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)接(jie)時焊(han)(han)劑覆蓋(gai)著焊(han)(han)接(jie)區,防(fang)止空氣中氧、氮在施焊(han)(han)時侵入焊(han)(han)接(jie)熔池以(yi)保護(hu)焊(han)(han)縫金屬。
B. 焊(han)接渣(zha)殼覆蓋在焊(han)縫(feng)上,減慢了(le)焊(han)縫(feng)金(jin)屬的冷卻速度,改善了(le)氣(qi)體逸出(chu)條件,有助于減少氣(qi)孔。降溫后,焊(han)渣(zha)容(rong)易(yi)從焊(han)縫(feng)金(jin)屬表面剝落。
C. 焊(han)接過程中穩定(ding)電(dian)弧(hu)燃燒(shao)。
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(de)(de)分類(lei)方(fang)法有(you)許多種(zhong),如按焊劑的(de)(de)制造方(fang)法和用途分類(lei),按焊劑的(de)(de)化學成分、化學性質、顆粒結構等(deng)進行分類(lei)。
1. 按焊劑的制造方(fang)法分(fen)類(lei)
a. 熔煉焊(han)劑
將一(yi)定(ding)比例的各種配料(liao)放在(zai)爐內熔煉,然后經過水冷粒(li)化、烘干、篩(shai)選而制成的焊劑。
b. 非(fei)熔(rong)煉(lian)焊劑
根(gen)據焊(han)劑烘焙溫(wen)度(du)不同又分為粘結(jie)焊(han)劑與(yu)燒結(jie)焊(han)劑。
①. 粘(zhan)結(jie)焊劑
將一定比(bi)例的各種粉狀配(pei)料(liao)加入適量粘結劑(ji),經混合攪(jiao)拌(ban)、粒(li)化(hua)和低溫(400℃以下)烘干而制(zhi)成的焊劑(ji)(原稱陶質(zhi)焊劑(ji))。
②. 燒結焊劑
將一定比(bi)例的各種粉狀配料加人(ren)適量粘結(jie)劑,混合攪拌后經高(gao)(gao)溫(400℃~1000℃)燒(shao)結(jie)成(cheng)塊,然后粉碎、篩選(xuan)而制(zhi)成(cheng)的一種焊(han)(han)劑。燒(shao)結(jie)焊(han)(han)劑又可分為低(di)溫燒(shao)結(jie)焊(han)(han)劑(燒(shao)結(jie)溫度(du)一般為300℃~500℃)和高(gao)(gao)溫燒(shao)結(jie)焊(han)(han)劑(燒(shao)結(jie)溫度(du)一般高(gao)(gao)于700℃),前者可滲加合金,后者則只(zhi)有(you)造渣保護作用。
2. 按(an)焊劑的化(hua)學成分分類(lei)
a. 按氧(yang)化物性(xing)質分為酸性(xing)焊劑、中(zhong)性(xing)焊劑和堿性(xing)焊劑;
b. 按(an)二氧化硫含(han)量分為高硅焊(han)(han)劑(ji)、中(zhong)硅焊(han)(han)劑(ji)和低硅焊(han)(han)劑(ji);
c. 按氧化錳(meng)(meng)含量(liang)分為高(gao)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. 錳焊劑中的(de)氧(yang)化錳是混(hun)入(ru)的(de)雜質,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(de)化學性質分類
a. 氧化性焊劑
焊(han)劑(ji)對母材(cai)有(you)較強的(de)氧化作(zuo)用。氧化性焊(han)劑(ji)可(ke)分為兩種類型:一種是(shi)含有(you)大量SiO、MnO的(de)焊(han)劑(ji),另一種是(shi)含有(you)FeO較多的(de)焊(han)劑(ji)。
b. 弱氧化性(xing)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(er)、熔煉焊劑
熔煉焊劑(ji)(ji)仍是(shi)(shi)我國不(bu)銹鋼埋弧焊用(yong)的主(zhu)要焊劑(ji)(ji),它是(shi)(shi)將原料按比例混(hun)合后(hou),經(jing)高溫加熱到1300℃以上,使(shi)其熔化煉制(zhi)均勻后(hou),逐漸倒(dao)入冷卻水中凝固和實(shi)現(xian)顆(ke)粒(li)(li)化,再(zai)經(jing)過烘干(gan)(有的需進一步粉碎)、過篩成所(suo)需要規格的顆(ke)粒(li)(li)。
我國熔煉(lian)焊(han)劑的牌號用字(zi)母(mu)“HJ”和三位數(shu)字(zi)表示(shi)。“HJ”表示(shi)埋(mai)弧焊用(yong)熔煉(lian)焊劑;其后第(di)一、第(di)二位數字表示焊劑類(lei)型,分別代表MnO、SiO2及(ji)CaF2的含量,詳見表(biao)3-19; 第三(san)位數字表(biao)示(shi)相同(tong)類型中的不(bu)同(tong)編號,按(an)0,1,2 ... 9 順(shun)序排列。熔煉焊劑的牌號舉例如下:

三(san)、燒結焊劑
制造燒(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)焊劑(ji)(ji)所(suo)采用(yong)的原材料與制造焊條所(suo)采用(yong)的藥皮原料相(xiang)接近,對成(cheng)分和顆粒(li)大(da)小均(jun)有嚴格要求。按照給(gei)定的比例(li)配料后先(xian)進(jin)(jin)(jin)行干混合(he),然后加入(ru)粘結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)劑(ji)(ji)(水玻璃)進(jin)(jin)(jin)行濕(shi)混合(he),混合(he)均(jun)勻(yun)后進(jin)(jin)(jin)入(ru)造粒(li)機加工成(cheng)顆粒(li)狀(zhuang),然后將顆粒(li)狀(zhuang)焊劑(ji)(ji)進(jin)(jin)(jin)行150℃~200℃溫(wen)度的固化、干燥,最(zui)后送入(ru)燒(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)爐內進(jin)(jin)(jin)行燒(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)。經400℃~500℃燒(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)后成(cheng)為低溫(wen)燒(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)焊劑(ji)(ji),經700℃~1000℃燒(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)后為高溫(wen)燒(shao)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)焊劑(ji)(ji)。
燒結(jie)焊劑(ji)制造工藝簡單,不要復雜的熔煉(lian)設備,與(yu)熔煉(lian)焊劑(ji)相比(bi)有下列特點:
1. 該焊劑無需用電弧爐熔煉,避免了(le)石墨混(hun)人焊劑中(zhong)(zhong),去除了(le)向焊縫金屬中(zhong)(zhong)增碳的(de)可能性;
2. 焊縫(feng)金(jin)屬合金(jin)元素燒損少,且在焊劑中滲人合金(jin)元素還有利于向焊縫(feng)金(jin)屬過渡,以提(ti)高焊縫(feng)金(jin)屬的耐腐蝕性能和低溫韌性;
3. 焊接工(gong)藝性較好,沒有像采用熔煉焊劑(ji)施(shi)焊時那樣在(zai)焊縫兩邊(bian)粘渣嚴重和脫渣性差(cha)的(de)現象。
我國燒結焊(han)劑(ji)(ji)(ji)的牌號(hao)以字(zi)母“SJ”和三(san)位(wei)數(shu)字(zi)表示(shi)。其中,“SJ”表示(shi)埋弧(hu)焊(han)用燒結焊(han)劑(ji)(ji)(ji);其后第(di)(di)一(yi)位(wei)數(shu)字(zi)表示(shi)焊(han)劑(ji)(ji)(ji)熔渣渣系(xi)(表3-20);第(di)(di)二(er)、第(di)(di)三(san)位(wei)數(shu)字(zi)表示(shi)同一(yi)渣系(xi)類型(xing)焊(han)劑(ji)(ji)(ji)的不同編號(hao),按01,02···09順序排列。熔煉焊(han)劑(ji)(ji)(ji)的牌號(hao)舉例如(ru)下(xia):


四、粘結焊劑
粘(zhan)結焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)是把粉末原(yuan)料進行混合后(hou)加入(ru)水玻璃,濕混均勻后(hou)造粒,在(zai)較低(di)溫度(du)(du)(du)(300℃~400℃)下干(gan)燥(zao)制成;也可以先烘干(gan),再粉碎成所需(xu)的(de)粒度(du)(du)(du)。這種焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)與熔煉焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)及燒結焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)相比,具有多孔性(xing)。容易吸濕,焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)顆(ke)粒強度(du)(du)(du)差(cha),但其制造簡單,原(yuan)料選擇比較方(fang)便(bian),能將合金(jin)(jin)元素任意(yi)地(di)添加到(dao)焊(han)(han)劑(ji)(ji)(ji)中去(qu),使焊(han)(han)縫金(jin)(jin)屬得到(dao)所需(xu)的(de)合金(jin)(jin)元素。
使用這種焊(han)(han)劑時,要考慮到(dao)焊(han)(han)劑強度低、易(yi)碎成粉末、且(qie)吸濕性強等特點,要及時采(cai)取烘(hong)干(gan)、保(bao)持干(gan)燥及篩(shai)去過(guo)細粉未等措施來(lai)保(bao)證(zheng)焊(han)(han)劑質量,提(ti)高焊(han)(han)接過(guo)程(cheng)的穩定性。
五、埋弧(hu)焊(han)用不銹鋼焊(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(xiu)鋼焊(han)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)劑型號編制方法為(wei):字(zi)母“F”表(biao)(biao)示(shi)焊(han)劑;“F”后(hou)面的(de)(de)(de)數字(zi)表(biao)(biao)示(shi)熔敷(fu)金(jin)屬(shu)種類代號,如有特(te)殊(shu)要求的(de)(de)(de)化學(xue)成(cheng)分,該(gai)化學(xue)成(cheng)分用元素(su)符號表(biao)(biao)示(shi),放(fang)在數字(zi)的(de)(de)(de)后(hou)面;“-”后(hou)面表(biao)(biao)示(shi)焊(han)絲(si)的(de)(de)(de)牌(pai)號,焊(han)絲(si)的(de)(de)(de)牌(pai)號執行 YB/T 5092-1996。
六、不(bu)銹鋼(gang)埋弧焊(han)焊(han)絲與(yu)焊(han)劑的匹(pi)配
埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)時(shi),焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)化(hua)學(xue)成分(fen)和性能除了由焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲決定之外(wai),還會受(shou)到所(suo)使用焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)的影響。為了得到理想的焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)化(hua)學(xue)成分(fen),可(ke)以通過(guo)同一種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)與(yu)幾(ji)種(zhong)不(bu)(bu)同成分(fen)的焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲配合(he)來(lai)實現;也可(ke)以通過(guo)用同一種(zhong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲與(yu)幾(ji)種(zhong)不(bu)(bu)同成分(fen)的焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)配合(he)來(lai)實現。另外(wai),埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)電流大,熔(rong)深(shen)大,母(mu)(mu)材(cai)(cai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)融合(he)比(bi)高,故母(mu)(mu)材(cai)(cai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)對焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)成分(fen)也有影響。所(suo)以對埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)用焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲的選擇,既要考(kao)慮焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)成分(fen)的影響,又要考(kao)慮母(mu)(mu)材(cai)(cai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的影響。有關不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲、焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)與(yu)所(suo)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)鋼(gang)種(zhong)的匹配見表3-21,沉淀(dian)硬化(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)埋(mai)(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲、焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)(ji)與(yu)所(suo)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)鋼(gang)種(zhong)的匹配見表3-22。
完整的焊絲-焊劑型(xing)號(hao)舉例(li)如下:


七、對焊劑工藝性(xing)能(neng)及質量的(de)要求
為保證焊(han)接質量,對(dui)焊(han)劑的(de)基本要求是:
(1) . 焊(han)劑應(ying)具有良好(hao)的(de)(de)冶(ye)金性能(neng),焊(han)接時配以(yi)(yi)適(shi)當(dang)的(de)(de)焊(han)絲和合理(li)的(de)(de)焊(han)接工藝(yi),焊(han)縫金屬應(ying)能(neng)得到適(shi)宜的(de)(de)化學(xue)成分(fen)與良好(hao)的(de)(de)力學(xue)性能(neng)(與母(mu)材相應(ying)的(de)(de)強(qiang)度(du)和較高的(de)(de)塑性、韌(ren)性)以(yi)(yi)及較強(qiang)的(de)(de)抗冷(leng)裂(lie)紋和熱裂(lie)紋的(de)(de)能(neng)力。
(2). 焊(han)(han)劑應具有良好(hao)工藝(yi)特性,電弧(hu)燃燒穩定(ding),熔(rong)渣(zha)具有適宜(yi)的熔(rong)點、黏(nian)度和(he)表(biao)面張(zhang)力;焊(han)(han)道(dao)間及(ji)(ji)焊(han)(han)道(dao)與母(mu)材間充分熔(rong)合,過渡平滑沒有明顯咬邊,脫渣(zha)容易,焊(han)(han)縫成(cheng)型良好(hao)以及(ji)(ji)焊(han)(han)接過程中產生的有害氣體少。
(3). 焊劑要(yao)有一定的顆粒度,并且應有一定的顆粒強度,以便多次使用。
焊(han)劑的(de)顆(ke)粒(li)(li)(li)度(du)分為兩種(zhong),普通顆(ke)粒(li)(li)(li)度(du)為:2.5mm~0.45mm(8目(mu)~40目(mu)),用(yong)于(yu)普通埋弧焊(han)和電渣(zha)焊(han)。細(xi)顆(ke)粒(li)(li)(li)度(du)焊(han)劑粒(li)(li)(li)度(du)為:1.5mm~0.28mm(14目(mu)~60目(mu)),適用(yong)于(yu)半自(zi)動或細(xi)絲理弧焊(han);并規定(ding)粒(li)(li)(li)度(du)60目(mu)以(yi)下的(de)細(xi)顆(ke)粒(li)(li)(li)不大于(yu)5%,規定(ding)14目(mu)以(yi)上(shang)的(de)粗顆(ke)粒(li)(li)(li)不大于(yu)2%。
(4). 焊劑應有較低的含(han)水(shui)量和良(liang)好(hao)的抗(kang)潮性。出(chu)廠焊劑含(han)水(shui)量的質量分數不(bu)得大(da)于0.1%;焊劑在溫度25℃、相對濕度70%的環境條(tiao)件下,放置24小(xiao)時其吸潮率(lv)應不(bu)大(da)于0.15%。
(5). 焊(han)劑機械夾雜物(碳粒、生料、鐵合金凝珠(zhu)及其他雜質)的含量不得大于(yu)焊(han)劑質量分數的0.03%。
(6). 焊劑應有較低的硫、磷(lin)含量,一般為 S: ≤0.06%,P: ≤0.08%.
(7). 焊劑對(dui)硫、磷、鐵銹、油及其他雜質的(de)敏感(gan)性要小,以(yi)保證焊縫中(zhong)不產生裂紋和(he)氣(qi)孔等(deng)缺陷。
八(ba)、焊劑的使用及保管
埋弧焊用(yong)焊劑不(bu)能受潮、污染(ran)及摻入(ru)雜(za)物,并應保持其顆(ke)粒度(du)。
焊(han)劑的使用及保管應注意(yi)以下(xia)事項:
(1) . 熔(rong)(rong)煉焊劑(ji)不吸潮(chao),因(yin)此,可簡化(hua)其包裝、運輸與(yu)儲(chu)藏等過(guo)(guo)程(cheng)。非(fei)熔(rong)(rong)煉焊劑(ji)極易(yi)吸水,這(zhe)是引起焊縫金屬產生氣孔和氫裂紋的(de)(de)主要原因(yin)。因(yin)此,出廠前經烘干的(de)(de)焊劑(ji)應(ying)裝在(zai)防(fang)潮(chao)容器內并密封(feng),運輸過(guo)(guo)程(cheng)應(ying)防(fang)止容器破損(sun)。
各種焊劑應存放(fang)在(zai)(zai)干(gan)燥的庫房內(nei),室(shi)溫(wen)5℃~50℃,不能放(fang)在(zai)(zai)高溫(wen)、高濕(shi)環境中(zhong)。
(2). 焊劑的顆粒度小(xiao)于0.1mm時,粉塵大(da),影響環(huan)境衛生,不能(neng)使用;大(da)于2.5mm時,不能(neng)很好地隔絕(jue)空氣,以保護焊縫金屬,而且對合(he)金元素過(guo)渡也會產(chan)生不良影響。因此(ci),在儲(chu)運和回(hui)收焊劑時,應防(fang)止焊劑結塊和粉化,以防(fang)止焊劑對焊接(jie)過(guo)程的不利影響。
(3). 焊(han)劑(ji)(ji)烘(hong)干參數:焊(han)劑(ji)(ji)使(shi)用前,應按(an)產(chan)品說明書所(suo)規定的溫度(du)(du)、時(shi)間進(jin)行烘(hong)干。熔煉焊(han)劑(ji)(ji)通常在(zai)250℃~300℃烘(hong)干2小時(shi);燒結焊(han)劑(ji)(ji)通常在(zai)300℃~400℃烘(hong)干2小時(shi)。烘(hong)干時(shi),焊(han)劑(ji)(ji)應散放,厚度(du)(du)不(bu)趟(tang)過(guo)5mm。
(4). 熔煉型焊劑回收(shou)使用時,應(ying)經(jing)過(guo)粗、細(xi)篩子(zi)過(guo)篩,并隨時添加新(xin)焊劑,經(jing)充分攪(jiao)拌均(jun)勻(yun)后再使用。

