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)接時焊(han)(han)劑(ji)覆蓋著焊(han)(han)接區,防止空氣中氧、氮在施焊(han)(han)時侵入焊(han)(han)接熔池以保護焊(han)(han)縫金(jin)屬。
B. 焊(han)(han)接渣殼覆蓋(gai)在焊(han)(han)縫上,減慢了(le)焊(han)(han)縫金屬(shu)的(de)冷卻(que)速度,改善了(le)氣(qi)體(ti)逸出條件(jian),有(you)助于減少氣(qi)孔。降溫后,焊(han)(han)渣容易從焊(han)(han)縫金屬(shu)表面剝落。
C. 焊(han)接過(guo)程(cheng)中穩(wen)定電弧燃燒。
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(xiu)鋼(gang)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)分(fen)類(lei)方法(fa)有(you)許多種,如按焊劑的(de)制造方法(fa)和(he)用(yong)途分(fen)類(lei),按焊劑的(de)化學成分(fen)、化學性質、顆粒結構等進行分(fen)類(lei)。
1. 按(an)焊劑的制造(zao)方(fang)法分類
a. 熔煉焊劑
將一(yi)定比例的各種配(pei)料放(fang)在爐內熔煉,然后(hou)經過水冷(leng)粒化、烘干、篩選而(er)制成的焊劑。
b. 非(fei)熔煉(lian)焊劑
根據焊劑烘(hong)焙溫度不同(tong)又分為粘結(jie)焊劑與燒結(jie)焊劑。
①. 粘結焊劑
將一定比例的各種粉狀(zhuang)配料加(jia)入適量粘結劑,經混(hun)合攪拌(ban)、粒(li)化(hua)和低溫(wen)(400℃以下)烘干而制成的焊劑(原(yuan)稱(cheng)陶(tao)質焊劑)。
②. 燒結焊劑
將一定(ding)比例的各種粉狀配(pei)料(liao)加人適量粘結(jie)劑,混合攪(jiao)拌后經高(gao)溫(wen)(400℃~1000℃)燒(shao)(shao)結(jie)成塊,然后粉碎、篩選而制成的一種焊(han)劑。燒(shao)(shao)結(jie)焊(han)劑又可分為低(di)溫(wen)燒(shao)(shao)結(jie)焊(han)劑(燒(shao)(shao)結(jie)溫(wen)度一般為300℃~500℃)和高(gao)溫(wen)燒(shao)(shao)結(jie)焊(han)劑(燒(shao)(shao)結(jie)溫(wen)度一般高(gao)于700℃),前(qian)者可滲加合金,后者則只有造渣保護作用。
2. 按焊(han)劑的化學成(cheng)分分類
a. 按(an)氧化物(wu)性(xing)質分為酸(suan)性(xing)焊劑、中性(xing)焊劑和堿性(xing)焊劑;
b. 按二(er)氧化硫含量分(fen)為高硅(gui)焊(han)劑(ji)、中硅(gui)焊(han)劑(ji)和(he)低(di)硅(gui)焊(han)劑(ji);
c. 按氧化錳(meng)含量分為高錳(meng)焊(han)劑(ji)、中錳(meng)焊(han)劑(ji)、低錳(meng)焊(han)劑(ji)和無(wu)錳(meng)焊(han)劑(ji)。無(wu)
d. 錳焊劑中的(de)氧化錳是混入的(de)雜質,一般應小于(yu)2%;
e. 按CaF2含量分為高氟焊劑、中氟焊劑和低氟焊劑。
3. 按焊(han)劑的化學性(xing)質(zhi)分類
a. 氧化性焊劑(ji)
焊(han)(han)劑(ji)對母材有(you)較(jiao)強的氧(yang)化作用。氧(yang)化性焊(han)(han)劑(ji)可分為兩種類型:一(yi)種是含有(you)大量SiO、MnO的焊(han)(han)劑(ji),另一(yi)種是含有(you)FeO較(jiao)多(duo)的焊(han)(han)劑(ji)。
b. 弱氧化性(xing)焊劑
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(han)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(er)、熔(rong)煉焊劑
熔(rong)煉(lian)焊(han)(han)劑仍是(shi)我國不銹鋼埋弧焊(han)(han)用的主(zhu)要焊(han)(han)劑,它是(shi)將原料按比例混合后,經高溫加(jia)熱到(dao)1300℃以上,使其熔(rong)化煉(lian)制均勻后,逐漸倒(dao)入冷卻水中凝固(gu)和實現顆(ke)粒(li)(li)化,再經過(guo)烘(hong)干(有的需進一步粉(fen)碎)、過(guo)篩成所需要規格的顆(ke)粒(li)(li)。
我(wo)國熔煉焊(han)劑的牌號用字(zi)母“HJ”和三位數字(zi)表示。“HJ”表示埋弧焊(han)用熔煉焊(han)劑(ji);其后第(di)一、第(di)二(er)位數字表(biao)示焊(han)劑(ji)類型,分(fen)別代表(biao)MnO、SiO2及CaF2的(de)含量,詳見表(biao)3-19; 第三位數(shu)字(zi)表(biao)示相同(tong)類型中的(de)不同(tong)編(bian)號,按0,1,2 ... 9 順序排列(lie)。熔煉焊劑的(de)牌號舉例如下(xia):

三、燒結焊劑
制(zhi)造(zao)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)焊劑所(suo)采用(yong)的原(yuan)材(cai)料與(yu)制(zhi)造(zao)焊條所(suo)采用(yong)的藥(yao)皮原(yuan)料相接(jie)近,對成分和顆(ke)(ke)粒(li)(li)大小均有嚴(yan)格要求。按(an)照(zhao)給定的比例(li)配料后先進行干(gan)混合,然后加(jia)入(ru)粘結(jie)(jie)劑(水玻璃)進行濕混合,混合均勻(yun)后進入(ru)造(zao)粒(li)(li)機加(jia)工(gong)成顆(ke)(ke)粒(li)(li)狀(zhuang),然后將顆(ke)(ke)粒(li)(li)狀(zhuang)焊劑進行150℃~200℃溫(wen)度的固化、干(gan)燥,最后送入(ru)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)爐內進行燒(shao)(shao)結(jie)(jie)。經400℃~500℃燒(shao)(shao)結(jie)(jie)后成為低溫(wen)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)焊劑,經700℃~1000℃燒(shao)(shao)結(jie)(jie)后為高溫(wen)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)焊劑。
燒結焊(han)劑制造工藝(yi)簡單,不要復雜的熔(rong)(rong)煉設備,與(yu)熔(rong)(rong)煉焊(han)劑相比有下列特點:
1. 該焊劑無需(xu)用電(dian)弧爐(lu)熔煉(lian),避(bi)免了(le)石(shi)墨混人(ren)焊劑中(zhong),去除(chu)了(le)向焊縫金屬中(zhong)增碳的可能性;
2. 焊(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)合(he)(he)金元素燒(shao)損少,且在焊(han)劑(ji)中滲人合(he)(he)金元素還有利于向焊(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)過渡(du),以提高焊(han)縫(feng)(feng)金屬(shu)的(de)耐腐蝕性(xing)能和低(di)溫韌性(xing);
3. 焊(han)(han)接工藝性較好,沒有像采用熔煉焊(han)(han)劑施焊(han)(han)時那樣在(zai)焊(han)(han)縫兩邊粘渣嚴重和脫渣性差的現象。
我國燒(shao)結焊(han)劑(ji)的(de)牌(pai)號(hao)(hao)以字母“SJ”和三(san)位(wei)數字表(biao)(biao)(biao)示。其中,“SJ”表(biao)(biao)(biao)示埋弧焊(han)用燒(shao)結焊(han)劑(ji);其后第一位(wei)數字表(biao)(biao)(biao)示焊(han)劑(ji)熔渣(zha)渣(zha)系(表(biao)(biao)(biao)3-20);第二、第三(san)位(wei)數字表(biao)(biao)(biao)示同一渣(zha)系類型焊(han)劑(ji)的(de)不同編號(hao)(hao),按01,02···09順序排列。熔煉焊(han)劑(ji)的(de)牌(pai)號(hao)(hao)舉例如下:


四、粘結焊劑
粘(zhan)結焊劑(ji)(ji)是把粉末原料進行混合(he)后(hou)加入(ru)水玻璃,濕(shi)混均勻后(hou)造粒(li),在較(jiao)低溫度(du)(300℃~400℃)下干燥制成;也可以(yi)先烘干,再粉碎成所需的粒(li)度(du)。這種焊劑(ji)(ji)與熔(rong)煉焊劑(ji)(ji)及燒結焊劑(ji)(ji)相比,具有(you)多孔性(xing)。容易(yi)吸濕(shi),焊劑(ji)(ji)顆粒(li)強度(du)差,但其(qi)制造簡單,原料選擇比較(jiao)方便,能將合(he)金元(yuan)(yuan)素(su)任意地(di)添(tian)加到(dao)焊劑(ji)(ji)中去,使(shi)焊縫(feng)金屬得到(dao)所需的合(he)金元(yuan)(yuan)素(su)。
使用(yong)這種焊劑(ji)時(shi),要考慮到焊劑(ji)強度低、易碎成粉末、且吸濕性強等特(te)點,要及時(shi)采取烘(hong)干(gan)、保(bao)持干(gan)燥及篩去過細粉未等措施來保(bao)證焊劑(ji)質(zhi)量(liang),提高(gao)焊接(jie)過程的穩(wen)定性。
五、埋弧(hu)焊用(yong)不(bu)銹鋼焊絲、焊劑的型(xing)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(gang)焊(han)絲(si)和焊(han)劑型(xing)號(hao)編制方法(fa)為(wei):字(zi)(zi)母“F”表(biao)示(shi)焊(han)劑;“F”后面(mian)的數字(zi)(zi)表(biao)示(shi)熔(rong)敷金屬種類代號(hao),如有特殊要求的化學成分(fen),該化學成分(fen)用元素符號(hao)表(biao)示(shi),放在數字(zi)(zi)的后面(mian);“-”后面(mian)表(biao)示(shi)焊(han)絲(si)的牌號(hao),焊(han)絲(si)的牌號(hao)執行 YB/T 5092-1996。
六(liu)、不銹鋼(gang)埋(mai)弧(hu)焊(han)焊(han)絲與焊(han)劑的匹配
埋(mai)(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)(shi),焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫化學成(cheng)分(fen)和性能除了(le)由焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)決定之外(wai),還會受到(dao)所(suo)(suo)使(shi)用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)的(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)。為了(le)得到(dao)理(li)想的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫金屬化學成(cheng)分(fen),可以(yi)通過同一(yi)種焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)與(yu)幾種不(bu)同成(cheng)分(fen)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)配(pei)(pei)合來實(shi)現;也可以(yi)通過用(yong)同一(yi)種焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)與(yu)幾種不(bu)同成(cheng)分(fen)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)配(pei)(pei)合來實(shi)現。另外(wai),埋(mai)(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)時(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接電流大,熔深(shen)大,母材(cai)金屬融合比(bi)高,故母材(cai)金屬對焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫成(cheng)分(fen)也有影(ying)(ying)響(xiang)。所(suo)(suo)以(yi)對埋(mai)(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)的(de)(de)選擇,既要考慮(lv)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)成(cheng)分(fen)的(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang),又要考慮(lv)母材(cai)金屬的(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)。有關不(bu)銹鋼(gang)埋(mai)(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)、焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)與(yu)所(suo)(suo)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)鋼(gang)種的(de)(de)匹(pi)配(pei)(pei)見表(biao)3-21,沉淀硬化不(bu)銹鋼(gang)埋(mai)(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)、焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)劑(ji)與(yu)所(suo)(suo)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)鋼(gang)種的(de)(de)匹(pi)配(pei)(pei)見表(biao)3-22。
完整(zheng)的焊(han)(han)絲-焊(han)(han)劑(ji)型號舉(ju)例(li)如下:


七(qi)、對(dui)焊劑工藝性能及質(zhi)量(liang)的要求
為保(bao)證焊(han)(han)接質(zhi)量,對焊(han)(han)劑的基本(ben)要求是:
(1) . 焊劑應(ying)具有(you)良(liang)好(hao)的(de)冶金(jin)性能,焊接(jie)(jie)時配以適當的(de)焊絲(si)和合理的(de)焊接(jie)(jie)工(gong)藝,焊縫金(jin)屬應(ying)能得到適宜(yi)的(de)化學(xue)成分(fen)與良(liang)好(hao)的(de)力(li)學(xue)性能(與母材相應(ying)的(de)強度(du)和較高的(de)塑性、韌性)以及(ji)較強的(de)抗冷裂紋和熱裂紋的(de)能力(li)。
(2). 焊劑應具有(you)良(liang)好工藝特(te)性,電(dian)弧燃燒穩定,熔渣具有(you)適(shi)宜的熔點(dian)、黏度和表面張力(li);焊道間(jian)及(ji)焊道與母材間(jian)充分熔合,過渡平滑沒有(you)明顯咬邊,脫渣容(rong)易(yi),焊縫成型良(liang)好以及(ji)焊接過程中(zhong)產生的有(you)害氣(qi)體少(shao)。
(3). 焊劑(ji)要(yao)有一定(ding)的(de)(de)顆(ke)粒度,并(bing)且應有一定(ding)的(de)(de)顆(ke)粒強度,以(yi)便多次使用。
焊劑(ji)(ji)的(de)顆(ke)粒(li)度(du)分為兩種(zhong),普通顆(ke)粒(li)度(du)為:2.5mm~0.45mm(8目(mu)~40目(mu)),用于普通埋弧(hu)焊和(he)電渣焊。細顆(ke)粒(li)度(du)焊劑(ji)(ji)粒(li)度(du)為:1.5mm~0.28mm(14目(mu)~60目(mu)),適用于半自(zi)動或細絲理弧(hu)焊;并規定粒(li)度(du)60目(mu)以下的(de)細顆(ke)粒(li)不大于5%,規定14目(mu)以上的(de)粗顆(ke)粒(li)不大于2%。
(4). 焊(han)劑(ji)應有較低(di)的(de)含(han)水(shui)量和良好的(de)抗潮性。出廠焊(han)劑(ji)含(han)水(shui)量的(de)質量分數不(bu)得(de)大于0.1%;焊(han)劑(ji)在溫度25℃、相對濕度70%的(de)環境條件下,放(fang)置24小時其吸潮率應不(bu)大于0.15%。
(5). 焊劑機械(xie)夾雜物(碳粒、生料、鐵合金(jin)凝(ning)珠及其他雜質)的含量不得大(da)于焊劑質量分(fen)數的0.03%。
(6). 焊劑(ji)應有(you)較低的硫、磷含量,一般為 S: ≤0.06%,P: ≤0.08%.
(7). 焊劑對硫、磷、鐵銹、油(you)及其他雜質的敏感(gan)性要小,以保證焊縫中(zhong)不產生裂紋和(he)氣孔等缺陷(xian)。
八、焊(han)劑的(de)使用及保管
埋弧焊用焊劑不能受潮、污染及摻入(ru)雜物,并應保持其顆粒度。
焊劑的使(shi)用及(ji)保管應注意以下事項(xiang):
(1) . 熔煉焊劑(ji)(ji)不吸潮,因此,可簡化其包裝(zhuang)、運輸與儲藏等過程。非熔煉焊劑(ji)(ji)極(ji)易吸水(shui),這是引(yin)起焊縫金屬產生氣孔和氫(qing)裂紋的主要原因。因此,出廠前經烘干的焊劑(ji)(ji)應裝(zhuang)在(zai)防潮容(rong)器(qi)內并(bing)密封,運輸過程應防止(zhi)容(rong)器(qi)破損。
各(ge)種焊劑應存放(fang)在干(gan)燥的庫房內(nei),室(shi)溫5℃~50℃,不能放(fang)在高溫、高濕環(huan)境中。
(2). 焊(han)(han)劑的顆粒度小于(yu)0.1mm時,粉(fen)塵大,影響環境衛生,不(bu)能(neng)使用;大于(yu)2.5mm時,不(bu)能(neng)很好地隔(ge)絕空氣,以(yi)保(bao)護焊(han)(han)縫(feng)金屬,而且對(dui)(dui)合金元(yuan)素過渡也會產生不(bu)良影響。因此,在(zai)儲運和回收焊(han)(han)劑時,應防止焊(han)(han)劑結塊和粉(fen)化,以(yi)防止焊(han)(han)劑對(dui)(dui)焊(han)(han)接過程的不(bu)利影響。
(3). 焊劑(ji)(ji)烘(hong)干(gan)參數:焊劑(ji)(ji)使用前,應按產(chan)品說明書所規定(ding)的溫度、時間進行(xing)烘(hong)干(gan)。熔煉焊劑(ji)(ji)通常在(zai)250℃~300℃烘(hong)干(gan)2小時;燒結焊劑(ji)(ji)通常在(zai)300℃~400℃烘(hong)干(gan)2小時。烘(hong)干(gan)時,焊劑(ji)(ji)應散放(fang),厚(hou)度不趟過5mm。
(4). 熔煉型焊劑回收使用時,應(ying)經過粗、細(xi)篩子(zi)過篩,并隨(sui)時添加(jia)新焊劑,經充分攪拌均勻后(hou)再使用。

