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(ji)(ji)體材(cai)(cai)料是(shi)在設(she)計產品已經確定了的，選擇基(ji)(ji)體材(cai)(cai)料主(zhu)要考(kao)慮(lv)強(qiang)度(du)(du)要求和工(gong)作環境溫度(du)(du)以及是(shi)否臨氫(qing)(qing)等(deng)(deng)，當然也要考(kao)慮(lv)該材(cai)(cai)料的焊接性。通常(chang)選用碳(tan)含(han)量較低的Q395（16Mn）、20G和20MnMoNb等(deng)(deng)鋼種(zhong)作為(wei)基(ji)(ji)體材(cai)(cai)料。高溫臨氫(qing)(qing)則采用10Cr2Mo1、2.25CrlMo和10CrMo910等(deng)(deng)鋼種(zhong)材(cai)(cai)料。
一、帶(dai)極焊接材料的選擇
帶極作為基體材料埋弧堆焊(han)時，所選(xuan)用的材料包括(kuo)帶極材料和(he)焊(han)劑，兩者相配合才能獲得符合要(yao)求的化學成分和(he)金(jin)屬(shu)組織及性能良(liang)好的堆焊(han)層。
1. 焊劑
對化工設備進(jin)行(xing)大面積(ji)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)時，對焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)要求非常嚴格，其中要求焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)能保證堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)過程長時間連續(xu)穩定。目前國內尚(shang)無專門的(de)帶極堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)埋弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)，多用埋弧焊(han)(han)(han)的(de)焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)代(dai)替。用熔煉堿性焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)進(jin)行(xing)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)，合金元素(su)的(de)過渡系數(shu)高，但堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)工藝(yi)不夠理想；用熔煉型酸性焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)，雖然堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)工藝(yi)性能良好，但鉻(ge)(ge)的(de)燒損嚴重。常采(cai)用的(de)是(shi)焊(han)(han)(han)劑(ji)(ji)HJ260，再通(tong)過提高帶極材(cai)料化學成分中鉻(ge)(ge)、鎳含量(liang)來補償堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)過程中鉻(ge)(ge)的(de)燒損。
2. 帶極(ji)材料和(he)規格
在(zai)用(yong)焊(han)(han)劑(ji)(ji)HJ260的(de)(de)(de)(de)帶極埋弧堆焊(han)(han)過(guo)(guo)(guo)(guo)程中(zhong)，鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)燒損比較嚴重，一般要損失質量分數(shu)為(wei)10％～15％的(de)(de)(de)(de)Cr。在(zai)選(xuan)用(yong)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)層的(de)(de)(de)(de)帶極材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)時(shi)，要尋(xun)求碳含量低而(er)(er)鉻(ge)、鎳合金元素較高(gao)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)，其目的(de)(de)(de)(de)是減少堆焊(han)(han)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)層與基體的(de)(de)(de)(de)接(jie)觸面產生(sheng)淬硬馬氏體組織的(de)(de)(de)(de)危(wei)險，從(cong)而(er)(er)使交界面有(you)較好(hao)的(de)(de)(de)(de)塑性，還有(you)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)韌性，避(bi)免(mian)或減少過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)層與基體接(jie)觸面之(zhi)間產生(sheng)裂紋(wen)和剝(bo)離等缺陷。通常同考慮不銹復合鋼板焊(han)(han)接(jie)時(shi)的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)層一樣，要選(xuan)用(yong)超低碳高(gao)鉻(ge)、鎳的(de)(de)(de)(de)帶極材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)，甚至用(yong)鎳基合金材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)，例如(ru)，在(zai)Q395（16MnR）鋼基層同表層堆焊(han)(han)06Cr18Ni11Ti不銹鋼之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)層，采用(yong)HJ260焊(han)(han)劑(ji)(ji)配合Cr28Ni11 鋼帶堆焊(han)(han)，雖然(ran)有(you)焊(han)(han)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化性和母材(cai)(cai)(cai)(cai)中(zhong)碳、錳等元素的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)，仍可獲得較為(wei)適(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)層。不過(guo)(guo)(guo)(guo)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)層材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)消耗量很大，成本(ben)問題不可忽視。
堆焊表(biao)面層(ceng)帶(dai)極材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)用(yong)：要考慮堆焊過程中鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)燒損(sun)之后(hou)，仍具有足(zu)以(yi)保證(zheng)耐(nai)(nai)蝕性所需要的(de)(de)(de)(de)化(hua)學成分。為(wei)(wei)了使堆焊表(biao)面層(ceng)具有符合耐(nai)(nai)酸不銹鋼06Cr18Ni11Ti的(de)(de)(de)(de)化(hua)學成分，堆焊表(biao)面層(ceng)的(de)(de)(de)(de)帶(dai)極可選(xuan)(xuan)用(yong)牌號為(wei)(wei)H03Cr21Ni10的(de)(de)(de)(de)超(chao)低碳高鉻(ge)、鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)焊接材(cai)料(liao)(liao)。選(xuan)(xuan)用(yong)該材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)帶(dai)極進行的(de)(de)(de)(de)埋弧堆焊，其(qi)表(biao)面層(ceng)的(de)(de)(de)(de)化(hua)學成分的(de)(de)(de)(de)質量分數(shu)（％）為(wei)(wei)：C0.08，Si 0.61，Mn 0.73，Cr 17.58， Ni 9.0， S 0.033，P 0.008，完(wan)全能滿(man)足(zu)使用(yong)要求。
帶(dai)極(ji)的(de)規(gui)格(ge)(寬x厚)較多,有30mm×0.5mm、60mm×0.5mm、90mm×0.5mm及(ji)120mm×0.5mm等(deng)。要根據帶(dai)極(ji)埋弧堆(dui)焊設備的(de)功率和被(bei)堆(dui)焊面積的(de)大小來選用(yong)帶(dai)極(ji)的(de)規(gui)格(ge),較常用(yong)的(de)帶(dai)極(ji)規(gui)格(ge)為60mm×0.5mm。
對于無法用帶極埋弧焊(han)(han)堆焊(han)(han)的(de)部(bu)位(wei),如拐(guai)角部(bu)位(wei)之類可用焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)來進行堆焊(han)(han)。過渡層(ceng)選(xuan)用A412(E310Mo型(xing))焊(han)(han)條,表面層(ceng)可選(xuan)用A202(E316型(xing))或A132(E347型(xing))等(deng)焊(han)(han)條進行施焊(han)(han),即可獲得06Cr18Ni11Ti不銹鋼的(de)性能(neng)。
二、堆焊(han)工(gong)藝
對于待(dai)焊(han)(han)基體(ti)的(de)材(cai)料(liao),要預先進行超聲波檢測,不允許有(you)(you)超規(gui)定的(de)缺陷(xian)存在。被堆焊(han)(han)的(de)基體(ti)材(cai)料(liao)表面(mian)(mian),應(ying)在堆焊(han)(han)前清理干(gan)凈后,再(zai)次檢查表面(mian)(mian)不得(de)有(you)(you)微小裂紋,以保證過渡層的(de)質(zhi)量和良好的(de)外形。
如果被堆焊的(de)基體材(cai)(cai)料屬于需要(yao)焊前預(yu)熱(re)和焊后熱(re)處理的(de)鋼材(cai)(cai),那么(me)堆焊時(shi)也應采取堆焊前預(yu)熱(re)和堆焊后熱(re)處理的(de)相應措施,且(qie)其(qi)處理熱(re)循環條件(jian)應與該材(cai)(cai)料焊接時(shi)相同。
除了過渡(du)層(ceng)外,表面層(ceng)通常(chang)要(yao)堆(dui)焊(han)兩層(ceng)。第一層(ceng)可(ke)以厚些,為了提高堆(dui)焊(han)層(ceng)厚度(du),可(ke)采用(yong)爬(pa)坡(po)的(de)堆(dui)焊(han)方(fang)法,厚度(du)為4~6mm;第二層(ceng)稍薄些,采用(yong)下坡(po)的(de)堆(dui)焊(han)方(fang)法,厚度(du)為2~4mm。
帶極埋(mai)弧(hu)堆(dui)焊(han)時,每道焊(han)縫(feng)之間需要相互(hu)重(zhong)(zhong)疊(die),重(zhong)(zhong)疊(die)處的質量尤(you)為(wei)重(zhong)(zhong)要。如果(guo)堆(dui)焊(han)層(ceng)間重(zhong)(zhong)疊(die)部分太少(shao)或(huo)者根本沒有(you)重(zhong)(zhong)疊(die),最容(rong)易造成夾渣(zha)和(he)層(ceng)間縫(feng)隙,為(wei)以(yi)后產生腐蝕或(huo)造成剝離提供通道。重(zhong)(zhong)疊(die)寬度最好為(wei)6~10mm。
堆焊(han)(han)(han)(han)過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)穩定、堆焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)(ceng)(ceng)表(biao)面的(de)(de)(de)成(cheng)形(xing)和(he)堆焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)稀釋,很大程(cheng)度(du)(du)上取決于(yu)所選(xuan)用(yong)的(de)(de)(de)堆焊(han)(han)(han)(han)參數。在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)速(su)(su)度(du)(du)不(bu)變的(de)(de)(de)條件(jian)下,加(jia)大堆焊(han)(han)(han)(han)電(dian)(dian)流(liu),熔敷(fu)速(su)(su)度(du)(du)和(he)熔深都隨之(zhi)增加(jia),熔敷(fu)金(jin)(jin)屬(shu)在(zai)堆焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)中所占體(ti)(ti)積比(bi)例加(jia)大,因而(er)能(neng)提高(gao)過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)。而(er)加(jia)快堆焊(han)(han)(han)(han)速(su)(su)度(du)(du),使熔敷(fu)金(jin)(jin)屬(shu)在(zai)堆焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)所占體(ti)(ti)積比(bi)例減小,則熔化基(ji)體(ti)(ti)材料在(zai)堆焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬(shu)中所占體(ti)(ti)積比(bi)例會增大,使過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)變差。為(wei)了提高(gao)過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)表(biao)面層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)堆焊(han)(han)(han)(han)質(zhi)量(liang)(liang)(liang),必(bi)須嚴格(ge)(ge)控制堆焊(han)(han)(han)(han)電(dian)(dian)流(liu)、堆焊(han)(han)(han)(han)速(su)(su)度(du)(du)等主要堆焊(han)(han)(han)(han)參數。例如,選(xuan)用(yong)帶(dai)極規(gui)格(ge)(ge)為(wei)60mm×0.5mm,采(cai)用(yong)焊(han)(han)(han)(han)劑HJ260,在(zai)MU1-1000型帶(dai)極堆焊(han)(han)(han)(han)機上進行埋弧堆焊(han)(han)(han)(han)時,電(dian)(dian)源采(cai)用(yong)直流(liu)反極性,選(xuan)用(yong)合理的(de)(de)(de)堆焊(han)(han)(han)(han)參數(堆焊(han)(han)(han)(han)電(dian)(dian)流(liu)650A,電(dian)(dian)弧電(dian)(dian)壓28~30V,堆焊(han)(han)(han)(han)速(su)(su)度(du)(du)7.6m/h,帶(dai)極送(song)進速(su)(su)度(du)(du)為(wei)51m/h),能(neng)獲得良好的(de)(de)(de)堆焊(han)(han)(han)(han)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)。
堆(dui)焊(han)層(ceng)表面(mian)凸凹太(tai)大或鏟除內部缺陷后,均要(yao)進行打磨和補焊(han),補焊(han)后的(de)堆(dui)焊(han)表面(mian)還要(yao)打磨到(dao)與堆(dui)焊(han)面(mian)平齊。補焊(han)后的(de)堆(dui)焊(han)質量不(bu)(bu)能低于堆(dui)焊(han)層(ceng)的(de)質量。補焊(han)可(ke)以用焊(han)條電弧焊(han)來完成。每道焊(han)縫之間(jian)重(zhong)疊部分(fen)不(bu)(bu)小于焊(han)縫寬度(du)的(de)1/3。
不論是(shi)過渡層(ceng)(ceng)還是(shi)表面層(ceng)(ceng),堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)完畢均要(yao)(yao)分別對其堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)(ceng)進行檢(jian)查(cha),不允許存(cun)在裂紋。要(yao)(yao)通過超聲波檢(jian)測和測厚(hou)儀(yi)來判斷堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)(ceng)的內(nei)部質量和堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)厚(hou)度。如果焊(han)(han)后需要(yao)(yao)消除應力而進行熱(re)處(chu)理,則熱(re)處(chu)理后還要(yao)(yao)再次進行上(shang)述檢(jian)查(cha),以確保堆(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)層(ceng)(ceng)的內(nei)部質量。表面層(ceng)(ceng)還需要(yao)(yao)進行晶間腐(fu)蝕評估。
