帶極埋弧堆焊是埋弧焊的一種形式，它以鋼帶代替焊絲作為焊接材料。堆焊時(shí)，電弧在帶極端部的局部點(diǎn)燃，隨著電弧的燃燒和電極的熔化，電弧將在帶極端面上迅速來回移動(dòng)，類似于不斷擺動(dòng)焊絲的埋弧焊。它具有堆焊層比較淺，稀釋程度很小（可控制在10％以內(nèi)），生產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)。由于電流總是集中在帶極端面最突出的局部，所以電流密度很高，可以獲得較高的熔敷效率，達(dá)20～30kg／h。同時(shí)堆焊層表面比較均勻、平整。焊劑能很好地保護(hù)焊接熔池，防止外界空氣侵入，且操作穩(wěn)定、可靠。帶埋弧堆焊適用于大面積的堆焊。
受堆焊的基體材料是在設(shè)計(jì)產(chǎn)品已經(jīng)確定了的，選擇基體材料主要考慮強(qiáng)度要求和工作環(huán)境溫度以及是否臨氫等，當(dāng)然也要考慮該材料的焊接性。通常選用碳含量較低的Q395（16Mn）、20G和20MnMoNb等鋼種作為基體材料。高溫臨氫則采用10Cr2Mo1、2.25CrlMo和10CrMo910等鋼種材料。
一、帶極焊接材料的選擇
帶極作為基體材料埋弧堆焊時(shí)，所選用的材料包括帶極材料和焊劑，兩者相配合才能獲得符合要求的化學(xué)成分和金屬組織及性能良好的堆焊層。
1. 焊劑
對化工設(shè)備進(jìn)行大面積堆焊時(shí)，對焊劑要求非常嚴(yán)格，其中要求焊劑能保證堆焊過程長時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定。目前國內(nèi)尚無專門的帶極堆焊埋弧焊焊劑，多用埋弧焊的焊劑代替。用熔煉堿性焊劑進(jìn)行堆焊，合金元素的過渡系數(shù)高，但堆焊工藝不夠理想；用熔煉型酸性焊劑，雖然堆焊工藝性能良好，但鉻的燒損嚴(yán)重。常采用的是焊劑HJ260，再通過提高帶極材料化學(xué)成分中鉻、鎳含量來補(bǔ)償堆焊過程中鉻的燒損。
2. 帶極材料和規(guī)格
在用焊劑HJ260的帶極埋弧堆焊過程中，鉻的燒損比較嚴(yán)重，一般要損失質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～15％的Cr。在選用過渡層的帶極材料時(shí)，要尋求碳含量低而鉻、鎳合金元素較高的焊接材料，其目的是減少堆焊過渡層與基體的接觸面產(chǎn)生淬硬馬氏體組織的危險(xiǎn)，從而使交界面有較好的塑性，還有一定的韌性，避免或減少過渡層與基體接觸面之間產(chǎn)生裂紋和剝離等缺陷。通常同考慮不銹復(fù)合鋼板焊接時(shí)的過渡層一樣，要選用超低碳高鉻、鎳的帶極材料，甚至用鎳基合金材料，例如，在Q395（16MnR）鋼基層同表層堆焊06Cr18Ni11Ti不銹鋼之間的過渡層，采用HJ260焊劑配合Cr28Ni11 鋼帶堆焊，雖然有焊劑的氧化性和母材中碳、錳等元素的過渡，仍可獲得較為適用的過渡層。不過過渡層材料的消耗量很大，成本問題不可忽視。
堆焊表面層帶極材料的選用：要考慮堆焊過程中鉻的燒損之后，仍具有足以保證耐蝕性所需要的化學(xué)成分。為了使堆焊表面層具有符合耐酸不銹鋼06Cr18Ni11Ti的化學(xué)成分，堆焊表面層的帶極可選用牌號為H03Cr21Ni10的超低碳高鉻、鎳的焊接材料。選用該材料的帶極進(jìn)行的埋弧堆焊，其表面層的化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（％）為：C0.08，Si 0.61，Mn 0.73，Cr 17.58， Ni 9.0， S 0.033，P 0.008，完全能滿足使用要求。
帶極的規(guī)格(寬x厚)較多,有30mm×0.5mm、60mm×0.5mm、90mm×0.5mm及120mm×0.5mm等。要根據(jù)帶極埋弧堆焊設(shè)備的功率和被堆焊面積的大小來選用帶極的規(guī)格,較常用的帶極規(guī)格為60mm×0.5mm。
對于無法用帶極埋弧焊堆焊的部位,如拐角部位之類可用焊條電弧焊來進(jìn)行堆焊。過渡層選用A412(E310Mo型)焊條,表面層可選用A202(E316型)或A132(E347型)等焊條進(jìn)行施焊,即可獲得06Cr18Ni11Ti不銹鋼的性能。
二、堆焊工藝
對于待焊基體的材料,要預(yù)先進(jìn)行超聲波檢測,不允許有超規(guī)定的缺陷存在。被堆焊的基體材料表面,應(yīng)在堆焊前清理干凈后,再次檢查表面不得有微小裂紋,以保證過渡層的質(zhì)量和良好的外形。
如果被堆焊的基體材料屬于需要焊前預(yù)熱和焊后熱處理的鋼材,那么堆焊時(shí)也應(yīng)采取堆焊前預(yù)熱和堆焊后熱處理的相應(yīng)措施,且其處理熱循環(huán)條件應(yīng)與該材料焊接時(shí)相同。
除了過渡層外,表面層通常要堆焊兩層。第一層可以厚些,為了提高堆焊層厚度,可采用爬坡的堆焊方法,厚度為4~6mm;第二層稍薄些,采用下坡的堆焊方法,厚度為2~4mm。
帶極埋弧堆焊時(shí),每道焊縫之間需要相互重疊,重疊處的質(zhì)量尤為重要。如果堆焊層間重疊部分太少或者根本沒有重疊,最容易造成夾渣和層間縫隙,為以后產(chǎn)生腐蝕或造成剝離提供通道。重疊寬度最好為6~10mm。
堆焊過程的穩(wěn)定、堆焊層表面的成形和堆焊金屬的稀釋,很大程度上取決于所選用的堆焊參數(shù)。在焊接速度不變的條件下,加大堆焊電流,熔敷速度和熔深都隨之增加,熔敷金屬在堆焊金屬中所占體積比例加大,因而能提高過渡層的質(zhì)量。而加快堆焊速度,使熔敷金屬在堆焊金屬所占體積比例減小,則熔化基體材料在堆焊金屬中所占體積比例會(huì)增大,使過渡層質(zhì)量變差。為了提高過渡層和表面層的堆焊質(zhì)量,必須嚴(yán)格控制堆焊電流、堆焊速度等主要堆焊參數(shù)。例如,選用帶極規(guī)格為60mm×0.5mm,采用焊劑HJ260,在MU1-1000型帶極堆焊機(jī)上進(jìn)行埋弧堆焊時(shí),電源采用直流反極性,選用合理的堆焊參數(shù)(堆焊電流650A,電弧電壓28~30V,堆焊速度7.6m/h,帶極送進(jìn)速度為51m/h),能獲得良好的堆焊質(zhì)量。
堆焊層表面凸凹太大或鏟除內(nèi)部缺陷后,均要進(jìn)行打磨和補(bǔ)焊,補(bǔ)焊后的堆焊表面還要打磨到與堆焊面平齊。補(bǔ)焊后的堆焊質(zhì)量不能低于堆焊層的質(zhì)量。補(bǔ)焊可以用焊條電弧焊來完成。每道焊縫之間重疊部分不小于焊縫寬度的1/3。
不論是過渡層還是表面層,堆焊完畢均要分別對其堆焊層進(jìn)行檢查,不允許存在裂紋。要通過超聲波檢測和測厚儀來判斷堆焊層的內(nèi)部質(zhì)量和堆焊厚度。如果焊后需要消除應(yīng)力而進(jìn)行熱處理,則熱處理后還要再次進(jìn)行上述檢查,以確保堆焊層的內(nèi)部質(zhì)量。表面層還需要進(jìn)行晶間腐蝕評估。
