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带极埋弧堆焊
2010/10/15 10:23:59 来源:51网络采购 点击:435次
内容摘要:带极埋弧堆焊
带极埋弧堆焊是埋弧焊的一种形式,它以钢带代替焊丝作为焊接材料。堆焊时,电弧在带极端部的局部点燃,随着电弧的燃烧和电极的熔化,电弧将在带极端面上迅速往返移动,类似于不断摆动焊丝的埋弧焊。它具有堆焊层比较浅,稀释程度很小(可控制在10%以内),生产率高的优点。由于电流总是集中在带极端面最突出的局部,所以电流密度很高,可以获得较高的熔敷效率,可达20~30kg/h。同时堆焊层表面比较均匀、平整。焊剂能很好地保护焊接熔池、防止外界空气侵入,且操作稳定、可靠。带极埋弧堆焊适用于大面积的堆焊。
    受堆焊的基体材料是在设计产品时即已确定了的。选择基体材料主要考虑强度要求和工作环境温度以及是否临氢等,当然也要考虑该材料的焊接性。通常采用碳量较低的Q395(16Mn)、20g和20MnMoNb等钢种作为基体材料。高温临氢则采用10Cr2Mo1、2.25Cr1Mo和l0CrMo910等钢种材料。
    (1)带极焊接材料的选择  带极作为熔敷材料埋弧堆焊时,所选用的材料包括带极焊接材料和焊剂,两者相配来获得化学成分和金属组织符合要求、性能良好的堆焊层。
    1)焊剂。对化工设备进行大面积堆焊,要求非常严格,其中要求焊剂能保证堆焊过程长时间连续稳定。目前国内尚无专用的带极埋弧堆焊的焊剂,多用埋弧焊的焊剂代之。用熔炼型碱性焊剂进行堆焊,合金元素的过渡系数高,但堆焊工艺不够理想;用熔炼型酸性焊剂,虽然堆焊工艺性能良好,但铬的烧损严重。常采用的是焊剂HJ260,再通过提高带极材料化学成分中铬、镍含量来补偿堆焊过程中铬的烧损。
    2)带极材料。堆焊时也如同焊接复合钢板一样,要在第一层堆焊隔离层,其焊接材料应与堆焊层不同。
    ①  隔离层焊接材料。在用HJ260焊剂的带极埋弧堆焊过程中,铬的烧损比较严重,一般要损失wCr10%~15%。在选用隔离层的带极材料时,要求碳含量低而铬、镍合金元素较高。其目的是减少堆焊隔离层与基体接触面之间产生淬硬马氏体组织,从而使交界面有较好的塑性和韧性,避免或减少隔离层与基体接触面之间产生裂纹和剥离等缺陷。通常同考虑不锈复合钢板焊接时的隔离层一样,要选用超低碳和含铬、镍更高的带极材料,甚至用镍基合金材料。不过隔离层材料的消耗量很大,成本问题也不可忽视。例如在Q395(16MnR)钢基层同表层堆焊1Crl8Ni9Ti不锈钢之间的隔离层采用HJ260焊剂配合Cr28Ni11钢带堆焊,虽有焊剂的氧化性和母材中碳、锰等过渡,仍可获得较为适用的隔离层。
    ⑦堆焊层带极材料。堆焊层带极材料的选用,要考虑堆焊过程中铬的烧损之后,仍具有足够的耐蚀性能所需要的化学成分。为了使堆焊表面层具有耐酸不锈钢1Crl8Ni9Ti的化学成分,堆焊表面层的带极可选用牌号为00Cr22Nil0的超低碳高铬、镍钢的焊接材料。选用该材料的带极埋弧堆焊,其表面层的化学成分(质量分数,%)为:C0.08,Si0.61,Mn0.73,Crl7.58,Ni9.0,S0.033,P0.008,完全能满足使用要求。
    带极的规格(宽×厚)较多,有30mm×0.5mm、60mm×0.5mm、90mm×0.5mm及120mm×0.5mm等,要根据带极埋弧焊设备的功率和被堆焊面积大小来选用带极,较常用的带极为60mm×0.5mm。对于无法用带极埋弧焊堆焊的部位,如拐角部位之类可采用焊条电弧焊来进行堆焊。隔离层选用A412(E310Mo型)焊条,表面层可选用A202(E316型)或A132(E347型)等焊条,即可获得1Crl8Ni9Ti不锈钢的性能。
    表8-47给出了带极埋弧堆焊材料,表8-48给出了带极埋弧堆焊参数。
3)堆焊工艺。对于待堆焊基体的材料,要预先进行超声波探伤,不允许有超规定的缺陷存在。
被堆焊的基体材料表面,应在堆焊前清理干净后,再次检查其表面不得有微小裂纹,以保证隔离层的质量和良好的外形。

如果被堆焊的基体材料属于需要焊前预热和焊后热处理的钢材,那么堆焊时也应采取堆焊前预热和堆焊后热处理的相应措施,且其处理热循环条件应与该材料焊接时相同。
    除了隔离层外,表面层通常要堆焊两层。第一堆焊层可以厚些,为了提高堆焊层厚度,可采用爬坡的堆焊方法,厚度为4~6mm;第二堆焊层稍许薄些,采用下坡的堆焊方法,厚度为2~4mm。
    带极埋弧堆焊时,每道焊缝之间需要相互重叠,重叠处的质量尤为重要。如果堆焊层间重叠部分太少或者根本没有重叠,最容易造成夹渣和层间缝隙,为以后产生腐蚀或造成剥离提供通道。重叠宽度最好为6~10mm。
    堆焊过程的稳定,堆焊层表面成形和堆焊金属的稀释,很大程度上取决于所选用的堆焊参数。在焊接速度不变的条件下,加大堆焊电流,熔敷速度和熔深都随之增加,熔敷金属在堆焊金属中所占比例加大,因而能提高隔离层的质量。而加快堆焊速度,使熔敷金属变薄,熔敷金属在堆焊金属中所占比例减小,熔化基体材料在堆焊金属中所占比例会增大,使隔离层质量变差。为了提高隔离层和表面层的堆焊质量,必须严格控制堆焊电流、堆焊速度等主要堆焊参数。例如,选用带极规格60mm×0.5mm,用焊剂HJ260,在MUl-1000型带堆焊机上进行埋弧堆焊时,电源采用直流反极性,选用合理的堆焊参数(堆焊电流650A,电弧电压28~30V,堆焊速度7.6m/h,带极送进速度为51m/h),能获得良好堆焊质量。
堆焊层表面凸凹太大或者铲除内部缺陷后,均要进行打磨和补焊,补焊后的堆焊表面还要打磨到与堆焊面齐平。补焊后的堆焊质量不能低于堆焊层的质量。补焊可以用焊条电弧焊来完成。每道焊缝之间重叠部分不小于焊缝宽度的1/3。

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