焊(han)劑HJ260的(de)(de)(de)(de)帶(dai)極埋弧堆(dui)(dui)焊(han)過(guo)程(cheng)中，鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)燒損比較嚴重(zhong)，一(yi)般要損失質量(liang)分(fen)數為10％～15％的(de)(de)(de)(de)Cr。在選(xuan)(xuan)用過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)帶(dai)極材(cai)料時(shi)，要尋求碳含量(liang)低而鉻(ge)、鎳(nie)合(he)(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)較高的(de)(de)(de)(de)焊(han)接材(cai)料，其目的(de)(de)(de)(de)是減少堆(dui)(dui)焊(han)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與基(ji)體的(de)(de)(de)(de)接觸(chu)面(mian)(mian)產生淬硬(ying)馬氏體組織的(de)(de)(de)(de)危險，從而使交界面(mian)(mian)有(you)較好的(de)(de)(de)(de)塑(su)性(xing)，還(huan)有(you)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)韌性(xing)，避(bi)免(mian)或減少過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與基(ji)體接觸(chu)面(mian)(mian)之間(jian)產生裂(lie)紋和剝離等(deng)缺陷。通(tong)常同考慮不(bu)銹(xiu)復合(he)(he)鋼(gang)板焊(han)接時(shi)的(de)(de)(de)(de)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)一(yi)樣(yang)，要選(xuan)(xuan)用超低碳高鉻(ge)、鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)帶(dai)極材(cai)料，甚(shen)至用鎳(nie)基(ji)合(he)(he)金(jin)材(cai)料，例如(ru)，在Q395（16MnR）鋼(gang)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)同表(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)堆(dui)(dui)焊(han)06Cr18Ni11Ti不(bu)銹(xiu)鋼(gang)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，采用HJ260焊(han)劑配合(he)(he)Cr28Ni11 鋼(gang)帶(dai)堆(dui)(dui)焊(han)，雖然有(you)焊(han)劑的(de)(de)(de)(de)氧化性(xing)和母材(cai)中碳、錳等(deng)元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)過(guo)渡(du)，仍可獲得較為適用的(de)(de)(de)(de)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。不(bu)過(guo)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)消耗量(liang)很大，成本問題不(bu)可忽視。
堆(dui)(dui)焊(han)(han)表面(mian)層帶極(ji)(ji)材(cai)料的(de)(de)選(xuan)用：要(yao)考慮堆(dui)(dui)焊(han)(han)過(guo)程中鉻的(de)(de)燒損之后，仍具(ju)有足以(yi)保證(zheng)耐蝕性所需要(yao)的(de)(de)化學成(cheng)分(fen)。為(wei)了使(shi)堆(dui)(dui)焊(han)(han)表面(mian)層具(ju)有符合耐酸不銹鋼06Cr18Ni11Ti的(de)(de)化學成(cheng)分(fen)，堆(dui)(dui)焊(han)(han)表面(mian)層的(de)(de)帶極(ji)(ji)可選(xuan)用牌號為(wei)H03Cr21Ni10的(de)(de)超低碳高鉻、鎳的(de)(de)焊(han)(han)接材(cai)料。選(xuan)用該(gai)材(cai)料的(de)(de)帶極(ji)(ji)進(jin)行的(de)(de)埋弧堆(dui)(dui)焊(han)(han)，其表面(mian)層的(de)(de)化學成(cheng)分(fen)的(de)(de)質量(liang)分(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，完全能滿足使(shi)用要(yao)求。
帶(dai)極(ji)的(de)規格(寬x厚)較(jiao)多(duo),有30mm×0.5mm、60mm×0.5mm、90mm×0.5mm及120mm×0.5mm等。要(yao)根據帶(dai)極(ji)埋弧堆焊(han)設備(bei)的(de)功(gong)率(lv)和(he)被堆焊(han)面積的(de)大(da)小來選用(yong)帶(dai)極(ji)的(de)規格,較(jiao)常用(yong)的(de)帶(dai)極(ji)規格為(wei)60mm×0.5mm。
對于無法用(yong)帶極埋弧(hu)(hu)焊(han)(han)堆(dui)焊(han)(han)的部(bu)(bu)位,如(ru)拐(guai)角部(bu)(bu)位之類可(ke)用(yong)焊(han)(han)條(tiao)電弧(hu)(hu)焊(han)(han)來進行(xing)堆(dui)焊(han)(han)。過渡(du)層選用(yong)A412(E310Mo型(xing)(xing))焊(han)(han)條(tiao),表(biao)面層可(ke)選用(yong)A202(E316型(xing)(xing))或(huo)A132(E347型(xing)(xing))等焊(han)(han)條(tiao)進行(xing)施(shi)焊(han)(han),即可(ke)獲得06Cr18Ni11Ti不銹鋼(gang)的性能。
二、堆焊工藝
對(dui)于待焊基體的(de)材料,要預先進(jin)行超聲(sheng)波檢測,不允許有超規定的(de)缺陷存在。被堆焊的(de)基體材料表面,應在堆焊前清(qing)理干凈后(hou),再次檢查表面不得有微小裂紋,以保(bao)證過渡層的(de)質量和良好的(de)外形。
如果被堆焊(han)的基體材(cai)料屬于(yu)需要焊(han)前(qian)預熱(re)和焊(han)后(hou)熱(re)處理(li)的鋼材(cai),那么堆焊(han)時(shi)也應采(cai)取(qu)堆焊(han)前(qian)預熱(re)和堆焊(han)后(hou)熱(re)處理(li)的相應措施,且其(qi)處理(li)熱(re)循環條(tiao)件應與該材(cai)料焊(han)接時(shi)相同(tong)。
除(chu)了過渡層(ceng)(ceng)外(wai),表面層(ceng)(ceng)通常要堆焊兩層(ceng)(ceng)。第(di)一層(ceng)(ceng)可以厚(hou)些,為了提高堆焊層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du),可采(cai)用爬(pa)坡(po)(po)的(de)堆焊方(fang)法(fa),厚(hou)度(du)為4~6mm;第(di)二層(ceng)(ceng)稍(shao)薄些,采(cai)用下坡(po)(po)的(de)堆焊方(fang)法(fa),厚(hou)度(du)為2~4mm。
帶極埋(mai)弧堆焊(han)(han)時,每(mei)道(dao)焊(han)(han)縫(feng)之間需要相互(hu)重疊(die)(die),重疊(die)(die)處的質量尤為重要。如果堆焊(han)(han)層(ceng)間重疊(die)(die)部分(fen)太少或(huo)者根(gen)本沒有重疊(die)(die),最容易造(zao)成夾渣和層(ceng)間縫(feng)隙,為以后產生腐蝕(shi)或(huo)造(zao)成剝離提供通道(dao)。重疊(die)(die)寬度最好為6~10mm。
堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)過程的(de)(de)穩定(ding)、堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)層(ceng)表(biao)(biao)面的(de)(de)成(cheng)形和(he)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)稀(xi)釋,很大(da)程度(du)上取決于(yu)所選(xuan)用(yong)(yong)的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)參(can)(can)數。在(zai)(zai)(zai)焊(han)(han)(han)接速(su)度(du)不變的(de)(de)條(tiao)件下,加(jia)大(da)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)電(dian)(dian)(dian)流(liu),熔(rong)敷速(su)度(du)和(he)熔(rong)深都(dou)隨之增(zeng)加(jia),熔(rong)敷金(jin)(jin)(jin)屬(shu)在(zai)(zai)(zai)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)所占(zhan)體積(ji)比(bi)(bi)例加(jia)大(da),因(yin)而(er)能(neng)提高(gao)過渡層(ceng)的(de)(de)質量。而(er)加(jia)快堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)速(su)度(du),使熔(rong)敷金(jin)(jin)(jin)屬(shu)在(zai)(zai)(zai)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)所占(zhan)體積(ji)比(bi)(bi)例減小,則熔(rong)化基體材料在(zai)(zai)(zai)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)中(zhong)所占(zhan)體積(ji)比(bi)(bi)例會增(zeng)大(da),使過渡層(ceng)質量變差。為了提高(gao)過渡層(ceng)和(he)表(biao)(biao)面層(ceng)的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)質量,必須嚴格(ge)控制(zhi)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)電(dian)(dian)(dian)流(liu)、堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)速(su)度(du)等主要堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)參(can)(can)數。例如(ru),選(xuan)用(yong)(yong)帶極(ji)規格(ge)為60mm×0.5mm,采(cai)用(yong)(yong)焊(han)(han)(han)劑HJ260,在(zai)(zai)(zai)MU1-1000型帶極(ji)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)機上進行埋弧堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)時(shi),電(dian)(dian)(dian)源采(cai)用(yong)(yong)直(zhi)流(liu)反極(ji)性,選(xuan)用(yong)(yong)合理的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)參(can)(can)數(堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)電(dian)(dian)(dian)流(liu)650A,電(dian)(dian)(dian)弧電(dian)(dian)(dian)壓28~30V,堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)速(su)度(du)7.6m/h,帶極(ji)送進速(su)度(du)為51m/h),能(neng)獲(huo)得良好的(de)(de)堆(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)質量。
堆(dui)焊(han)(han)層表(biao)面凸凹太(tai)大或鏟除內部(bu)(bu)缺(que)陷后,均要進行打磨和(he)補(bu)焊(han)(han),補(bu)焊(han)(han)后的堆(dui)焊(han)(han)表(biao)面還要打磨到與堆(dui)焊(han)(han)面平齊。補(bu)焊(han)(han)后的堆(dui)焊(han)(han)質(zhi)量不能低(di)于堆(dui)焊(han)(han)層的質(zhi)量。補(bu)焊(han)(han)可以用焊(han)(han)條電(dian)弧(hu)焊(han)(han)來完成。每道焊(han)(han)縫之(zhi)間重疊部(bu)(bu)分不小于焊(han)(han)縫寬(kuan)度的1/3。
不(bu)(bu)論(lun)是過渡(du)層還是表(biao)面(mian)層,堆焊(han)(han)完(wan)畢均要(yao)分別對其(qi)堆焊(han)(han)層進(jin)行(xing)檢查,不(bu)(bu)允許(xu)存在(zai)裂紋。要(yao)通(tong)過超聲波檢測和測厚儀來判斷(duan)堆焊(han)(han)層的(de)內部質(zhi)量和堆焊(han)(han)厚度。如果焊(han)(han)后需要(yao)消除應(ying)力而(er)進(jin)行(xing)熱處(chu)理,則熱處(chu)理后還要(yao)再次(ci)進(jin)行(xing)上(shang)述檢查,以確保堆焊(han)(han)層的(de)內部質(zhi)量。表(biao)面(mian)層還需要(yao)進(jin)行(xing)晶間(jian)腐蝕評估。
