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        中國焊接材料的生產與應用
        中國焊接材料的生產與應用關鍵詞:焊接材料 生產與應用目前我國已成為世界大焊接材料生產國,總產量已達120多萬噸,在產品結構上仍然以低品位普通焊條為主,**率和高技術含量的焊材產品所占比例較小。我國焊材產業與工業發達國家之間的差距已不在產量上,而是在整體素質和科研水平上,包括人員素質、生產裝備、檢測技術和產品研發等方面。近年來,我國焊接材料產品的結構也發生著改變,總體趨勢是電焊條的產量由逐年增加而至穩定并有減少的趨勢,焊絲(包括氣保護焊絲和埋弧焊絲)、燒結焊劑的產量正在逐年增加,焊接材料總產量的增長也由快而至緩慢,通用焊接材料生產的集中度逐年提高,不斷向大型企業集中,小型企業正在尋求特色產品和特定市場的經營。2001年中國各種焊接材料的產量,同圖1。  1.2 焊絲1.2.1 氣保護實心焊絲目前,全國的氣保護焊絲生產企業150余家,已從德國、瑞典、加拿大、瑞典、意大利及中國臺灣地區引進各種生產設備近50套,國產或自行研制的設備100余臺,生產能力達20余萬噸,主要由國有、集體、私營、合資及獨資企業組成,另外一些大型焊條生產廠逐漸成為焊絲生產的骨干企業。近年來,大部分企業在關鍵性技術方面取得了突破性進展,因而各生產企業均在增加氣保護焊絲的生產設備和產量,但由于冶金方面的影響,氣保護焊絲的品種較少,除ER49-1和ER50-6型號生產量較大外,其余大部分品種產量較小。1.2.2 氣保護藥芯焊絲近年來,藥芯焊絲的生產得到了較大的發展,從1996年的500余噸發展至2001年的約 1.2萬t,目前已有28個(包括3家外資企業),共有生產線39條,其中引進生產線21條,自制生產線18條,現有設備生產能力達2萬余噸,目前年產量超過1000t的企業有4家。1996-2001年國產藥芯焊絲數量,見圖3,市場使用量,見圖4。  1.2.3 埋弧焊絲目前,能夠供應埋弧焊絲的企業有數百家,部分企業可以盤狀供貨,由于埋弧焊工藝除單電極外,已發展到多電極及多規格焊絲等,使得埋弧焊絲的應用量有所增加,近年來鍍銅埋弧焊絲的生產數量不斷增多。2001年國產二氧化碳氣保護實心焊絲的產量為14萬t左右,藥芯焊絲約1.2萬t,埋弧焊絲約5萬t。1.3 埋弧焊劑我國焊劑生產企業有30余家,整個焊劑行業年生產能力15萬t左右,其中熔煉焊劑11-12萬t,燒結焊劑3-4萬t。目前能夠生產燒結焊劑的企業有十余家。近年來,燒結焊劑市場不斷擴大,燒結焊劑在焊劑中的比例也在不斷提高。2001年國產埋弧焊劑產量約7萬余噸,其中熔煉焊劑約5萬余噸,燒結焊劑近2萬噸。2 焊接材料的應用趨勢相關金屬制品業均與現代焊接應用有關,在石化設備制造業(如熱交換器、壓力容器、儲罐等)、運輸工具制造業(如船舶、軌道車輛、汽車、飛機等)、機械制造業(如產業機械、機具等)鍋爐、橋梁與建筑行業等產業都與焊接材料產業具有關聯性。焊接材料產業的興衰與這些產業的發展密切相關。(1)船舶制造。我國造船系統已提出,到2005年各主要船廠的焊接**化率要達到80%以上,其中二氧化碳氣保護焊的應用率達到55%,焊接機械化、自動化率達到70%左右。造船業經過“八五”、“九五”十年的**焊接技術推廣,已在全行業使用藥芯焊絲氣保護焊和埋弧焊技術。隨著我國造船業國際化進程的發展,對焊接材料的**性、工藝性、發塵量等方面提出了更高要求。(2)橋梁與建筑 正處于從手工焊向半自動、自動焊轉變過程中,橋梁建造用低碳低合金實心焊絲、藥芯焊絲會有更大的發展。手工電焊條和埋弧焊材仍然會保持一定比例。(3)汽車與軌道車輛 半自動、自動焊接材料的應用比例正在快速增長,適于MAG焊和埋弧焊的焊絲需求量會加大。(4)壓力容器和儲罐 各種**焊接工藝,不同品種的焊絲(如二氧化碳氣保護實心焊絲、藥芯焊絲和埋弧焊絲)將會有一定的需求??傊?,焊接材料的應用趨勢是**率、高質量、適合于自動焊的焊材使用量將逐漸增加,而其他焊材,尤其是低品質焊材使用量逐漸減少。3 焊接材料的發展趨勢與建議3.1 “十五”期間焊接材料的發展趨勢3.1.1 電焊條由于普通低價位焊條的產量已經趨近于極限,未來此種焊條的產量將會逐漸減少,而焊條的產品結構將會得到調整,特種焊條(指低氫、耐熱鋼、不銹鋼、鎳基及堆焊焊條等)的比例將會提高,焊條總產量將維持不變,但其在整個焊接材料中所占比例將由目前的接近80%逐漸下降到70%以下。3.1.2 焊絲(1)氣保護實心焊絲 雖然目前氣保護實心焊絲品種很少,能夠提供給市場的主要有ER49-1和ER50-6兩種產品,但其需求量與產量逐年在增加,其產量占整個焊材的比例將逐漸上升到18%左右。(2)藥芯焊絲 藥芯焊絲的產量在1996-2000年間增長率較高,目前國內產量*大的是氣保護碳鋼藥芯焊絲,將來藥芯焊絲的品種將快速增加,實心焊絲不能滿足低溫鋼、耐候鋼、耐熱鋼、耐海水腐蝕鋼及高強度結構鋼用的焊絲將由藥芯焊絲填補,另外用于輸油氣管道焊接的自保護藥芯焊絲及各行業表面修復用的堆焊用藥芯焊絲產品也將不斷開發,因而“十五”期間,藥芯焊絲占全部焊材的比例將增加到4%左右。(3)埋弧焊絲 埋弧焊絲的比例將不會有大的變化,我國埋弧焊絲的比例將保持在10%-13%。3.1.3 焊劑埋弧焊劑和埋弧焊絲一樣,總產量也保持在一定在范圍內波動,不會有大的增長,但埋弧焊劑的結構將會發生一定的變化?!笆濉逼陂g,在埋弧焊劑的總量中,燒結焊劑的比例將會增加,而熔煉焊劑的比例將會有所下降。3.2 焊接材料發展建議(1)大型焊接材料企業加快產品結構調整和產品優化升級。大型焊材企業在保留通用焊材規模優勢的基礎上,應向自動化焊材方向發展,如二氧化碳實心焊絲、藥芯焊絲、埋弧焊絲、燒結焊劑、鋁合金焊絲等。(2)中、小企業向特色產品、特定市場經營方向發展。開發特色產品和特定市場,有助于企業集中人力、地域優勢,避開市場上低品位焊材的價格戰。(3)加大研究、開發的投入,提高老產品的品質、開發高技術新產品。提高老產品的質量主要是減少煙塵和飛濺,提高焊材的全位置焊接性能,改善脫渣性。開發高技術新產品,包括研制不鍍銅實心焊絲、**率金屬粉芯藥芯焊絲、自保護藥芯焊絲、大熱輸入焊接用埋弧焊絲、低煙塵焊條、Cr-Mo鋼和雙相鋼用焊條、纖維素和低氫全位置立向下焊條及高強鋼用焊材。(4)在行業組織的推動下,加強技術交流與合作。焊材行業組織應進一步發揮行業組織的協調作用,促進焊接材料生產企業之間及與原、輔材料生產企業之間的交流與合作,推動焊接材料行業的進步。
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        不銹鋼和鎳合金的焊接指南
        焊接不銹鋼和鎳合金的關鍵在于清潔度和選擇正確的填充金屬。這些指南旨在提供逐步指導,幫助成功焊接不銹鋼和 鎳合金。 第 1 步:為焊接工藝選擇填充金屬合金 根據指南,當基底金屬相同時,使用基底金屬合金。例如,如果需要將 316L 與 316L 接合,請使用 316L 填充金屬。 根據之前的經驗可能會判斷出焊接中的優先腐蝕區域,在此情況下,可能需要提高合金含量。很有必要認真思考需要 將合金含量提高到何種程度,以免合金含量過高導致接觸腐蝕。 對于異種金屬的焊接(例如,不銹鋼與碳鋼) 注意事項:如果選擇了錯誤的填充金屬或稀釋率過高,則這些低合金混合物可能會導致焊接失敗。*常見的失敗類型 是開裂,但也有可能會導致焊縫脆化。 因此,適當的合金選擇和焊接方法對于成功焊接非常重要: 對于異種不銹鋼與不銹鋼或鎳與鎳接合,請參閱異種材料結合指南。通常,*佳做法是使用專用于兩種材料中合金含 量較高的那種材料的填充金屬。例如,如果將 304L 基底金屬與 316L 基底金屬接合,請使用 316L 填充金屬。 將不銹鋼與鎳基合金接合時,應始終使用鎳基填充金屬。 – 不要使用低合金焊條來接合低合金與不銹鋼。這種情況會導致脆性焊縫。 – 不要使用低合金不銹鋼填充焊絲來接合低合金與不銹鋼。由于馬氏體的形成,這種情況會導致脆性焊縫。 – 不要使用合金含量過高的等級(例如 309 和 312 型),這些是專用型的。 不要使用不銹鋼填充金屬來將不銹鋼與鎳基合金接合,因為這樣做極有可能導致中心線開裂。這是由于接合處的 鎳端稀釋導致的。不銹鋼堆焊中的鎳含量較高會導致成分的不平衡,從而增加開裂的可能性。 –第 2 步:為焊接工藝選擇焊接參數 選擇可以實現盡可能低的熱量輸入的參數,從而*大程度地減少變形。熱變形太高會導致過度拉伸基材,從而導致應 力斷裂。 熱量輸入 = (電流安培 x 電壓伏特 x 60)/移動速度。較低的電流或電壓產生的熱量輸入較低。更快的移動速度(例如, 相對于擺動焊接的線狀焊道)產生的熱量輸入更低。 調整電流或電壓以優化: 4 ????使用弧長較短的焊接法以*大程度地減少合金元素的燒盡。 – 電弧穩定性 – 焊透能力(較低的電壓可實現較低的焊透能力) – 飛濺(使用較低的送絲速度或較高的電壓) – 底切(較高的電壓可增強底切?;蛘?,減慢移動速度以允許焊接熔池填充底切) – 稀釋(較低的穿透可實現較少的稀釋) 第 3 步:適當的接頭預處理 污染濕度和基底金屬溫度 去除凝結。讓存放在室外的焊件回溫到室溫以避免凝結。檢查保護氣體的水分污染。 等離子切割 精磨以清潔金屬、等離子切割準備的接合處或在等離子體中使用氮或空氣的過程。接合處的滲氮會導致精磨后的接合 處的熱影響區域生銹。 使用專用于不銹鋼的未污染的磨料。 預期變形 不銹鋼的熱膨脹率比碳鋼的熱膨脹率高 50%。鎳合金的膨脹較小。使用常見粗縫或跳焊以減小應力。*大程度地減少 將導致較慢的移動速度和較高的熱量輸入的擺動焊接工藝。在焊接不銹鋼或鎳基合金時,*需要線狀焊道。 窄隙 避免窄隙。根部間隙至少應等于焊條的直徑。這一點在焊接雙相不銹鋼和鎳基合金時特別重要,它將產生較差的焊接 流特征,從而導致未焊透或底切。 – 去除或消除所有可能的污染源,包括產品引起的腐蝕:污垢、油、潤滑脂、水銹、油漆和標印油墨(可能含氯化物)。 如果使用焊接金屬保護劑,請使用專用于不銹鋼的此類材料。如果使用壓縮空氣來冷卻或干燥焊縫,請注意壓縮 空氣中的含油量。 –– 請注意,去油會添加污染物(將影響焊接)并產生危險毒氣。 – 不要混合不銹鋼和碳鋼結構以避免鐵污染。鐵粉將引發局部腐蝕。第 4 步:焊后清理 這是一個非常重要的步驟。焊后清理旨在確保在表面形成氧化鉻膜以實現*佳耐腐蝕性:光潔度越高,耐腐蝕性就越 高。來自焊接的熱量會耗盡表面的鉻,從而導致腐蝕。要避免腐蝕,通過化學或機械方法的焊后清理來去除耗盡鉻的 區域是非常重要的。 強烈建議使用不銹鋼刷子和其他工具以避免鐵粉撞擊表面而導致生銹。 清理方法 電解拋光 這是*佳方法,但速度較慢且費用高。 酸洗 氮和氫氟酸。此方法可使表面變得光滑且具有*佳耐腐蝕性,同時將去除表面污漬。避免將導致粗糙表面的過度酸 洗。請注意,根據當地環境法規,應適當地中和并處理酸洗副產品。同時使酸洗后的焊件鈍化。鈍化解決方案沒有用于 去除污染的酸洗解決方案那樣高效。 磨削 耐腐蝕性取決于表面的細度。 5 ????機械拋光 幾乎與電解拋光一樣高效,具體取決于使用的沙礫:表面越精細,耐腐蝕性就越高 刷洗 在使用未污染的不銹鋼刷子的情況下,此方法很適合。 噴砂 使用未污染的介質。避免將導致粗糙拋光的過度噴砂。鎳合金和超奧氏體合金的特別注意事項 標準 300 系列堆焊包含一層有助于抑制微裂紋的鐵素體。微裂紋會傳播到通常在焊縫中心看到的貫穿性裂紋中。微裂 紋通常是由固化焊接的晶界中的低熔液膜以及高熱膨脹 導致的。鐵素體旨在提供更精細的邊界區域,從而減少低熔點 金屬互化物的量。 由于鎳合金和超奧氏體合金不含鐵素體,因此它們更易受開裂的影響。要降低開裂的風險,以下各項會很有用: 接頭設計 由于鎳含量較高,因此焊池的流動會較緩慢。為了防止未焊透,建議使用更寬的接合角鋼和更大的根部間隙(與不銹鋼 中常用的接合角鋼和根部間隙相比)。 熱量輸入 熱量輸入越少,就越不易受開裂的影響。使用直徑更短的耗材(使用的電流更低)會很有益。通常,**的*大熱量輸 入為 25 千焦耳/英寸(1 千焦耳/毫米)。 焊縫形狀 應避免凹面的焊縫外形。**平的至微凸的焊縫。 層間溫度 對于不含鐵素體的焊接合金,**較低的層間溫度,這可減小熱應力。建議的*大層間溫度為 300°F (150°C)。 雙相不銹鋼的特別注意事項 雙相合金完全不同于標準不銹鋼。其鐵素體和奧氏體各占約 50%。如果焊接不當,則此類合金易受形成的脆化相或形 成的沉淀物(易受點腐蝕的影響)的影響。通過認清這一點并適當地遵循建議的過程,可輕松完成機械上合理的、耐腐 蝕性的構造。 萬爾丁焊材提供了用于成功接合雙相基材的焊接指南。 一般來說,需遵循以下參數: 接頭設計 由于鐵素體材料的緩慢特性,焊池的流動會較緩慢。為了防止未焊透,建議使用更寬的接合角鋼和更大的根部間隙(與 不銹鋼中常用的接合角鋼和根部間隙相比)。有關更多具體信息,請參閱“萬爾丁焊材焊接指南”。 保護氣體和背襯氣體選擇 由于鐵素體材料的緩慢特性,焊池的流動會較緩慢。這可通過選擇適當的保護氣體進行補償,同時也有利于奧氏體和 鐵素體的適當平衡。選擇背襯氣體可對耐腐蝕性產生有益影響。 有關更多具體信息,請參閱“萬爾丁焊材焊接指南”。 熱量輸入 為了獲得鐵素體和奧氏體的*佳比率,必須適當地控制熱量輸入。建議的熱量輸入范圍取決于要焊接的雙相不銹鋼的 等級。有關更多具體信息,請參閱“萬爾丁焊材焊接指南”。 層間溫度 6 ????雙相合金具有建議的特定層間溫度,以防止形成脆性金屬間相。適當的層間溫度取決于要焊接的等級和基底金屬厚 度。有關更多具體信息,請參閱“萬爾丁焊材焊接指南”。 焊接鐵素體鋼 就其本質而言,鐵素體不銹鋼合金的流動性差這一特性導致其焊接速度緩慢。 萬爾丁焊材研發了適用于多個等級的鐵素體不銹鋼的特殊化學反應流程來改善此情況。請聯系萬爾丁焊材以了解更多信 息。 焊接覆蓋 對于許多工業應用,必須包含符合各種壓力容器規范(例如 ASME)的相對較高的壓力。同時,需要防腐以延長容器的 壽命。 常見解決方案是用高強度的低合金鋼制造容器,并通過各種工藝使用各種高合金材料對容器進行焊接。使用的常見工 藝是 MIG、TIG、SMAW 和 SAW,這些工藝使用光焊絲或焊絲與焊劑的組合。在過去的幾十年中,在埋弧工藝或電渣 工藝中越來越多地使用焊帶。 萬爾丁焊材已開發一系列廣泛的可使用的焊絲、焊帶和焊劑,可以 90 lb/hr (40 kg/hr) 以上的熔敷率形成合金焊層。 通常,需要在第一層上涂覆超合金化焊接材料以實現機械性能良好的焊縫熔敷??蓪⑻畛浣饘倥c所需的化學沉淀物結 合使用來形成后續層。 有關焊絲、焊帶或焊劑組合的可用等級的更多信息, 

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