自保护药芯焊丝简介

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：近年来随着我国长输油气管线工程建设规模的增大和建设质量的提高，以及油气管线现场的安装工作，对自保护药芯焊丝的市场需求进一步扩大，而且对自保护药芯接头质量的要求也越来越高。尽管对于自保护药芯焊丝焊接冶金问题已经做了不少的研究工作，但无论是在理论上还是在具体应用技术方面，都还有待于进一步深入研究和技术创新。

自保护药芯焊丝（SSFCW）可以在不附加保护气体的条件下施焊，焊接时无须供气辅助设备，抗风能力强，焊接操作方便，既具有焊条电弧焊的灵活性，又具有药芯焊丝或实心焊丝气体保护焊的高生产率，被广泛地应用于冶金、建筑、管线、桥梁、造船、钢结构、水利、电站等在野外施焊的工程上。近年来随着我国长输油气管线工程建设规模的增大和建设质量的提高，以及油气管线现场的安装工作，对自保护药芯焊丝的市场需求进一步扩大，而且对自保护药芯接头质量的要求也越来越高。近年来出现了通过控制弧长与热输入的手段优化整个焊接工艺、调整焊缝微观组织与结构、获得优质焊接接头的技术^[9，10]。

自保护药芯焊丝由于在不附加保护气体的条件下施焊，焊缝不但可能因氧化产生CO气孔，还可能因为氮的侵入导致氮气孔，因此对氧和氮的控制、克服焊缝中的气孔，同时保证焊缝金属良好的韧性，是自保护药芯焊丝冶金设计时要解决的主要问题。

自保护药芯焊丝焊接冶金问题有其自身特点，为此做了不少的研究工作，无论是在理论上还是在具体应用技术方面都取得了成果^[11-16]，并厘清了自保护药芯焊丝的气体保护的概念。自保护药芯焊丝焊接时的气体保护问题与焊条电弧焊的气体保护不同，自保护药芯焊丝不宜直接加入造气物质，或采用大理石分解后产生的CO₂实现气体保护，因为如果药芯中加入多量造气成分，那么在焊接时会析出强大气流，往往对熔滴的过渡产生不利的影响，另外大理石分解后析出的CO₂还会造成较大的飞溅。可以在自保护药芯焊丝加入大量的CaF₂，焊接时CaF₂与O₂或与H₂O反应生成F₂和HF，形成对熔滴的气体保护；CaF₂的沸点约为2500℃，在焊接时焊丝端部会形成CaF₂蒸气的保护屏障；一些低沸点的物质，如Mg的沸点仅有约1100℃，在电弧中易形成蒸气，并与电弧中氮、氧结合，对熔滴起到保护作用；另外F₂和HF气体会降低电弧的温度，可减少氮的溶解。在自保护药芯焊丝的药芯中加入脱氧、脱氮元素是控制熔敷金属中氧、氮含量的主要措施，Al、Ti、Si、Mg都是很好的脱氧剂，而Al、Ti又是强氮化物形成元素，可以作为强脱氮剂使用。为了更好地通过冶金途径控制氧和氮，研究采用LiF和Li₂CO₃控制熔敷金属中的氮^[15]，采用Zr、稀土等改善自保护药芯焊丝熔敷金属的组织和提高韧性^[16]。

为了满足自保护药芯焊丝的冶金条件，自保护药芯焊丝一般设计为高氟含Al、Mg成分熔渣，常用的有CaF₂-Al₂O₃渣系、CaF₂-TiO₂渣系及CaF₂-CaO-TiO₂渣系等，还有在CaF₂-Al₂O₃的基础上研发的CaF₂-Al₂O₃-CaO渣系^[17]，其中一个例子的主要成分（质量分数）约为：CaF₂55%，Al₂O₃15%，CaO12%，其余为MgO、SiO₂、TiO₂、MnO、FeO、ZrO等。其渣的碱度达到3.64。

尽管对于自保护药芯焊丝焊接冶金问题已经做了不少的研究工作，但无论是在理论上还是在具体应用技术方面，都还有待于进一步深入研究和技术创新。

自保护药芯焊丝简介

相关推荐