焊接专业毕业论文

适于1Cr13NiMoVNb型带极烧结焊剂的研制

第一章绪论

1.1 焊剂的发展现状

随着现代化工业的飞速发展，焊接技术也取得长足的进步，焊接材料的应用范围也日益扩大，人们对焊接材料无论在品种方面还是产量方面都提出了更高的要求，焊接材料也日益受到各行各业（如机械、冶金、建筑、锅炉和压力容器、桥梁、造船、石油化工、航空航天和核动力工程等）的极大关注。

长期以来，我国以生产和使用熔炼焊剂为主，生产企业有20余家。近年来，由于烧结焊剂市场不断扩大，专门生产烧结焊剂的企业不断增加，目前生产烧结焊剂的企业有10余家。

随着各种自动和半自动焊接方法的广泛应用，焊剂的品种逐渐增多，使用量也逐年扩大。我国目前焊剂的生产企业有40余家，年生产能力在10万吨以上，但主要以熔炼焊剂为主，约占焊剂总产量的85%，其中HJ431占熔炼焊剂的90%以上。目前我国一些高性能的焊剂仍靠进口。

我国近年来烧结焊剂的用量也逐渐增多，自锦州电焊条厂1986年引进瑞士奥利康公司烧结焊剂生产线和配方以来，我国烧结焊剂生产有了较快发展。根据国家焊接材料质量监督检验中心的统计，我国1987年烧结焊剂的消耗量（不包括进口的烧结焊剂）仅0.03万吨左右，而1991年已接近0.3万吨，1996年烧结焊剂的消耗量已接近0.8万吨，约占全部焊剂消耗量的20%左右；2000年烧结焊剂的产量为1万多吨，仍低于欧美、日本等工业发达国家的水平。

目前国内广泛使用的高锰型熔炼焊剂并不符合我国的资源条件，应大力发展节能、调整成分方便、符合我国资源条件的非熔炼型烧结焊剂。烧结焊剂的生产成本可比熔炼焊剂降低30%～50%。在焊剂生产中，目前美国的烧结焊剂占50%，日本占70%，西欧占90%，我国仅占15%左右。故我国烧结焊剂还有很大的发展空间。

1.2 带极堆焊的发展现状

高速带极堆焊（HSW）法是八十年代中期由美国、日本提出的新型焊接方法，它是在带极埋弧堆焊（SAW）法和带极电渣堆焊（ESW）法的基础上发展起来的。

由于焊速的提高，热输入量便减少，冷却速度加快，高温停留时间缩短，过热倾向减少，堆敷金属境界晶粒细化，致使剥离倾向急剧减少。同时，由于组织细化，使晶界夹杂物减少，导致堆敷层裂纹和冷裂纹倾向减少，因而有利于改善堆焊构件的性能。

带极堆焊的主要特点：

(1)带极堆焊能减少焊缝中的气孔和结晶裂纹。由于带极堆焊的熔池体积较宽，带极电弧对熔池金属有搅拌作用，所以熔池中气体易上浮逸出，改善了结晶条件，焊缝质量好，力学性能高。

(2)带极堆焊熔池不易过热，熔滴过渡是在电弧之前产生的，因此，热影响区很少出现过热组织缺陷。

(3)带极堆焊的焊接电流较大，所以带极熔化率和熔化系数比丝极高2-3倍，通常带极熔化率可达60-70kg/h，熔化系数达60g/Ah。

(4)带极堆焊容易实现自动化、机械化生产。带极自动输送，机头沿焊缝自动行走，只是一盘40-50kg焊带焊完后才重换焊带，更换方便，生产效率很高。

(5)带极堆焊的劳动条件好，在焊接过程中无弧、少烟、金属飞溅很少，除渣容易。

带极堆焊包括埋弧堆焊、电渣堆焊以及高速堆焊三种工艺方法。前两种堆焊方法因其堆焊速度低，故热输入量大，焊后冷却速度较慢，使堆敷金属与母材边界层晶粒粗大，易生成粗大平面晶，造成在高温高压腐蚀介质中使用压力容器时易出现氢致剥离现象。为了提高容器堆焊层的性能，从80年代后期国外开展了高速堆焊工艺的研究工作，用高堆焊速度，低热线能量输入，以使边界层和堆敷金属晶粒细化，达到改善容器抗剥离性能的目的.并且使用75 mm宽带极的高速堆焊法，其效率与使用150 mm宽带极的电渣堆焊法相同。1988年国内对这一方法开始研究，在完成了60 mm宽带极的高速堆焊工艺的研究工作之后，又开展了75 mm宽带极高速堆焊工艺的研究工作。

带极堆焊是利用“金属带”代替焊丝作为电极，在熔炼型焊剂或陶质焊剂层下进行的一种焊接方法。随着现代科学技术的发展，不锈钢带极堆焊在我国石油、化工设备制造中越来越广泛地被采用，与其他方法相比较，带极堆焊具有熔敷效率高

和熔池浅，熔敷金属的化学成分和金相组织稳定，且焊道宽而平整等优点。

带极电渣堆焊(ESW)的基本原理和其可能的应用是同时在1982年IIW(国际焊接学会)年度会议上首次被提出来的。从那以后，这种方法在世界上的各行各业得到了广泛的应用，如钢厂、海上石油平台、化工、石油、造纸和电站行业等。

ESW无论是技术上还是经济上至少具有如下几方面的优点:

和普通的埋弧带极堆焊(SAW)相比，ESW的低于10%的稀释率能够保证在第一层就能获得满意的化学成分，特别是在低碳不锈钢和低铁镍基和钻基合金堆焊中减少稀释是非常必要的。非金属夹杂物的量大大降低，而且低硅电渣焊剂的使用为完整的焊缝金属提供了保证。ESW的熔敷速度大约是SAW的两倍，当需要较薄的堆焊层厚度时，甚至可以采用更快的堆焊速度。在过去的几年当中，带极电渣堆焊(ESW)技术得到了高速发展，以前认为不可能采用这种方法进行堆焊的领域现在也允许进行带极电渣堆焊。总之，大量的实际应用已经证明了这种方法的适用性，主要包括347、600、625、04、310、双相钢、纯镍和镍铜合金以及硬度在HRc40 , HRc50的耐磨合金表面堆焊和钻基合金表面堆焊。在高技术工业方面，由于产品服役条件相当恶劣，需要有可靠的产品和焊接方法作为保证，所以ESW的应用在这方面就显得尤其重要。

在石油、化工、海上石油平台和电站工业人们为了提高生产率正在寻求各种新型的合金。例如在过去的十年中，钢厂连续浇铸轧辊的寿命已得到显著提高，这主要归功于焊带化学成分、焊剂的不断发展和焊接方法的改进。带极电渣堆焊与带极埋弧焊相比，具有熔深浅、过渡层稀释率低，堆焊层表而平整，及熔敷效率高等优点。目前国内、外大量用于压力容器内壁不锈层的堆焊，也用于核设备内壁不锈层的堆焊。

带极埋弧堆焊以其堆焊效率高，工作环境好，性能稳定，在国内外得到了广泛应用。埋弧堆焊是利用电弧热熔化带极和焊剂。有以下特点：①焊接热相对集中，焊接线能量大，母材稀释率较高，15%-20%左右，但不可避免地形成应力集中和产生焊接残余拉伸应力。②每层堆焊层厚度一般为4mm，不应超过5mm，堆焊时以水平到1°左右的上坡焊为最佳，否则容易造成未熔合等缺陷。③当要求焊缝金属超低碳时，应堆焊两层以上；在实际堆焊时，若发生将被搭接覆盖的一侧润湿角不