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上上不銹鋼第二十二課：雙相不銹鋼的焊接（五）

文章出處：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2016-03-23 12:43【大中小】

12.3.3 藥芯焊絲電弧焊（FCW）

藥芯焊絲電弧焊是雙相不銹鋼焊接的最新工業(yè)化進(jìn)展之一。它的成功應(yīng)用恰好表明了雙相不銹鋼技術(shù)的發(fā)展是多么地深遠(yuǎn)和迅速。FCW法使用與GMAW相同的設(shè)備，通過焊炬自動供給填充助焊劑的焊絲。焊絲中的粉末提供了部分焊縫金屬的合金元素和焊渣，保護(hù)焊縫免受空氣氧化和污染，通過焊炬提供補(bǔ)充保護(hù)氣體對熱影響區(qū)起到了保護(hù)作用。FCW是一種經(jīng)濟(jì)的焊接方法，因?yàn)槠淙鄯舐矢摺Ｋm用于不規(guī)則的位置和各種厚度材料的焊接。

設(shè)備

實(shí)施藥芯焊絲電弧焊使用的設(shè)備與GMAW相同。

填充金屬

由于采用助焊劑保護(hù)的焊接方法焊接的焊縫韌性略低，這可能是由焊縫金屬中氧含量增加引起的，所以FCW的填充金屬鎳含量高以使焊縫金屬中的奧氏體含量高于接近平衡的母材組織。因?yàn)橹竸┏煞趾虵CW焊絲的生產(chǎn)是專有的，故不同供應(yīng)商生產(chǎn)的FCW填充材料可能存在很大差別。采用FCW進(jìn)行生產(chǎn)性焊接時(shí)，應(yīng)采用焊接工藝評定時(shí)所使用的同一來源的焊絲以避免生產(chǎn)的不穩(wěn)定。

保護(hù)

用FCW法進(jìn)行平焊和立焊時(shí)最常用的保護(hù)氣體分別為80％氬氣－20％二氧化碳和100％二氧化碳。每種保護(hù)氣體或焊接方法的氣流速率均為20～25l/min（0.7～0.9cfm）。控制焊絲伸出長度很重要, 可抑制增碳，特別是采用100% CO2時(shí)。

技術(shù)和參數(shù)

對于直徑為1.2mm（0.045英寸）的焊絲，平焊和立焊時(shí)典型的電流電壓設(shè)定分別為150～200A、22～38V和60～110A、20～24V。此外，對于FCW焊接技術(shù)的建議與GMAW相同。

12.3.4 手工電弧焊（SMAW/焊條）

手工電弧焊，有時(shí)稱為焊條或涂藥焊條電弧焊，是在位置或保護(hù)相對困難的情況下焊接復(fù)雜形狀構(gòu)件的一種很通用的方法。雖然整體結(jié)構(gòu)可以依靠SMAW工藝，特別是位置或保護(hù)相對困難的較小和較復(fù)雜形狀的焊接,但是最常見的情形是SMAW與成本更具競爭力的焊接方法相互配合應(yīng)用于大型結(jié)構(gòu)的焊接。

設(shè)備

SMAW所需設(shè)備為恒電流電源。SMAW采用直流反極性（DCRP），焊條為正極。

填充金屬

SMAW焊條由帶藥皮的熔化電極組成。藥皮可含有或不含有額外的帶入焊縫中的合金元素。藥皮是一種復(fù)雜的混合專有產(chǎn)品，它能夠穩(wěn)定電弧，在電弧過渡期間保護(hù)金屬，保護(hù)焊縫在凝固過程中和凝固后不與空氣接觸。由于藥皮的專有特性，名稱相似但來自不同供貨商的產(chǎn)品可能差別很大。藥皮的突出作用是改善焊縫韌性或物理外觀，可為特定位置焊接如平焊、不規(guī)則位置、立焊專門設(shè)計(jì)藥皮以獲得最優(yōu)性能。

SMAW焊條的藥皮易吸水，水的存在將大大降低它們的性能。焊條使用前應(yīng)保存在出廠密封箱內(nèi)。一旦打開包裝，就應(yīng)當(dāng)將焊條保存在加熱到95℃或更高溫度的爐子中，防止水分聚集導(dǎo)致焊縫氣孔或開裂。由于藥皮增加了焊縫的氧含量，從而降低了韌性，因此一般SMAW焊條中的奧氏體含量應(yīng)接近于最大值，這樣焊縫金屬仍將具有雙相組織的良好效果。焊縫韌性遠(yuǎn)低于母材，但通常遠(yuǎn)高于碳素鋼和合金鋼所要求的韌性值。SMAW焊接工藝評定有時(shí)會出現(xiàn)的一個(gè)錯(cuò)誤，就是采用ASTM A 923試驗(yàn)但沒有適當(dāng)?shù)卣{(diào)整驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。SMAW焊縫較低的韌性值并不表示存在金屬間相，而是由于保護(hù)藥皮中的氧。若按照對母材的要求來要求焊縫金屬達(dá)到－40℃/℉時(shí)最低54J/40英尺·磅的沖擊值，則將導(dǎo)致已使用多年并取得很好效果的這一通用焊接方法被判不合格。按照ASTM A 923規(guī)范，焊縫金屬的沖擊功最小值為34J/25英尺·磅，熱影響區(qū)的沖擊功最小值為54J/40英尺·磅。

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2205歧管。© Arco Exploration and Production Technology

保護(hù)

對于SMAW來說，保護(hù)通常不是問題，因?yàn)檫@種焊接方法依賴于焊劑和焊條藥皮產(chǎn)生的氣體保護(hù)。

技術(shù)和參數(shù)

如表17所示，SMAW的焊接工藝參數(shù)基本上是焊條直徑的函數(shù)。為了最大程度地發(fā)揮焊劑的保護(hù)作用，焊工應(yīng)保持盡可能短的電弧。間隙太寬，稱為“長弧”，可能會導(dǎo)致焊縫氣孔，過度氧化，熱輸入過多并降低力學(xué)性能。焊縫根部焊道應(yīng)使用小尺寸的焊條，填充焊道使用較大尺寸焊條。應(yīng)始終在焊縫區(qū)內(nèi)起弧。任何其他起弧點(diǎn)或飛濺物都應(yīng)當(dāng)通過精細(xì)打磨來去除。厚度小于2毫米（0.08英寸）的雙相不銹鋼不應(yīng)當(dāng)使用SMAW焊接。如果可能的話，工件應(yīng)盡可能平放，但SMAW焊條幾乎能夠用于任何位置的焊接。焊條應(yīng)與工件呈20°角（牽引角）。焊條夾具應(yīng)前傾于焊接移動方向。應(yīng)采用橫擺量最小的直窄焊道熔敷焊縫金屬。電流設(shè)定應(yīng)僅高至足以使電弧穩(wěn)定，焊縫和母材熔化良好。

表17. 用不同尺寸焊條焊接雙相不銹鋼時(shí)的典型焊條電弧焊（SMAW）參數(shù)（來源：Outokumpu）

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