带极堆焊

时大于 lmm）故表面无需机械加工，省料省时。
■ 高的可重复生产力 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）
焊带宽度 mm 最小母材厚度 mm
最小外径 mm
纵向
环向
最小外径 mm
纵向
环向
30
30
200
300
400
250
60
45
二、带极堆焊的特点 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 母材稀释率低，埋弧带极堆焊一般可控制在 20%以下，电渣带极堆焊一般可控制在 10%以下，比埋弧焊小一
6.6 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。 电渣带极堆焊具有非常高的熔敷效率
埋弧带极堆焊熔敷效率/宽度
电渣带极堆焊熔敷效率/宽度
焊接电流
焊接电流 双头带极堆焊具有更高的熔敷效率
No2 机头
No1 机头
6
神户制钢 KOBE STEEL 用三头带极堆焊进行加氢反应器内壁堆焊
No3 机头 No2 机头 No1 机头
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。 ☆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。 7.4 焊接位置
带级堆焊时，母材倾角会影响稀释率和焊道成形，一般推荐采用水平位置或稍带坡度（1°~2°）的上坡焊 为宜。
制精度高、较强的补偿网路电压波动的能力和可靠的保护性能。电源的额定电流视所用带宽而异，一般对 60mm×0.5mm 带极，额定电流为 1500A，90mm×0.5mm 为 2000A，120mm×0.5mm 为 25O0A。 ☆ 当焊接电源的容量不足的时候，可以将 2 台相同的电源并联起来。
三、带极堆焊的分类 带极堆焊分为埋弧堆焊 SASC 和电渣堆焊 ESSC。
93~99mm
3~5mm
15~24Kg/h,28~40Kg/h
120mm
1400A/2400A
124~128mm
3~5mm
23~32Kg/h,39~52kG/h
■ 均匀的熔敷金属的化学成分 研究表明(用 EDAX)，对于电渣带极堆焊层熔合线上在 150μm ~ 250 μm 处，其化学成分已经达到了堆焊
6.7 相对埋弧焊，更低的焊剂消耗。 电渣带极堆焊的焊剂消耗量略微低于埋弧带极堆焊（如埋弧带极堆焊的焊剂/焊带消耗比一般为 0.8，而电渣
带极堆焊的焊剂/焊带消耗比为 0.7）。 ☆焊剂的消耗比随着电压的增高而增大。
6.8 焊接热输入 在计算焊接热输入时，涉及三个通常的焊接参数（电压、电流、速度）。对于带极堆焊工艺，计算焊接热输
4
氟化物的含量对过渡形式的影响
电弧
过渡 电渣
1400
℃ 下 的 电 导 率
氟化物的数量
典型的电渣带极堆焊焊剂与埋弧带极堆焊焊剂的成分(质量%)
SiO2+CaO
CaF2
Al2O3 + MnO
电渣带极堆焊焊剂
7%
65%
25%
埋弧带极堆焊焊剂
31%
10%
41%
6.2 单侧焊剂供给(后方不加焊剂)。
由于电渣带极堆焊时没有电弧产生，就不需要用焊剂覆盖住电弧(电弧仅在起弧的瞬间产生)，后方就可以不添加
带极堆焊的知识 石油化工行业的加氢反应器、合成塔、煤液化反应器及核电站的厚壁压力容器等内表面均需大面积堆焊耐高 温，抗氧及硫化氢等腐蚀的不锈钢衬里。70 年代，在该领域内，国内外大量采用了带极埋弧堆焊（SASC）技术。 带极的宽度也从窄带向 60mm、90mm、120mm、150mm 的宽带方向发展。该技术在稀释率和熔敷速度上比丝极埋弧 焊有了长足的进步，但随着压力容器日趋大型化、高参数化，促使堆焊技术向更优质更高效的方向发展。70 年 代初，德国首先发明，后被日、美、前苏联等国进一步完善的带极电渣堆焊技术由于它具有比带极埋弧焊更高的 生产效率、更低的稀释率和良好的焊缝成形等优点,在国内外得到迅速发展和较普遍的应用。 一、带极堆焊的定义 带极堆焊是用厚约 0.4-0.8mm、宽度约为 25-120mm 的金属带，代替焊丝作电极的堆焊方法,堆焊焊道平整 光滑，熔深浅而均匀，稀释率低，熔敷速度高。
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。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。
8
稀 释 率
母材金属的倾斜角
随着母材的坡度增大，母材 稀释率。
焊接圆筒体时，焊带的 偏置
7.5 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。
15mm
200A/350A
18~19mm
3~5mm
——
20mm
250A/400A
23~24mm
3~5mm
——
30mm
370A/600A
32~37mm
3~5mm
7~10Kg/h,10~16Kg/h
60mm
750A/1200A
63~68mm
3~5mm
12~16Kg/h,15~30Kg/h
90mm
1100A/1800A
460
700
500
Hale Waihona Puke 5009075
660
1070
1000
1300
120
100
960
1940
1500
2400
要求增加电源容量（更高的电流）。
在电渣堆焊过程中，渣池的稳定性对堆焊质量影响极大，而电压的波动又是影响渣池稳定性的最关键因素，
故希望堆焊过程电压波动最小，因此要求选用恒压特性的直流电源。此外，电源应具有低电压，大电流输出、控
3
保护渣壳。
导电机构 液态熔渣
凝固渣壳
焊带送进
焊剂 电弧
焊缝金属
母材
五、电渣带极堆焊的原理 电渣带极堆焊非常类似于埋弧带极堆焊。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。除引现阶段外，整个堆焊过程应设有电弧产生。
焊带送进
导电机构（附带水冷 电靴）
液态熔渣
凝固渣壳
焊剂
焊缝金属
母材
六、电渣带极堆焊与埋弧带极堆焊相比 6.1 特殊的焊剂成分(高的 CaF2 比例,一般≥30%)。
获得稳定电渣过程的必要条件是焊剂必须具有良好的导电性。一般电渣堆焊焊剂的电导率需达 2～3Ω*cm， 为普通埋弧焊焊剂的 4～5 倍。国内外采用的电渣焊剂多为烧结型。焊剂电导率的大小，取决于焊剂组分中氯化 物（NaF、CaF2、Na3AIF6 等）的多少，当氯化物（质量分数）少于 40%，堆焊过程为电弧过程，在 40%～50%范 围大致是电弧、电渣联合过程；当氯化物大于 50%后，可形成全电渣过程。CaF2 既是良好的导电材料又是主要的 造渣剂，因此 CaF2 通常是电渣堆焊焊剂的主要成分。
焊接电流对电渣带极堆焊质量影响也较大。焊接电流增加，焊道的熔深、熔宽、堆高均随这增加，而稀释率 略有下降，但电流过大，飞溅会增加。不同宽度的带极应选择不同的焊接电流，比如对 75mm×0.4mm 的带极，电 流可在 1000～1300A 之间优选。
对于埋弧带极堆焊，标准的电流密度（每个焊带单位上的电流通量）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。对于埋弧带极堆焊及电渣带极堆焊时采用 60mm 带宽焊带情况下， 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。 7.4 焊接速度
1
倍、单层堆焊即可满足性能要求(超低 C 焊缝金属)。
焊接方法
稀释率
埋弧带极堆焊 SASC 电渣带极堆焊 ESSC
18~25% 8~12%
■ 更高的熔敷效率，意味着更高的生产率
带极堆焊具有高的熔敷效率(0.5mm 厚钢带)
焊带宽度 平均焊接电流 SASC/ESSC
焊道宽度
焊道厚度
熔敷效率 SASC，ESSC
5
的母材稀释水平。埋弧带极堆焊的母材稀释率通常为 18~25%,而电渣带极堆焊的母材稀释率仅为 8~12%。 稀释率：稀释率表征了熔敷金属被稀释的程度
稀释率=B/(A+B)
常见的焊接方法的稀释率
焊接方法
稀释率
SMAW 丝极 SAW 埋弧带极堆焊 SASC 电渣带极堆焊 ESSC
25~30% 25~35% 18~25% 8~12%
埋弧带极堆焊
电渣带极堆焊
焊带送进 前焊剂斗
焊接方向 后焊剂斗
焊带送进 前焊剂斗
焊接方向
电弧
液态熔渣
母材
熔深大，约 1~1.5mm
母材
熔深浅，约 0.3~0.4mm
四有、电埋弧弧产带生极，堆熔焊池的被原焊理剂所覆盖
无电弧产生，开放的熔池
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
焊剂。
6.3 没有电弧，没有紫外线产生。
由于电渣带极堆焊时没有电弧产生，就不会产生紫外线。
6.4 敞开式焊接熔池允许焊道排出杂质、气体。 电渣带极堆焊时，后方不加焊剂，敞开式的焊接熔池直接暴露在大气中，更容易将焊道中的杂质、气体浮出。
敞开式焊接熔池
6.5 相对埋弧焊，更低的焊道熔深及更小的母材稀释率水平。 电渣带极堆焊时，由于没有电弧之间作用在母材上，母材熔化的更少，就可以得到更浅的焊道熔深和更小
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。 7.2 焊接电压
精确控制焊接电压对带极电渣堆焊具有重要意义，当电压太低，有带极粘连母材的倾向。电压太高，电弧现 象明显增加，熔池不稳定，飞溅也增大，推荐的焊接电压可在 20～30V 之间优选。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。 埋弧带极堆焊 SASC 的最佳电压为：26~27V 电渣带极堆焊 ESSC 的最佳电压为：24~25V ☆对于合金型焊剂(向焊缝中过渡 Cr,Mo,Nb 等合金元素)，应尽量遵照焊剂供应商推荐的参数，因为随着电压的 变化，焊剂向焊缝中过渡合金元素会受到较大的影响。 7.3 焊接电流
入的公式有一个微小的修正。因为相对带极堆焊焊接热输入扩展到更宽的表面上，因此增补了一个修正因素到分 母中，即熔敷焊道的宽度。修正后的公式如下： 修正后的焊接热输入的计算公式： U 电压×I 电流×60 S 速度×1000×W 焊道宽度
带极堆焊计算焊接热输入的修正公式可以与其他堆焊方法比较
7
7. 堆焊工艺参数 7.1 电流极性
层的平均水平。 意味着要电渣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。
■ 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
2
堆焊层成形良好，不易有夹渣等缺陷，表面质量优良，电渣带极堆焊表面不平度小于 0.5mm（埋弧带极堆焊