1.寬帶極電渣堆焊技術

(1)產生背景石油化工行業的加氫反應器、原流合成塔、煤液化反應器及核電站的厚壁壓力容器等內表面均需大面積堆焊耐高溫，抗氧及硫化氫等腐蝕的不銹鋼襯里。70年代，在該領域內，國內外大量采用了帶極埋弧堆焊(SAW)技術。帶極的寬度也從窄帶向60mm、90mom、120mm、150mm的寬帶方向發展。該技術在稀釋率和熔敷速度上比絲極埋弧焊有了長足的進步，但隨著壓力容器日趨大型化、高參數化，促使堆焊技術向更優質更高效的方向發展。70年代初，德國首先發明，后被日、美、前蘇聯等國進一步完善的帶極電渣堆焊技術由于它具有比帶極埋弧難焊更高的生產效率、更低的稀釋率和良好的焊縫成形等優點，近年來在國內外得到迅速發展和較普遍的應用。

(2)技術內容和技術關鍵帶極電渣堆焊是利用導電熔渣的電阻熱熔化堆焊材料和母材的，除引現階段外，整個堆焊過程應沒有電弧產生。為了獲得穩定的電渣堆焊過程，有以下幾個技術關鍵:

1)焊接電源。在電渣堆焊過程中，渣池的穩定性對堆焊質量影響極大，而電壓的波動又是影響渣池穩定性的很關鍵因素，故希望堆焊過程電壓波動很小，因此要求選用恒壓特性的直流電源。此外，電源應具有低電壓，大電流輸出、控制精度高、較強的補償網路電壓波動的能力和可靠的保護性能。電源的額定電流視所用帶寬而異，一般對60mm×0.5mm帶極，額定電流為1500A，90mm×0.5mm為2000A，120mm×0.5mm為25O0A。2)焊劑。獲得穩定電渣過程的另一個必要條件是焊劑必須具有良好的導電性。一般電渣堆焊焊劑的電導率需達2~3Ω-1cm-1，為普通埋弧焊焊劑的4~5倍。目前國內外采用的電渣焊劑多為燒結型。焊劑電導率的大小，取決于焊劑組分中氯化物(NaF、CaF2、Na3AIF6等)的多少，當氯化物(質量分數)少于40%，堆焊過程為電弧過程，在40%~50%范圍大致是電弧、電渣聯合過程;當氯化物大于50%后，可形成全電渣過程。CaF2既是良好的導電材料又是主要的造渣劑，因此CaF2通常是電渣堆焊焊劑的主要成分。

除了導電性外，焊劑還需有良好的堆焊工藝性(脫渣、成形、潤濕性)及良好的冶金特性(合金元素燒損小，不利元素增量少)，適宜的粒度(一般比埋弧焊焊劑粒度細)。目前滿足上述要求，已用于生產的焊劑種類很多，如有國外的FJ-1(日本)、EST122(德國)、Sandvik37S(美國);國產的SJ15、SHD202等等。

3)磁控裝置。對于寬帶極(帶極寬度大于60mm)電渣堆焊，由于磁收縮效應，會使堆焊層產生咬邊，隨著帶極寬度增加，堆焊電流增大，咬邊現象越重，因此必須采用外加磁場的方法來防止咬邊的產生(磁控法)。如圖所示。同時必須合理布置磁極位置，選擇合理的激磁電流大小，外加磁場太強或太弱均會影響堆焊焊道的成形(圖2)。二個磁極的磁控電流應可分別調整。比如對于非預熱的平焊位置的工件，當帶極為60mm×0.5mm時，磁控裝置的南、北極控制電流分別為1.5A和3.5A;對于90mm×0.5mm的帶極則分別為3A和3.5A。

4)工藝參數的控制。采用合理的堆焊工藝參數是保障電渣堆焊過程穩定，焊縫質量良好的有效手段。影響帶極電渣堆焊質量的工藝參數很主要的有焊接電壓、電流和焊接速度，其次還有干伸長，焊劑層厚度，焊道間搭接量、焊接位置等。

①準確控制焊接電壓對帶極電渣堆焊具有重要意義，當電壓太低，有帶極粘連母材的傾向。電壓太高，電弧現象明顯增加，熔池不穩定，飛濺也增大，推薦的焊接電壓可在20~30V之間優選。

②焊接電流對帶極電渣堆焊質量影響也較大。焊接電流增加，焊道的熔深、熔寬、堆高均隨這增加，而稀釋率略有下降，但電流過大，飛濺會增加。不同寬度的帶極應選擇不同的焊接電流，比如對φ75mm×0.4mm的帶極，電流可在1000~1300A之間優選。

③隨著焊接速度的增加，焊道的熔寬和堆高減小，熔深和稀釋率增加，焊速過高，會使電弧發生率增加，為控制一定的稀釋率，保障堆焊層性能，焊接速度一般控制在15~17cm/min。

④帶級電渣堆焊時，母材傾角會影響稀釋率和焊道成形，一般推薦采用水平位置或稍帶坡度(1º~2º)的上坡焊為宜。

⑤其他一些參數的推薦值為:帶極伸出長度為25~35mm，焊劑厚度25~35mm，焊道搭接量5~l0mm。

(3)優缺點及應用范圍帶極電渣堆焊與帶極埋弧堆焊比有以下優點:

1)熔敷效率高，在中等電流下，比埋弧焊高50%;

2)熔深淺而均勻，母材稀釋率低，一般可控制在10%以下，比埋弧焊小一倍、單層堆焊即可滿足性能要求。

3)堆焊層成形良好，不易有夾渣等缺陷，表面質量優良，表面不平度小于0.5mm(埋弧堆焊時大于lmm)故表面無需機械加工，省料省時。

4)帶極中合金元素燒損和不利元素增量極少，堆焊層的塑性和韌性高于埋弧難焊。

5)由于接頭熔合區的碳擴散層窄，馬氏體帶寬度小，故接頭熔合區性能優于帶極埋弧堆焊。

正由于帶極電渣堆焊有上述優點，近年來國內外在加氫控制反應器、煤氣工程熱壁交換爐、核電站設備中壓力容器的內表面大面積堆焊中均得到了廣泛應用。

由于電渣帶圾堆焊自身的一些特點，它也有定的應用范圍:

帶極電渣堆焊熱輸入較高，故一般用于堆焊50~200mm的厚壁工件，推薦適用的工件很小直徑和壁厚如表1所示。

表1推薦適用于帶極電渣堆焊的很小直徑和壁厚

電極尺寸很小基體厚度很小曲面直徑

外表面內表面

60×0.540250450

90×0.580500900