不銹鋼焊條焊接氣孔的類型及成因
1 氣孔的類型
在焊接中產生的氣孔一般是氫氣孔、氮氣孔和一氧化碳氣孔,由于 A102不銹鋼焊條熔敷金屬的含碳量都很低,一般產生 CO 氣孔的可能性極小,在含氮類不銹鋼中容易產生氮氣孔,而在常見的
18-8型不銹鋼中所產生的氣孔一般均為氫氣孔。
2 氣孔形成的主要因素
2.1 焊條藥皮的含水量
研究資料表面,不銹鋼焊條的氣孔敏感性與藥皮的含水量有極大的關系,藥皮含水量與單根焊條平均焊接氣孔數的關系,如圖1示。

2.2 熔敷金屬的硅含量
由于焊條焊接工藝性能的改善需要較大的增加藥皮中的硅酸鹽的比例,這時將有利于以下反應的進行:
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這些反應的進行則使熔敷金屬的硅含量增加,硅是金屬表面活化元素,有抑制熔池中氫逸出的行為,從而提高焊接氣孔的敏感性。
2.3 藥皮配比中的碳酸鹽的含量
在不銹鋼焊條的配方中為改善焊條的焊接熔滴過渡狀態, 其碳酸鹽的加入量比較低,致使電弧氣氛中的氧化勢低,氫分壓高,碳配鹽分解的CO2 、CO 量較少,不利于下列反應進行:
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時熔渣中的CaO、MgO、MnO 濃度較低,又助長了滲硅反應的進行,使氫氣孔的敏感性增加。
2.4 氟化物的含量
由于在改善不銹鋼焊條焊接工藝時需要對氟化物進行控制,因此限制了 CaF2 MgF2 NaAlF4 等類氟化物的焊接冶金去氫效果。
2.5 熔渣的堿度及物理性能
熔渣的堿度越低越易產生氫氣孔,同時,熔渣的物理特性如界面張力、粘度、透氣性等均對焊接氣孔的形成起一定的作用。
3 提高抗氣孔能力的有效途徑
3.1 嚴格控制藥皮的含水量
根據藥皮含水量對焊接氣孔的影響,可控制低水系或高水系,由于高水系的焊條在一定程度上受原材料穩定性的影響,還存在敏感的弧坑氣孔及內部氣孔,同時,根據現有的試驗結果,高水系焊條機械性能的穩定性較差,因此,我們選用低水系作為主要的研制方向。
為了能比較完全的控制藥皮含水量,我們預先把一些加入量較多的硅酸鹽進行先期的脫水處理,使之在加入較多量的硅酸鹽時仍能保證藥皮的含水量在較低的水準,同時配方中使用量較多的鈦酸鹽采用以高溫冶煉的人造金紅石,保證該部分材料不含任何化合水。
3.2 合理加入氟化物
實驗證明,氟化物對冶金去氫是主要的,但是在加入量較多時,焊條的焊接工藝性能惡化,電弧噪聲增大,飛濺增加,因此在保證其冶金去氫能力的前提下應對其使用量加以控制,同時,采用復合氟化物可提高去氫能力。
3.3 適當增加碳酸鹽的加入量及提高熔渣的堿度
在一定條件下,碳酸鹽的加入量及熔渣的堿度偏低,焊條的抗氣孔能力仍然受到影響,同時,焊條熔敷金屬的內在質量的提高又受到較大的制約,因此在滿足焊條焊接工藝性能的前提下盡量增加碳酸鹽的使用量,并以此提高熔渣的堿度是提高焊條抗氣孔能力的重要措施之一。
3.4 控制焊芯的含硅量及限制熔敷金屬的硅含量
由于硅對氫的逸出抑制作用較明顯,加上酸性熔渣的滲硅反應也比較明顯,所以焊芯中的硅含量對氣孔的敏感性有一定的作用,加強熔渣的氧化性又能對滲硅反應起到抑制的作用。
3.5 采用高模數低濃度水玻璃作為焊條的粘結劑
由于水玻璃模數的不同,其制造的煉燒溫度也存在較大的差異,模數越高,煉燒溫度越高,其含水量也越低,因此,在同等條件下,煉燒溫度越高,其含水量也越低,因而,在同等條件下采用高模數低濃度水玻璃可提高焊條的抗氣孔能力,但是在模數提高的同時,要充分考慮到水玻璃模數對藥皮開裂的影響。
3.6 適當提高焊條的烘焙溫度和延長烘焙時間
在合理設計焊條配方的前提下,可適當提高焊條的烘焙溫度,延長高溫的保溫時間,盡量降低焊條的含水量,也是重要的工藝保證。
4 A102 焊條設計思路及基本性能
綜上所述,在新 A102 焊條的配方設計中采取以下綜合措施:即通過對主要硅酸鹽材料進行先期脫水,控制藥皮的含水量,采取復合氟化物,并引用氟化稀土強化冶金去氫效果,適當增加碳酸鹽加入量及提高熔渣的堿度,適當加大焊條的藥皮外徑,改善熔滴過渡狀態,強化焊條的熔渣保護效果,嚴格執行相關的烘焙工藝,可使設計的A102 焊條具有優良的焊接工藝性能,很強的抗氣孔能力及優良的機械性能
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