帶極埋弧堆焊是埋(mai)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(han)的基(ji)(ji)(ji)體材(cai)(cai)(cai)料(liao)是(shi)在設計產品已(yi)經(jing)確定了的，選擇基(ji)(ji)(ji)體材(cai)(cai)(cai)料(liao)主要(yao)考(kao)慮強度要(yao)求(qiu)和工(gong)作(zuo)環境溫度以及是(shi)否臨(lin)氫(qing)等，當然也要(yao)考(kao)慮該材(cai)(cai)(cai)料(liao)的焊(han)接(jie)性。通常選用碳含量較低的Q395（16Mn）、20G和20MnMoNb等鋼種作(zuo)為基(ji)(ji)(ji)體材(cai)(cai)(cai)料(liao)。高溫臨(lin)氫(qing)則采用10Cr2Mo1、2.25CrlMo和10CrMo910等鋼種材(cai)(cai)(cai)料(liao)。
一、帶極焊接材(cai)料的選擇
帶(dai)極作為基體材料埋弧堆焊(han)時，所選用的材料包括(kuo)帶(dai)極材料和(he)焊(han)劑(ji)，兩者相配合才能獲得符合要(yao)求的化學成分和(he)金屬組織及性(xing)能良好的堆焊(han)層。
1. 焊劑
對(dui)化工設(she)備進行大(da)面積堆(dui)(dui)焊(han)時(shi)，對(dui)焊(han)劑(ji)(ji)(ji)要求(qiu)非常嚴格，其中要求(qiu)焊(han)劑(ji)(ji)(ji)能(neng)保證堆(dui)(dui)焊(han)過(guo)程(cheng)長時(shi)間連續穩(wen)定。目前國(guo)內尚無專(zhuan)門的(de)帶極堆(dui)(dui)焊(han)埋弧(hu)焊(han)焊(han)劑(ji)(ji)(ji)，多(duo)用(yong)埋弧(hu)焊(han)的(de)焊(han)劑(ji)(ji)(ji)代替。用(yong)熔煉(lian)堿性(xing)焊(han)劑(ji)(ji)(ji)進行堆(dui)(dui)焊(han)，合金元素的(de)過(guo)渡系數高，但堆(dui)(dui)焊(han)工藝不(bu)夠理想；用(yong)熔煉(lian)型(xing)酸性(xing)焊(han)劑(ji)(ji)(ji)，雖然堆(dui)(dui)焊(han)工藝性(xing)能(neng)良好，但鉻的(de)燒損嚴重。常采用(yong)的(de)是焊(han)劑(ji)(ji)(ji)HJ260，再通過(guo)提高帶極材料(liao)化學(xue)成分(fen)中鉻、鎳含量來補償(chang)堆(dui)(dui)焊(han)過(guo)程(cheng)中鉻的(de)燒損。
2. 帶極(ji)材(cai)料和規格
在用焊(han)(han)劑(ji)HJ260的(de)(de)(de)(de)(de)帶(dai)極(ji)埋弧堆焊(han)(han)過(guo)(guo)(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)，鉻的(de)(de)(de)(de)(de)燒(shao)損比較(jiao)(jiao)嚴重，一(yi)般要損失(shi)質量分數為10％～15％的(de)(de)(de)(de)(de)Cr。在選(xuan)用過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)帶(dai)極(ji)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)時(shi)，要尋求碳(tan)含量低(di)而(er)鉻、鎳(nie)合金元(yuan)素較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)，其目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)是減(jian)少堆焊(han)(han)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)與基體的(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)觸(chu)面產(chan)生(sheng)淬硬(ying)馬氏體組(zu)織的(de)(de)(de)(de)(de)危險(xian)，從而(er)使交(jiao)界面有較(jiao)(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)塑(su)性，還有一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)韌性，避(bi)免或減(jian)少過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)與基體接(jie)觸(chu)面之(zhi)間產(chan)生(sheng)裂紋和(he)剝離等缺陷(xian)。通常同(tong)考慮(lv)不銹(xiu)復合鋼(gang)板焊(han)(han)接(jie)時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)一(yi)樣，要選(xuan)用超低(di)碳(tan)高鉻、鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)(de)帶(dai)極(ji)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)，甚至用鎳(nie)基合金材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)，例如(ru)，在Q395（16MnR）鋼(gang)基層(ceng)同(tong)表層(ceng)堆焊(han)(han)06Cr18Ni11Ti不銹(xiu)鋼(gang)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)，采(cai)用HJ260焊(han)(han)劑(ji)配合Cr28Ni11 鋼(gang)帶(dai)堆焊(han)(han)，雖然有焊(han)(han)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)氧化性和(he)母(mu)材(cai)(cai)(cai)中(zhong)(zhong)碳(tan)、錳等元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)，仍可(ke)獲得較(jiao)(jiao)為適用的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)。不過(guo)(guo)(guo)(guo)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡(du)(du)層(ceng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)耗量很大(da)，成本問題不可(ke)忽(hu)視。
堆(dui)焊表面層帶極(ji)(ji)材(cai)料的(de)(de)選(xuan)用(yong)(yong)：要(yao)考慮堆(dui)焊過程(cheng)中鉻的(de)(de)燒損之后，仍具有足以保證(zheng)耐蝕(shi)性(xing)所需要(yao)的(de)(de)化(hua)學成分。為了使(shi)堆(dui)焊表面層具有符合耐酸(suan)不銹鋼06Cr18Ni11Ti的(de)(de)化(hua)學成分，堆(dui)焊表面層的(de)(de)帶極(ji)(ji)可選(xuan)用(yong)(yong)牌號為H03Cr21Ni10的(de)(de)超低碳(tan)高鉻、鎳的(de)(de)焊接材(cai)料。選(xuan)用(yong)(yong)該材(cai)料的(de)(de)帶極(ji)(ji)進行的(de)(de)埋弧堆(dui)焊，其表面層的(de)(de)化(hua)學成分的(de)(de)質(zhi)量分數（％）為：C0.08，Si 0.61，Mn 0.73，Cr 17.58， Ni 9.0， S 0.033，P 0.008，完全(quan)能滿足使(shi)用(yong)(yong)要(yao)求。
帶(dai)極的規格(寬(kuan)x厚)較(jiao)多,有(you)30mm×0.5mm、60mm×0.5mm、90mm×0.5mm及120mm×0.5mm等。要(yao)根據(ju)帶(dai)極埋弧堆焊設備的功(gong)率和(he)被堆焊面積的大(da)小來(lai)選用帶(dai)極的規格,較(jiao)常用的帶(dai)極規格為60mm×0.5mm。
對于無法(fa)用帶極埋弧(hu)焊(han)(han)堆焊(han)(han)的部(bu)位(wei),如拐角部(bu)位(wei)之類可(ke)用焊(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)來進(jin)行堆焊(han)(han)。過(guo)渡層選用A412(E310Mo型(xing)(xing))焊(han)(han)條,表面層可(ke)選用A202(E316型(xing)(xing))或A132(E347型(xing)(xing))等焊(han)(han)條進(jin)行施焊(han)(han),即(ji)可(ke)獲得06Cr18Ni11Ti不(bu)銹鋼的性能(neng)。
二、堆焊工藝
對于(yu)待(dai)焊(han)(han)基體的材(cai)料(liao),要預先(xian)進行(xing)超(chao)聲波檢(jian)測(ce),不允許有超(chao)規定的缺陷存在(zai)。被(bei)堆焊(han)(han)的基體材(cai)料(liao)表面(mian),應在(zai)堆焊(han)(han)前清(qing)理干凈后,再(zai)次檢(jian)查表面(mian)不得有微小裂紋,以保證過渡層的質量和良好的外形(xing)。
如果被堆焊(han)(han)的(de)基(ji)體材料(liao)屬(shu)于需要焊(han)(han)前預熱(re)(re)和(he)焊(han)(han)后熱(re)(re)處理(li)(li)的(de)鋼(gang)材,那(nei)么堆焊(han)(han)時也應(ying)采取堆焊(han)(han)前預熱(re)(re)和(he)堆焊(han)(han)后熱(re)(re)處理(li)(li)的(de)相應(ying)措施,且其處理(li)(li)熱(re)(re)循環條件應(ying)與該材料(liao)焊(han)(han)接時相同。
除了(le)(le)過(guo)渡層(ceng)外,表面層(ceng)通常要(yao)堆(dui)焊(han)兩層(ceng)。第一(yi)層(ceng)可以厚(hou)些,為了(le)(le)提高堆(dui)焊(han)層(ceng)厚(hou)度(du),可采用爬坡的堆(dui)焊(han)方法,厚(hou)度(du)為4~6mm;第二層(ceng)稍薄些,采用下坡的堆(dui)焊(han)方法,厚(hou)度(du)為2~4mm。
帶極埋弧堆焊時,每道焊縫(feng)之間需要相互重疊,重疊處的質量尤(you)為(wei)(wei)重要。如(ru)果堆焊層(ceng)間重疊部分(fen)太(tai)少(shao)或者根本沒(mei)有重疊,最(zui)容易(yi)造成夾(jia)渣和(he)層(ceng)間縫(feng)隙,為(wei)(wei)以后產生腐蝕或造成剝離提供通道。重疊寬度最(zui)好為(wei)(wei)6~10mm。
堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)過(guo)程(cheng)的穩定、堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)表面(mian)的成形和堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬的稀釋,很大(da)(da)程(cheng)度(du)(du)(du)(du)上取決于所(suo)(suo)選(xuan)(xuan)用的堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)參數。在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接速(su)度(du)(du)(du)(du)不變的條(tiao)件下,加大(da)(da)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)電(dian)流(liu),熔(rong)(rong)敷速(su)度(du)(du)(du)(du)和熔(rong)(rong)深(shen)都(dou)隨之增加,熔(rong)(rong)敷金(jin)(jin)屬在(zai)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬中(zhong)所(suo)(suo)占(zhan)體積(ji)(ji)比例加大(da)(da),因而能提(ti)高(gao)(gao)過(guo)渡層(ceng)的質量(liang)(liang)。而加快堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)速(su)度(du)(du)(du)(du),使(shi)(shi)熔(rong)(rong)敷金(jin)(jin)屬在(zai)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬所(suo)(suo)占(zhan)體積(ji)(ji)比例減小,則熔(rong)(rong)化基體材料在(zai)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)金(jin)(jin)屬中(zhong)所(suo)(suo)占(zhan)體積(ji)(ji)比例會增大(da)(da),使(shi)(shi)過(guo)渡層(ceng)質量(liang)(liang)變差。為(wei)(wei)了提(ti)高(gao)(gao)過(guo)渡層(ceng)和表面(mian)層(ceng)的堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)質量(liang)(liang),必(bi)須嚴格(ge)控制堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)電(dian)流(liu)、堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)速(su)度(du)(du)(du)(du)等主(zhu)要(yao)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)參數。例如,選(xuan)(xuan)用帶極規格(ge)為(wei)(wei)60mm×0.5mm,采(cai)(cai)用焊(han)(han)(han)(han)劑HJ260,在(zai)MU1-1000型(xing)帶極堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)機上進行埋(mai)弧(hu)堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)時,電(dian)源(yuan)采(cai)(cai)用直流(liu)反極性(xing),選(xuan)(xuan)用合理的堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)參數(堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)電(dian)流(liu)650A,電(dian)弧(hu)電(dian)壓28~30V,堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)速(su)度(du)(du)(du)(du)7.6m/h,帶極送進速(su)度(du)(du)(du)(du)為(wei)(wei)51m/h),能獲得良好的堆(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)質量(liang)(liang)。
堆(dui)焊(han)層表面凸凹太大或鏟除內(nei)部(bu)缺陷(xian)后(hou),均要進行打磨和補(bu)焊(han),補(bu)焊(han)后(hou)的堆(dui)焊(han)表面還(huan)要打磨到(dao)與堆(dui)焊(han)面平齊。補(bu)焊(han)后(hou)的堆(dui)焊(han)質(zhi)(zhi)量不(bu)能低于(yu)堆(dui)焊(han)層的質(zhi)(zhi)量。補(bu)焊(han)可(ke)以用焊(han)條電弧焊(han)來(lai)完(wan)成。每道焊(han)縫之間重疊(die)部(bu)分不(bu)小于(yu)焊(han)縫寬度的1/3。
不論是過(guo)渡層(ceng)還(huan)是表面層(ceng),堆(dui)焊(han)完畢(bi)均要(yao)分(fen)別對其堆(dui)焊(han)層(ceng)進(jin)行(xing)檢查(cha),不允許存在裂紋。要(yao)通過(guo)超聲波檢測和(he)測厚儀來(lai)判斷堆(dui)焊(han)層(ceng)的(de)內部(bu)質(zhi)(zhi)量(liang)和(he)堆(dui)焊(han)厚度。如(ru)果(guo)焊(han)后需(xu)(xu)要(yao)消除應力而(er)進(jin)行(xing)熱處理,則熱處理后還(huan)要(yao)再次進(jin)行(xing)上述檢查(cha),以確(que)保堆(dui)焊(han)層(ceng)的(de)內部(bu)質(zhi)(zhi)量(liang)。表面層(ceng)還(huan)需(xu)(xu)要(yao)進(jin)行(xing)晶間腐蝕(shi)評估。
