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湿法水下焊接的冶金特点分析
发布者:1,2,3,4,5 发布时间:2015-8-12 16:52:23

   湿法水下焊接的电弧实际上是在电弧气泡中燃烧的。 水下焊接时电弧周围能否成一定大小、稳定的电弧气泡是水下焊接成功的首要条件。 电弧气泡中的气体主要是由水蒸汽高温解离形成的氢和氧,焊条药皮中燃烧分解的CO 和CO2 所组成。 普通酸性及碱性焊条用于水下焊时形成的电弧气泡成份如表1 所示。   随着水下焊接水深的增加,形成电弧气泡的体积因受到压缩而逐渐变小,而过少的电弧气泡导致焊缝金属气孔倾向增加。当电弧气泡变得足够少时,电弧极易熄灭使焊接过程无法顺利进行。电弧气泡形成后的长大应满足以下物理条件  pg ≥ pa + ph + ps   式中:pg 为气泡内部的压力;pa 为大气压力; ph 为气泡周围的静水压力; ps 为气泡表面张力引起的附加压力。   在陆地焊接时, ph 近于零;而在水下焊接时, ph 随水深的增加而增大, pa 和ps 可以看作不受水深的影响。 故要使焊接顺利进行,只有增大pg。增大pg 的途径之一是增加电弧温度,这可通过调整焊接电流来实现,这是由于较高的电弧温度能解离足够的氢和氧;二是提高焊条药皮的造气功能,使焊条药皮燃烧时能生成更多CO2 、CO 气体。 但电弧气泡中氢的比例过大将导致二种与氢有关缺陷的生成:一是焊缝中气孔的倾向增加,二是焊缝金属及热影响区氢致裂纹敏感性增大。 因此,在设计配方时既要保证电弧气泡有足够的压力,又要设法降低电弧气泡中氢的比例。在药皮中加入适量的CaF2 和SiO2 可以实现这一目的。

   因为  SiO2 + 2CaF2 + 3[H] = 2CaO + SiF + 3HF   或SiO2 + 2CaF2 = 2CaO + SiF4 CaF2 + H2O(气) = CaO + 2HF   化学冶金反应产物CaO、SiF 或SiF4 与其它反应产物MnO、SiO2 及起稀渣作用的TiO2 等浮出熔池进入熔渣,HF 气体对焊缝金属无有害作用并同样起着增加电弧气泡压力的作用。水下焊接氢致裂纹敏感性比陆地焊接要,这是由于水对工件的强烈冷却作用致使低碳钢的焊接热影响区都能发生相变而产生马氏体。 当钢中碳当量超过0. 4 %时,热影响区的维氏硬度可超过400 ,同时焊接过程中如果氢气含量高,一旦焊缝吸氢较多,在焊接热应力和相变应力的作用下容易引起氢致4 裂纹的产生。 可见降低电弧气泡中氢的比例是非常必要的。

 
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