带极堆焊的技术

敷
分
金
的
母
属
百
材
分
金
比
属
研究表明(用EDAX)， 对于埋弧带极堆焊层及电 渣带极堆焊层熔合线上分 别在250μm 及 150 μm处， 其化学成分已经达到了堆 焊层的平均水平。 意味 着要带极堆焊满足堆焊层 下3mm 处的化学成分达 到石化行业中相关技术规 范要求是很轻易的。
距熔合 线的距 离
9.带极电渣堆焊与带极埋弧堆焊相比
22.常见的焊接缺陷——成形不良
产生原因: 磁控装置设置错误。 堆焊机头剧烈升/降(转胎不 良)。 电流波动过大。 错误的焊道搭接。 焊剂的高度太高(气体逸出困 难)。
解决对策: 正确设置磁控装置。 导电嘴表面抛光、压紧。 检查地线及电源。 设定正确的电流及极性。 精确设定焊道搭接量。 降低焊剂的高度。
▪ 如果焊剂覆盖厚度 过高，焊剂会压在 熔池上，给焊道留 下印记，同时会增 加焊剂消耗量，并 抑制了熔池排气从 而导致气孔产生。
焊剂斗 母材
焊带送进
5mm
干伸
以上
长
焊接方向 焊剂斗
熔渣
凝固渣
16.带极堆焊的重要焊接参数——焊接位置
焊接位置:
▪ 焊接位置上所允许变动的空
间很小，因为焊接位置对于
稀释率水平及焊道的尺寸起
4.带极电渣堆焊的原理
水冷导电嘴 液态熔渣
凝固渣壳
焊缝金属
送进焊带
焊剂 母材金属
带极电渣堆焊非常类似于带极埋弧堆焊。但不 需要电弧，焊带就进给到熔池中。而且，焊剂 也形成了保护渣壳。与埋弧带极堆焊的渣壳不 同，电渣带极堆焊的渣壳在液态时是可导电的。 凝固状的渣壳电阻热效应提供该焊接方法所必 需的热量。而仅当电渣带极堆焊起始时，电弧 会出现。因为只要产生了足够的具备电导性的 渣壳，同时渣壳的电阻比电弧的电阻更小，那 么电弧就会消失。在电渣带极堆焊中，焊剂仅 仅供给在焊带的前方。在焊带的后面，可以看 见敞开熔池，并可看见红外线。
特殊焊剂(高的CaF2比例,一般≥30%)。 单侧焊剂供给(后方不加焊剂)。 没有电弧，没有紫外线产生。 敞开式焊接熔池允许焊道排出杂质、气体。 相对埋弧焊，更低的焊道熔深及更小的母材稀释率
水平。 在连续的焊接热输入情况下，电渣焊的熔敷效率几
乎两倍于埋弧焊。 相对埋弧焊，更低的焊剂消耗。
▪ 要提高熔敷效率(千克/小时, 平方米/小时)，必须提高堆焊速 度，从而单位时间内更多的焊带被熔化，则焊接电流要相应 提高。电流增加了，堆焊速度不变的话，堆焊层厚度会增加， 所以为保持堆焊层的厚度不变，必须相应增加堆焊速度。然 而对于不同种焊剂所允许承载的最大堆焊速度是不同的。解 决的方法就是在焊剂中加入更多的CaF2，最高的速度可达 45cm/min。
5.带极堆焊具有较低的熔深
带极埋弧堆焊
焊带送进 焊剂斗
带极电渣堆焊
堆焊方向
焊带送进
焊剂斗
焊剂斗
堆焊方向
干伸长
熔融渣 凝固渣
母材
带极埋弧堆焊的母材熔深一般 1~1.5mm
干伸长
熔融渣 凝固渣
母材
带极电渣堆焊的母材熔深一般 0.3~0.4mm
6.带极堆焊具有低的稀释率
焊接方法 稀释率
稀释率=B/(A+B)
标准的工作电流分别为750A 及1250A 。
▪ 必须指出的是电流密度和焊接电流是两个相对独立的参 数。如其它工艺参数保持不变，为保证连续的焊道，采 用大电流时必须采用高速焊。显然这个高速也不是没有 极限，因为太高的电流和焊接速度会增加稀释率和飞溅 水平。同时也会影响焊道的成型。对于60mm 带宽焊带， 极限电流为2000A，极限电流密度为67 A/mm2。
▪ 焊剂的高度应比焊带干伸长高+5mm。 ▪ 开始焊接前，应固定焊接参数。
▪ 表面应该清理干净。层间温度过高。
24.常见的焊接缺陷——气孔
产生原因:
▪ 焊剂潮湿。 ▪ 焊剂不干净。 ▪ 堆焊前的表面不干净。 ▪ 熔池保护不良。
解决对的表面。 注意熔池的保护。
非常均匀的焊道熔深非常均匀的焊道熔深更低的母材稀释率水平允许以更少的堆焊层达到化学成分及性能要求更低的母材稀释率水平允许以更少的堆焊层达到化学成分及性能要求更高的熔敷效率意味着更高的生产率更高的熔敷效率意味着更高的生产率均匀的熔敷金属的化学成分均匀的熔敷金属的化学成分因为堆焊层没有集中的凝固线因为堆焊层没有集中的凝固线所以堆焊层具有更小的裂纹敏感性所以堆焊层具有更小的裂纹敏感性非常平滑的堆焊层表面可减少堆焊焊道数量及搭接数量非常平滑的堆焊层表面可减少堆焊焊道数量及搭接数量高的可重复生产力高的可重复生产力带极相对丝极较少的一些不足如下
带极埋弧/电渣堆焊技术
技术部 2013年4月1日
1. 带极埋弧/电渣堆焊的起源
带极埋弧堆焊由 Campbell, H. C. and Johnson, W. C. 发明，并于1956年 取得了专利，开始 应用。
带极电渣堆焊1971 年由德国人Seidel G 和Hess H发明， 并开始逐步取代带 极埋弧堆焊。
▪ 在工业应用中，为避免虚焊及未熔合 建议保证最低5~6%的稀释率。
干伸长
30mm 40mm 50mm
稀释率 SAW ESW 25% 9% 20% 6.4% 15% 4.2%
15.带极堆焊的重要焊接参数——焊剂高度
焊剂覆盖厚度：
▪ 典型情况下，焊剂 覆盖厚度比带极的 干伸长度要高大约5 mm。
▪ 在埋弧带极堆焊过 程中，如果焊剂覆 盖厚度过低，电弧 会变得不稳定同时 飞溅情况增加。
7.带极堆焊具有高的熔敷效率
熔 敷 效 率
焊带宽度 15mm 20mm 30mm 60mm 90mm 120mm
平均焊接电流 200A/350A 250A/400A 370A/600A 750A/1200A
1100A/1800A 1400A/2400A
焊接电流
焊道宽度 18~19mm 23~24mm 32~37mm 63~68mm 93~99mm 124~128mm
10.典型的带极堆焊机头结构
送丝电极
送丝轮
磁控线圈 磁极
焊剂斗
导电嘴
电渣堆焊的导电嘴 为整体水冷式。
11.带极堆焊的重要焊接参数——电流
焊接电流和电流密度：
▪ 为获取最佳的操作工艺性能，埋弧带极堆焊及电渣带极 堆焊均采用直流反接（DCEP）的电流极性。
▪ 如采用直流正接（DCEN)，将导致更浅的熔深及更厚的
带极相对丝极，较少的一些不足如下：
▪ 更高的焊接热输入 ▪ 工件的尺寸有限制（母材的厚度限制或者母材的内径要求） ▪ 要求增加电源容量（更高的电流）。
3.带极埋弧堆焊的原理
导电嘴 液态熔渣 凝固渣壳
焊缝金属
焊带送进
焊剂 母材金属
焊带通过电弧进给到熔池中，电 弧所产生的热用来熔融焊带、
焊剂及母材。在熔池上方熔融的 焊剂形成一个保护渣壳.
25.常见的焊接缺陷——咬边
产生原因:
▪ 不正确的焊接参数(电压 过高，焊接速度过快)。
解决对策：
▪ 使用正确的焊接参数 (降低电压，降低焊接 速度)。
26.常见的焊接缺陷——沟槽
产生原因:
▪ 筒体旋转中发生漂移。 ▪ 错误的磁控装置设置。
解决对策:
抵消筒体旋转中的漂移。 正确设置磁控装置。
27.新进展——高速带极电渣堆焊
焊道厚度 3~5mm 3~5mm 3~5mm 3~5mm 3~5mm 3~5mm
熔敷效率 —— ——
7~10Kg/h,10~16Kg/h 12~16Kg/h,15~30Kg/h 15~24Kg/h,28~40Kg/h 23~32Kg/h,39~52kG/h
8.带极堆焊层熔敷金属的均匀同一性
合
金
熔
成
23.常见的焊接缺陷——夹渣
产生原因：
焊道的焊趾部位，形状不良。 焊道的搭接量不合适。 焊前的焊道清理不足。
易于产生夹渣
解决对策：
调整焊接参数，已得到焊趾部位适当倾斜的焊道。
不易产生夹渣
堆焊前，保持精确的焊道搭接量(若焊趾部位不良，应采用2~5mm的小 焊道搭接量)。
使用钢丝刷或角磨清理焊道。
对于埋弧带极堆焊，焊接速度介于10到18cm/Mmin之间，这个焊接参数可以堆出3~5mm厚的焊道。 对于电渣带极堆焊，焊接速度介于15到25 cm/min之间，同时采用普通的电流密度 (40A/mm2)， 不采用更
进一步的特定的焊接工艺来矫正，这个焊接参数可以堆出3~5.5mm厚的焊道，因此可以运用到电渣带极堆 焊工业应用中。 当堆焊层低于3 mm时, 稀释率的水平将显著增加，同时焊道成型将变差，还可能出现咬边并增加飞溅。 而当堆焊层厚度高于5.5 mm时，将很难在搭接处保证良好的熔合并更难脱渣。
熔合。
▪ 同时过低的电压将增加短路的风险，而短路 的话焊带将连在母材上。
▪ 非常关键的一点是工作电压应为在机头导电 嘴与工件间的实测值，因为伏特表上所显示 的数值可能没有考虑到电缆线上的电压损失。
熔深 电压
稀释率
熔敷效率
稀 释 率
电压
电压
13.带极堆焊的重要焊接参数——速度
堆焊速度：
堆焊速度和焊接电流同时发生作用，这个参数对堆焊层的尺寸，熔深，稀释率及焊接热输入都有相当关键 的影响。
稀
着相当关键的影响。另外尽
释
管允许最大不超过3°上坡堆
率
焊和下坡堆焊，但平焊还是
最好的位置选择。
母材的倾斜
筒体的旋转
17.磁控装置的正确使用
南极 北极
电流
磁场
运动
18.磁控装置的正确安装
焊接方向
19.不正确的磁控装置电流设置
不正确的焊缝凝固纹理
此边有咬边 先凝固
若后凝固侧的焊缝高，说明后凝固 侧的高度低(筒体是倾斜的)。
焊接速度与稀释率的关系(ESW)
焊接速度与熔深的关系(ESW)
稀 释
溶 深
率
速度
速度
可以看出，速度越快，焊道的厚度越薄，稀释率也越高。采用过高的焊接 速度得到薄的焊道，可能会使焊缝的化学成分不合格。
14.带极堆焊的重要焊接参数——干伸长
干伸长度：
▪ 干伸长度表示导电嘴与焊带端部之间 的长度。埋弧带极堆焊的干伸长度一 般介于20mm 到35 mm 之间，同时 电渣带极堆焊的干伸长度介于 25 mm 到 40 mm 之间。 一般这个因素 的影响比较小：即增加干伸长度时， 稀释率会轻微下降，同时熔敷效率会 轻微增加。
熔敷效率
稀
释 率
熔深
电流 稀释率
电流
电流
12.带极堆焊的重要焊接参数——电压
工作电压：
▪ 对于埋弧带极堆焊和电渣带极堆焊来说，很 重要的一点是要保证尽可能连续的电压(电 源应为恒压或平特性)，一般来说：允许最 大的电压波动为±1 V。
▪ 电压的合理选择取决于带极堆焊中所采用的
焊剂。
熔
▪ 过高的电压将导致突然的飞溅及不稳定的 深
后凝固
此时，应增加出现咬边侧的磁控装置 电流或减少另一侧的磁控装置电流。
20.正确的磁控装置电流设置
正确的焊缝凝固纹理
焊接时，磁控装置的起始电流:北 极3.5A南极3A。通常北极的电流 应比南极高0.5~1A
加磁场前
加磁场后
21.不正确的磁控装置电流设置
此为两侧磁控装置电流设置过高 而产生的现象，此时应同时减小 两侧磁控装置的电流。
堆焊层，则提升在焊道搭接处出现焊接缺陷的风险。同
时，直流正接极性将导致更高的飞溅从而影响熔合。
▪ 对于埋弧带极堆焊，标准的电流密度（每个焊带单位上 熔
的电流通量）应为 20~25 A/mm2, 同时对于电渣带极堆 焊，标准的电流密度应该为 40~45 A/mm2。对于埋弧带
深
极堆焊及电渣带极堆焊时采用60mm 带宽焊带情况下，
▪ 与普通焊剂相比，高速电渣焊焊剂可以在相同时间内堆焊出 两倍数量的堆焊层。堆焊的高熔敷效率甚至可高达26 千克/ 小时 及1.1 平方米/小时 。
▪ 如采用正确的参数，最低可在5mm 厚的板材上带极堆焊。
问题？
谢谢!!!
SMAW 25~30%
SAW
25~35%
带极SAW 18~25%
带极ESW 8~12%
金属熔焊或堆焊时，熔敷金属被稀释的程度，用母材或预先堆焊层金属在焊缝金属中 所占的百分比(即熔合比)来表示 。
带极堆焊的焊缝一般高度为3~5mm，可以从焊缝的厚度快速地推断出稀释率 。 如带极埋弧堆焊的焊缝高度为4mm时，其稀释率为(1~1.5)/(4+1~1.5)≈20%。
24.常见的焊接缺陷——中心裂纹
产生原因:
▪ 使用了不正确的焊带。 ▪ 使用了不正确的焊剂。 ▪ 搭接区域的不规则焊道斜坡。 ▪ 焊剂高度过低。 ▪ 不合适的焊接参数设置。 ▪ 不规则的焊道表面清理。 ▪ 使用了过高的电流。 ▪ 层间温度过高。
解决对策:
▪ 焊接前检查所使用的焊带和焊剂。
▪ 精确控制焊道的搭接量。
2.带极堆焊与丝极堆焊的对比
带极堆焊的原理与丝极堆焊基本相同。最主要的区别在于使用宽带 极取代了丝极。同时，增加一套带极堆焊机头，机头通过拓宽导电嘴宽 度来保证连续的焊带进给并提供有效的工作电流。
带极相对丝极的主要的优势可以归纳为：
▪ 非常均匀的焊道熔深 ▪ 更低的母材稀释率水平，允许以更少的堆焊层达到化学成分及性能要求 ▪ 更高的熔敷效率，意味着更高的生产率 ▪ 均匀的熔敷金属的化学成分 ▪ 因为堆焊层没有集中的凝固线， 所以堆焊层具有更小的裂纹敏感性 ▪ 非常平滑的堆焊层表面，可减少堆焊焊道数量及搭接数量 ▪ 高的可重复生产力