带极堆焊与丝极堆焊的比较

带极堆焊原理
带极堆焊的原理主要利用等离子弧放电的高温能量，将合金粉末和工件表面同时熔化，形成均匀的涂层。

这种方式在工件表面创造出耐用的保护层，以应对各种恶劣工作环境和磨损情况。

此外，带极堆焊还利用了电渣堆焊的原理，通过持电流流过液态熔渣所发生的电阻热作为热源，将电极（焊丝或板极）和工件表面消融，冷却后形成堆焊层。

具体过程包括引燃电弧、使焊剂消融组成渣池、电弧燃烧并过渡到熔渣电阻热、金属熔池和熔渣上升并冷却成形等步骤。

以上内容仅供参考，如需更准确全面的信息，建议查阅带极堆焊相关书籍或咨询专业人士。

16MnR低合金管板带极埋弧堆焊(SAW)工艺研究及探讨摘要：对16MnR低合金钢管板进行大面积不锈钢堆焊。

采用带极堆焊的焊接方法是首选方法，其熔敷效率高，稀释率低，质量可靠。

主要解决的问题是：选择正确的焊接材料和焊接工艺规范，保证其耐腐蚀和抗裂性。

另外还需制定合理的焊接措施，控制管板的焊接变形。

关键词：低合金钢管板带极堆焊稀释率焊接变形前言石化公司常减压蒸馏装置的复合钢管板换热器，由于堆焊工作量大，采用手工电弧焊堆焊生产率低、稀释率髙，显然不能满足工期要求。

其技术关键在在于16MnR低合金钢管板上堆焊6mm不锈钢耐蚀堆焊层，以提高设备抗高温H2、CO等介质的腐蚀。

因此我们选用带极埋弧堆焊的焊接方法，既保证了制造工期，也保证了产品质量，由于带极堆焊耐腐蚀堆焊层对于我们来讲是一个崭新的工艺，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的应用。

一、我国带极埋弧堆焊工艺发展现状堆焊是指将具有一定的使用性能的合金材料借助一定的热源手段熔覆在母体材料的表面，以赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。

因此，堆焊既可以用于修复材料因服役而导致的失效部分，亦可以用于强化材料或零件的表面，其目的都在于延长零件的使用寿命、节约贵重材料、降低制造成本。

因此，国内外制造业对堆焊技术的发展十分重视，IIW以及各工业发达国家的相关学术机构均设置了专门委员会，以协调和促进堆焊技术的发展。

堆焊技术在我国起源于20世纪50年代末，几乎与焊接技术同步发展，发展初期主要用于修复领域，即恢复零件的形状尺寸，60年代已经将恢复形状尺寸与强化表面及表面改性想相结合，改革开放后堆焊技术的应用领域进一步扩大，堆焊技术从修理业扩展到制造业，90年代受先进制造技术理念的影响，堆焊方法与智能控制技术和精密磨削技术相结合的近净形技术（Near Net Shape）引起了制造业的广泛关注，这也是堆焊技术从技艺走向科学的重要标志。

压力容器表面堆焊一、分类（1）按电极种类分：1、实芯焊丝自动钨极氩弧堆焊（Auto T1G ）。

2、药芯焊材CO2 气体保护堆焊（FCAW）。

3、焊条电弧堆焊（SMAW ）。

4、带极堆焊。

5、双极埋弧自动焊（SAW）。

（2）带极堆焊分类1按堆焊原理分类：分为带极埋弧堆焊（SAW）和带极电弧堆焊（ESW）2、按堆焊层数分：单层堆焊和双层堆焊。

3、按堆焊速度分：普通速度堆焊和高速带极堆焊。

（2）按堆焊材料分类1、碳钢和低合金钢堆焊。

2、不锈钢（奥氏体不锈钢和双相不锈钢）堆焊。

3、镍基合金堆焊。

4、硬质合金堆焊。

、带极堆焊1）带极堆焊的特点1、效率高、熔化速度大、一次对焊硬度可达4~6mm。

2、熔深浅、稀释率较小。

3、焊道表面平整光滑美观，一般不需加工。

4、节省焊剂，理论上焊剂与带极堆焊的熔化比率是0.4~0.5，大的是钨极堆焊的1/2。

实际上考虑到浪费的问题，焊剂与钢带的消耗比例是0.7~0.8。

5、变形小、由于输入母材的单位面积热量相对较少。

6、熔炼型焊剂比烧结型焊剂堆焊熔深大。

2）带极堆焊中的焊接工艺参数1、钢带牌号及尺寸规格、焊剂牌号。

2、焊接电流、焊接电压、焊接速度、。

其中焊接电流对稀释率的影响小，而焊接速度影响大。

3、钢带的干伸长度。

4、搭接容易。

5、堆焊厚度。

（3）电渣堆焊：1、定义：利用电流通过熔渣所产生的电阻热来熔化焊剂、焊带、母材，形成堆焊金属，这种对焊技术的方法就称之为带极电渣堆焊。

2、特点：与带极埋弧堆焊相比。

①熔深浅：由于母材是通过熔渣接受热量，而不是像埋弧自动焊那样电极与母材间产生电弧，所以母材不可能得到大的熔深。

电渣堆焊的熔深一般小于1 mm。

②稀释率小：稀释率如何计算？假定焊接过程中没有任何损耗。

X W=X B. s +X D（1- S ）%Xw——某元素在焊缝金属中的含量。

X B——某元素在母材金属中的含量。

X D——某元素在焊带金属中的含量。

S -----稀释率。

以Ni举例说明：由于Ni B=O. 得出S =（Ni D-Ni w）/ Ni D对电渣堆焊而言，最小稀释率可达5%。

堆焊工艺方法二5）埋弧堆焊埋弧、无飞溅及电弧辐射，劳动条件好，外观成形光滑，易实现机械化、自动化。

它又可分为单丝、多丝、单带极、多带极埋弧堆焊。

单丝埋弧堆焊稀释率最高，熔敷速度最低，一般需堆焊2~3层才能满足要求。

为了提高效率和降低稀释率，发展了添加冷丝，撒放合金剂和振动堆焊等方法。

撒放合金剂可使稀释率降至10%以下，堆焊效率提高3倍以上。

多丝埋弧堆焊比单丝效率高，稀释率低。

如串列双丝双弧、并列多丝加摆动等。

在大面积耐蚀堆焊中用得最多的是带极埋弧堆焊，它比丝极埋弧堆焊有低的稀释率和高的熔敷速率，带宽已从30mm的窄带发展到60mm、75mm、甚至120mm 的宽带极。

随着带宽的增加，必须有磁控装置，以防止由于磁偏吹引起的咬肉等缺陷。

带极材料可以是实心带极，也可以是药芯带极。

6）电渣堆焊是利用导电熔渣的电阻热来熔化堆焊材料和母材的堆焊过程。

目前用得较多的是带极电渣堆焊，它比带极埋弧堆焊有高约50%的生产效率和更低的稀释率（一般可控制在10%以下）及良好的焊缝成形，不易有夹渣等缺陷。

表面不平度小于0.5mm，单层堆焊即可满足要求，且无需机械加工。

适用于压力容器内表面大面积堆焊，堆焊层合金化除通过电极外，还可把合金粉末加入渣池或涂在电极表面。

电渣堆焊用于堆焊在含氢介质中工作的工件时，由于焊接速度较低，热输入较大，造成母材和堆焊层之间的边界层晶粒粗大，使堆焊层抗氢致剥离性能下降，故用电渣、电弧联合过程的高速带极堆焊更为适宜。

由于其热输入较大，一般只适用于堆焊大于50mm的后壁工件。

7）高速带极堆焊由于焊接速度的提高（一般带为75mm时，焊接速度可达25~28cm\min）堆焊过程由电渣过程变成电渣、电弧的联合过程，但以电渣过程为主，因此基本保留了电渣堆焊高效、低稀释率的优点，且因焊速高，对母材热输入小，边界层晶粒细小，多呈马氏体和奥氏体双相组织，用于堆焊在氢介质中工作的工件时，大大提高了抗氢致剥离性能，而且工件变形小，可堆焊较薄的工件。

压力容器表面堆焊一、分类（1）按电极种类分：1、实芯焊丝自动钨极氩弧堆焊（Auto T1G）。

2、药芯焊材CO2气体保护堆焊（FCAW）。

3、焊条电弧堆焊（SMAW）。

4、带极堆焊。

5、双极埋弧自动焊（SAW）。

(2)带极堆焊分类1、按堆焊原理分类：分为带极埋弧堆焊（SAW）和带极电弧堆焊（ESW）。

2、按堆焊层数分：单层堆焊和双层堆焊。

3、按堆焊速度分：普通速度堆焊和高速带极堆焊。

（2）按堆焊材料分类1、碳钢和低合金钢堆焊。

2、不锈钢（奥氏体不锈钢和双相不锈钢）堆焊。

3、镍基合金堆焊。

4、硬质合金堆焊。

二、带极堆焊（1）带极堆焊的特点1、效率高、熔化速度大、一次对焊硬度可达4~6mm。

2、熔深浅、稀释率较小。

3、焊道表面平整光滑美观，一般不需加工。

4、节省焊剂，理论上焊剂与带极堆焊的熔化比率是0.4~0.5，大的是钨极堆焊的1/2。

实际上考虑到浪费的问题，焊剂与钢带的消耗比例是0.7~0.8。

5、变形小、由于输入母材的单位面积热量相对较少。

6、熔炼型焊剂比烧结型焊剂堆焊熔深大。

（2）带极堆焊中的焊接工艺参数1、钢带牌号及尺寸规格、焊剂牌号。

2、焊接电流、焊接电压、焊接速度、。

其中焊接电流对稀释率的影响小，而焊接速度影响大。

3、钢带的干伸长度。

4、搭接容易。

5、堆焊厚度。

（3）电渣堆焊：1、定义：利用电流通过熔渣所产生的电阻热来熔化焊剂、焊带、母材，形成堆焊金属，这种对焊技术的方法就称之为带极电渣堆焊。

2、特点：与带极埋弧堆焊相比。

①熔深浅：由于母材是通过熔渣接受热量，而不是像埋弧自动焊那样电极与母材间产生电弧，所以母材不可能得到大的熔深。

电渣堆焊的熔深一般小于1 mm。

②稀释率小：稀释率如何计算？假定焊接过程中没有任何损耗。

X w=X B.δ+X D(1-δ)%X w-----某元素在焊缝金属中的含量。

X B-----某元素在母材金属中的含量。

X D-----某元素在焊带金属中的含量。

δ-----稀释率。

先进的带极堆焊技术1．宽带极电渣堆焊技术（1）产生背景石油化工行业的加氢反应器、原流合成塔、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（SAW）技术。

带极的宽度也从窄带向60mm、90mom、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难焊更高的生产效率、更低的稀释率和良好的焊缝成形等优点，近年来在国内外得到迅速发展和较普遍的应用。

（2）技术内容和技术关键带极电渣夫焊是利用导电熔渣的电阻热熔化堆焊材料和母材的，除引现阶段外，整个堆焊过程应设有电弧产生。

为了获得稳定的电渣堆焊过程，有以下几个技术关键：1）焊接电源。

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。

2）焊剂。

获得稳定电渣过程的另一个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-1cm-1，为普通埋弧焊焊剂的4～5倍。

目前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。

堆焊方法的选择基本上根据下列原则：a 堆焊层的用途；b 对堆焊层性能的要求；c 堆焊工件的结构特点d 经济性。

4）堆焊层的用途堆焊是指在基层表面上熔敷性能基本与母材相同或不同的填充金属，使其具有符合一定技术要求的性能和尺寸。

堆焊按其用途可分成覆层堆焊，加厚堆焊，隔离层堆焊和耐磨堆焊等。

a）覆层堆焊主要是指在工件整个表面堆焊一层耐蚀的合金层。

对于与腐蚀介质接触的厚壁工件，如采用整体高合金耐蚀材料，则成本十分昂贵，最经济的办法是采用碳钢和低合金钢厚板作为基层，并在其与腐蚀介质接触一面堆焊一层或多层耐蚀合金。

耐蚀合金的成分根据腐蚀介质的特性选择。

b）加厚堆焊主要用于恢复构件的外行尺寸或修复已磨损的零件。

加厚堆焊金属的成分和性能常与待焊母材相同或相似。

在一些特殊情况下亦要求堆焊性能与基材差别较大大熔敷金属，以提高机械零件的使用寿命。

对加厚堆焊层性能的要求不如敷层堆焊严格，最基本的要求应满足所规定的机械强度指标。

c）隔离层堆焊，亦称过渡层堆焊。

主要用于两种成分和性能差异悬殊材料的堆焊，其目的是为防止堆焊层结合区冶金缺陷的形成。

在某些接头中，为免去消除应力处理，也常采用塑性良好的隔离层。

在大型锻件表面，为避免冶金偏析区的不良影响，或多层容器环缝坡口侧面，为避免层板间隙处形成夹渣也经常采用隔离层的堆焊。

隔离层金属的成分和性能基本上介于所堆焊材料与基体材料之间，或采用与两种材料均能互熔的镍基合金。

d）耐磨堆焊是为提高机械构件和零件的耐磨料磨损，冲击，腐蚀，气蚀和粘着摩擦性能，在工件表面进行各种耐磨合金的堆焊，以延长机械构件的使用寿命。

耐磨堆焊层根据工件条件的不同应具有下列重要特性：硬度；耐磨料磨损性；抗冲击性；耐热性；耐气蚀性和耐摩擦粘着性。

耐磨合金具有较复杂的化学成分，硬度较高，堆焊工艺比较复杂。

七、带极埋弧堆焊在石油化工行业的一些加氢设备和核容器等设备中，容器内壁往往要求堆焊奥氏体不锈钢或镍基合金。

对于大面积堆焊而言，焊条电弧焊和丝极自动堆焊不但效率低，而且在堆焊层与基层母材结合处往往易产生缺陷，因此带极埋弧堆焊技术应运而生，被广泛地用于容器内壁大面积堆焊之中。

带极堆焊的焊接参数-回复带极堆焊的焊接参数是焊接过程中的关键因素之一。

正确选择和控制焊接参数，可以确保焊接质量，提高焊接效率，降低生产成本。

本文将逐步解释什么是带极堆焊，以及如何确定最佳的焊接参数。

首先，我们先来了解一下带极堆焊的概念。

带极堆焊多用于修复和加固受损或磨损的金属零件。

它基本上是通过在零件表面堆积焊材，来增加其厚度或修复受损区域的方法。

在这个过程中，焊接参数的选择非常关键，它包括了焊接电流、电压、送丝速度、焊接速度、电弧波形等多个方面。

首先，焊接电流是带极堆焊中最重要的参数之一。

它直接影响焊接材料的熔化速度和焊缝的质量。

选择适当的焊接电流可以确保焊材熔化均匀，避免焊接缺陷的出现。

一般来说，电流过低会导致焊接材料无法熔化，电流过高可能会引起焊接缺陷，因此需要根据具体情况选择合适的电流值。

其次，焊接电压也是一个重要的参数。

焊接电压决定了焊接电弧的稳定性和熔化深度。

过高的电压会导致焊接材料过热，引起烧透现象，而过低的电压则可能导致无法熔化。

因此，需要根据焊接材料的类型和厚度选择合适的电压值。

送丝速度是指焊丝从焊丝枪送入焊接区域的速度。

它是焊接中另一个重要的参数，决定了焊缝的宽度和焊丝与基材之间的熔合程度。

过高的送丝速度可能导致焊丝无法完全熔化，而过低的送丝速度则可能会导致焊接材料过热。

需要根据具体情况选择适当的送丝速度。

焊接速度是指焊接过程中焊枪移动的速度。

它直接影响焊接的质量和效率。

过快的焊接速度可能导致焊接材料无法充分熔化，焊缝质量较差，而过慢的焊接速度则可能会导致过热。

正确选择合适的焊接速度可以提高焊接效率和质量。

最后，电弧波形也是一个需要考虑的因素。

不同的波形可以产生不同的焊接效果。

常用的电弧波形有直流、交流和脉冲等。

选择正确的电弧波形对于实现所需的焊接质量和效果非常重要。

综上所述，带极堆焊的焊接参数对于焊接质量和效果至关重要。

通过选择合适的焊接电流、电压、送丝速度、焊接速度和电弧波形等参数，可以达到最佳的焊接效果。