Sudarea cu arc scufundat (SAW) este o tehnologie de sudare automată de înaltă{0}}eficiență,-calitate înaltă, adoptată pe scară largă în industria grea, inclusiv în construcțiile navale, construcția de poduri, fabricarea vaselor sub presiune și ingineria conductelor. Spre deosebire de metodele convenționale de sudare, SAW se bazează în mare măsură pe fluxul granular pentru a acoperi arcul de sudare și bazinul de topire, ceea ce determină stabilitatea procesului de sudare, compoziția chimică a metalului de sudură și proprietățile mecanice finale ale îmbinărilor sudate.

Introducere

Sudarea cu arc scufundat (SAW)a fost inventat în anii 1930 și a devenit treptat unul dintre cele mai importante procese de sudare automată din producția industrială modernă datorită avantajelor sale remarcabile, cum ar fi curentul mare de sudare, eficiența ridicată a depunerii, arcul stabil, stropirea redusă și calitatea excelentă a formării sudurii. Cea mai distinctivă caracteristică a SAW este că arcul de sudură este complet scufundat sub un strat de flux granular în timpul funcționării. Fluxul se topește la temperatura ridicată a arcului pentru a forma un strat de zgură și gaz protector, care izolează bazinul de sudură topit de aer, evită oxidarea și nitrurarea metalului topit și realizează turnare de sudare de-înaltă calitate .

Fiind consumabil auxiliar principal al SAW, fluxul de sudare nu este doar un mediu de protecție simplu, ci și un material funcțional cheie care participă la reacțiile metalurgice, ajustează compoziția sudurii, optimizează proprietățile mecanice și îmbunătățește performanța procesului de sudare. Calitatea și tipul fluxului afectează direct stabilitatea arcului, penetrarea sudurii, îndepărtarea zgurii, rezistența la fisuri, duritatea și duritatea îmbinării sudate. În producția industrială efectivă, selectarea necorespunzătoare a fluxului va duce la defecte de sudare, cum ar fi găuri de aer, incluziune de zgură, fuziune incompletă, fisuri la rece și atenuare a tenacității la temperatură scăzută-, afectând grav siguranța de serviciu a structurilor sudate .

În comparație cu alte fluxuri de sudare, fluxul SAW are caracteristicile de stare solidă granulară, performanță reutilizabilă, diverse sisteme de componente și funcții metalurgice vizate. Odată cu îmbunătățirea continuă a standardelor de producție industrială, au fost înaintate cerințe mai ridicate pentru curățenia, tenacitatea și rezistența la oboseală a sudurilor, ceea ce promovează în continuare rafinarea clasificării și optimizarea performanței fluxurilor SAW. Această lucrare va porni de la funcțiile de bază ale fluxului SAW, va clasifica și analiza tipurile de flux principale de pe piață, va discuta caracteristicile lor de performanță și condițiile aplicabile și va rezuma metodele de selecție științifică a fluxului pentru diferite condiții de lucru, astfel încât să clarifice regulile de aplicare a fluxului în sudarea cu arc scufundat.

Funcțiile de bază aleFluxîn Sudarea cu arc scufundat

Pentru a clarifica tipurile aplicabile de flux SAW, este necesar să stăpâniți mai întâi funcțiile de bază ale fluxului în procesul de sudare. Fluxul granular răspândit pe îmbinarea de sudură va suferi topire fizică și reacții metalurgice chimice complexe la temperaturi ridicate ale arcului, iar funcțiile sale principale sunt împărțite în protecție fizică, reglare metalurgică și optimizare a procesului în trei dimensiuni.

1. Funcția de protecție fizică

Funcția cea mai de bază a fluxului SAW este protecția izolației fizice. În timpul sudării, fluxul granular cu alimentare continuă acoperă zona de sudare. Arcul arde în spațiul dintre electrodul de sârmă și metalul de bază, iar fluxul din jur se topește pentru a forma un strat dens de zgură lichidă. Stratul de zgură învelește complet bazinul de sudură topit și metalul de sudură la temperatură înaltă-, izolând oxigenul, azotul și vaporii de apă din aer. Acest lucru previne eficient oxidarea și nitrurarea metalului topit, evită formarea de incluziuni de oxid și pori de nitrură și asigură puritatea metalului de sudură. În același timp, stratul de flux solid de pe suprafață poate proteja lumina arcului și poate reduce stropii de sudură, îmbunătățind mediul de lucru și calitatea formării sudurii.

2. Funcția de reglare metalurgică

Fluxul este mediul de bază pentru reacția metalurgică în procesul SAW. Diferitele componente ale fluxului pot produce efecte de dezoxidare, desulfurare, defosforizare și aliere. Pe de o parte, componentele de oxid din flux reacționează cu elementele oxidate din bazinul topit pentru a elimina excesul de oxigen, sulf și fosfor din metalul de sudură, pentru a reduce incluziunile fragile și pentru a îmbunătăți duritatea și plasticitatea sudurii. Pe de altă parte, fluxurile active și ale aliajului pot elibera elemente de aliaj precum mangan, siliciu, crom și nichel în timpul topirii, pot compensa pierderea de ardere a elementelor de aliaj în procesul de sudare, pot ajusta compoziția chimică a metalului de sudură și pot face ca proprietățile mecanice ale sudurii să se potrivească sau chiar să depășească metalul de bază.

3. Funcția de optimizare a procesului de sudare

Fluxul SAW poate stabiliza eficient arcul de sudare, poate ajusta intrarea de căldură prin sudare și poate optimiza morfologia sudurii. Gazul produs prin descompunerea fluxului poate stabiliza starea de ardere a arcului, poate evita ruperea arcului și fluctuația și poate asigura continuitatea și uniformitatea sudurii. Punctul de topire, vâscozitatea și fluiditatea fluxului determină domeniul de împrăștiere și viteza de solidificare a zgurii, afectând astfel adâncimea de penetrare a sudurii, lățimea sudurii și înălțimea armăturii. În plus, formula rezonabilă a fluxului poate face ca zgura să aibă o bună decojire, să evite defectele de includere a zgurii și să reducă volumul de lucru de curățare post-sudură, care este foarte potrivit pentru producția de sudare automată cu eficiență ridicată-.

Principalele tipuri de flux utilizate în sudarea cu arc scufundat

Fluxurile SAW au două metode principale de clasificare în industrie: clasificarea după procesul de fabricație și clasificarea după proprietăți chimice (aciditate și bazicitate). Cele două metode de clasificare acoperă toate fluxurile SAW comerciale, iar diferitele tipuri de fluxuri au diferențe evidente în ceea ce privește performanța, caracteristicile și scenariile de aplicare. Combinarea acestor două dimensiuni de clasificare poate clarifica pe deplin tipurile și domeniul de aplicare aplicabil al fluxurilor SAW.

1. Clasificare după Procesul de Fabricare

Conform diferitelor tehnologii de producție și procesare, fluxurile SAW sunt împărțite în flux fuzionat, flux aglomerat (sinterizat) și flux liant, care sunt cele trei tipuri de fluxuri cel mai frecvent utilizate în producția industrială.

1.1 Fluxul fuzionat

Fluxul topit este preparat prin amestecarea proporțională a diferitelor materii prime minerale, topindu-le într-un cuptor cu temperatură înaltă-peste 1300 de grade, apoi stingerea cu apă, zdrobirea, cernuirea și uscarea. Structura sa internă este un cristal sticlos uniform, cu textură compactă, absorbție scăzută de apă și rezistență excelentă la umiditate. Fluxul fuzionat are proprietăți chimice stabile, distribuție uniformă a componentelor și stabilitate bună a arcului. Zgura formată după topire are fluiditate moderată și decojire ușoară, iar formarea sudurii este netedă și frumoasă. Cu toate acestea, datorită procesului de topire la temperatură înaltă-, unele elemente de aliaj cu topire scăzută- sunt ușor de arse, astfel încât fluxul topit este în mare parte flux neutru cu capacitate de aliere slabă, potrivit pentru sudarea oțelului carbon convențional și a oțelului slab aliat. Este utilizat pe scară largă în sudarea generală a oțelului structural, îmbinarea plăcilor de oțel și sudarea convențională a conductelor.

1.2 Flux aglomerat (sinterizat).

Fluxul aglomerat, cunoscut și sub denumirea de flux sinterizat, este produs prin amestecarea uniformă a pulberii minerale, a pulberii de aliaj și a liantului, prin granulare și sinterizare la temperatură joasă-(400-800 de grade ). Acest proces evită pierderea prin ardere la temperatură înaltă a elementelor din aliaj, astfel încât fluxul poate fi adăugat cu o varietate de componente din aliaj, cu o capacitate puternică de aliere și ajustare metalurgică. Fluxul aglomerat are o ajustare flexibilă a formulei, care poate fi transformată în flux activ, flux de bază și flux de aliaj în funcție de cerere. Are avantaje remarcabile în îmbunătățirea tenacității sudurii, reducerea conținutului de hidrogen și ajustarea rezistenței sudurii. Singurul său dezavantaj este absorbția de apă puțin mai mare decât fluxul topit, așa că trebuie copt înainte de sudare pentru a îndepărta umezeala și pentru a preveni fisurile-induse de hidrogen . În prezent, fluxul aglomerat a devenit fluxul principal pentru sudarea-standard înaltă, cum ar fi oțel-de înaltă rezistență, oțel la temperatură joasă și recipiente sub presiune.

1.3 Flux lipit

Fluxul liant este produs prin amestecarea materiilor prime cu silicat de sodiu și alți lianți la temperatură joasă-, uscare și solidificare la temperatura camerei sau la temperatură scăzută. Procesul de producție este simplu și costul este scăzut, dar compactitatea structurală este slabă, absorbția de apă este mare și uniformitatea componentelor este insuficientă. Fluxul lipit are o stabilitate slabă în procesul de sudare cu curent înalt-și este ușor de produs incluziuni de zgură și defecte ale porilor. Este potrivit numai pentru operațiuni de sudare convenționale cu-cerere redusă, cu curent scăzut-și este înlocuit treptat cu fluxuri sinterizate și topite în producția industrială modernă de-înaltă precizie.

2. Clasificarea după bază chimică și activitate

În funcție de compoziția chimică, valoarea bazicității și activitatea metalurgică, fluxurile SAW sunt împărțite în flux neutru, flux activ și flux de bază, care este cea mai frecvent utilizată bază de clasificare pentru selectarea procesului de sudare.

2.1 Flux neutru

Fluxul neutru are o valoare de bazicitate de 1,0-1,5 și compoziția sa chimică este stabilă. Practic, nu crește sau reduce elementele de aliaj, cum ar fi manganul și siliciul din metalul de sudare în timpul procesului de sudare, iar compoziția chimică a sudurii este determinată în principal de sârma de sudare. Fluxul neutru are performanțe excelente de proces, arc stabil, formare lină de sudură și îndepărtare ușoară a zgurii. Este folosit în principal pentru sudarea oțelului carbon obișnuit și a oțelului structural obișnuit slab aliat. Este potrivit pentru ocazii cu cerințe generale privind proprietățile mecanice și fără cerințe speciale de duritate la temperatură joasă. Reprezentantul tipic este fluxul SJ101, care este utilizat pe scară largă în sudarea fabricii de structuri de oțel și îmbinarea convențională a plăcilor.

2.2 Flux activ

Fluxul activ conține o anumită cantitate de oxid de mangan și oxid de siliciu. În timpul reacției metalurgice de sudare, poate suplimenta în mod corespunzător elementele de mangan și siliciu la bazinul de sudură, poate juca un rol puternic de dezoxidare și poate îmbunătăți rezistența și duritatea metalului de sudură. Fluxul activ are o capacitate puternică de dezoxidare, care se poate adapta la sudarea materialelor de bază cu ușoară rugină și oxidare și are o adaptabilitate puternică la proces. Cu toate acestea, elementele de aliere excesive vor reduce tenacitatea la temperatură scăzută și plasticitatea sudurii, deci este potrivită numai pentru sudarea structurală obișnuită fără cerințe stricte de tenacitate și nu este potrivită pentru echipamente cu temperatură joasă-și piese structurale cheie de-încărcare mare .

2.3 Flux de bază

Fluxul bazic are o valoare de bazicitate mai mare de 2,0, bogat în componente alcaline, cum ar fi oxidul de calciu (CaO) și oxidul de magneziu (MgO), și conținut scăzut de oxid acid. Are efecte excelente de desulfurare și defosforizare, poate reduce semnificativ conținutul de impurități dăunătoare din metalul de sudură și poate inhiba eficient generarea de fisuri la cald și la rece. În același timp, fluxul de bază poate îmbunătăți semnificativ duritatea la impact la temperatură scăzută și plasticitatea sudurii și este fluxul preferat pentru oțel aliat cu rezistență înaltă-, oțel pentru recipiente sub presiune la temperatură joasă- și oțel pentru conducte . Dezavantajul fluxului de bază este că este sensibil la umiditate, iar înainte de sudare trebuie efectuat un tratament strict de coacere și uscare pentru a evita fisurile întârziate induse de hidrogen-. Produsele tipice, cum ar fi fluxul SJ301, sunt utilizate pe scară largă în proiecte-standard înalt, cum ar fi sudarea conductei de gaz West-East și a structurii principale a podurilor .

Principiile de selecție ale SAW Flux

Miezul selecției fluxului este potrivirea performanței materialului de bază, cerințelor structurii de sudare și mediului de service. Nu există flux universal pentru toate condițiile de lucru. Selecția științifică a fluxului trebuie să respecte următoarele principii pentru a asigura calitatea sudurii și siguranța structurală.

1. Potrivire cu materialul metalic de bază

Pentru oțel carbon obișnuit și oțel-scăzut cu rezistență redusă-aliat, se preferă fluxul topit neutru sau fluxul sinterizat neutru. Procesul este stabil și costul este scăzut, ceea ce poate îndeplini cerințele convenționale de proprietăți mecanice ale sudurii. Pentru oțel aliat de înaltă-rezistență joasă-, oțel la temperatură joasă- și oțel pentru recipiente sub presiune cu un grad de rezistență peste Q345, fluxul sinterizat de bază trebuie selectat pentru a asigura tenacitatea la temperatură scăzută și rezistența la fisurare a sudurii. Pentru materialele din oțel aliat care necesită rezistență ridicată la uzură și rezistență ridicată, aliajul-conținând flux activ poate fi selectat pentru a suplimenta elementele aliajului și pentru a îmbunătăți performanța globală a sudurii .

2. Potrivirea cu condițiile de lucru ale serviciului

Pentru piese structurale obișnuite interioare cu funcționare la temperatură normală și sarcină scăzută, poate fi utilizat flux activ neutru cu performanță bună a procesului și cost redus. Pentru structurile exterioare, echipamentele de conducte și recipientele sub presiune cu temperatură joasă-care servesc în medii cu temperatură joasă-, vânt și umede, trebuie selectat fluxul de bază cu rezistență ridicată și conținut scăzut de hidrogen pentru a preveni fracturile fragile la-temperatura scăzută și fisurile-induse de hidrogen. Pentru sudarea cu mai multe straturi și mai multe treceri cu plăci groase, se preferă fluxul de bază cu capacitate puternică de îndepărtare a impurităților și performanță metalurgică stabilă pentru a evita defectele cumulate ale sudării multistrat.

3. Potrivirea cu parametrii procesului de sudare

Sudarea automată cu -curent mare-înaltă viteză este potrivită pentru fluxul sinterizat cu stabilitate puternică a arcului și fluiditate bună a zgurii, ceea ce poate asigura formarea continuă a sudurii. Sudarea cu plăci subțiri cu curent-scăzut-poate adopta un flux fuzionat cu dimensiunea particulelor fine și ardere stabilă. În plus, fluxul reutilizabil trebuie cernut și uscat pentru a îndepărta zgura oxidată și umiditatea, astfel încât să se evite afectarea calității sudurii sudurilor ulterioare.

Aplicație tipică a fluxurilor SAW comune

În producția industrială, mai multe fluxuri standardizate sunt cele mai utilizate, acoperind mai mult de 90% din condițiile de lucru SAW. Caracteristicile de performanță și scenariile de aplicare ale fluxurilor tipice sunt rezumate după cum urmează:

Fluxul sinterizat SJ101 este un flux neutru de mangan-siliciu, cu arc stabil, formare frumoasă de sudură și îndepărtare ușoară a zgurii. Este cel mai utilizat flux universal, potrivit pentru sudarea oțelului carbon și a oțelului obișnuit slab aliat și este utilizat pe scară largă în structurile de oțel, fabricarea de mașini și domeniile ingineriei generale.

Fluxul de bază de siliciu-calciu SJ301 are un efect excelent de desulfurare și de îmbunătățire a tenacității, conținut scăzut de hidrogen al metalului de sudură, rezistență puternică la fisurare și este potrivit pentru sudarea circumferențială a vaselor sub presiune, conducte de petrol și gaze pe distanțe lungi și structuri de poduri mari, care este fluxul special pentru echipamentele de sudură standard{4}de înaltă presiune.

Fluxul activ acid SJ201 are o capacitate puternică de dezoxidare și o cerință scăzută pentru pretratarea suprafeței materialului de bază. Este potrivit pentru sudarea plăcilor de oțel cu ușoară rugină și oxidare și este utilizat în principal pentru sudarea structurală auxiliară ne-critică cu cerințe de calitate scăzută.

Specificații de întreținere și utilizare ale SAW Flux

Performanța fluxului SAW este ușor afectată de condițiile de depozitare și utilizare, iar funcționarea standardizată este cheia pentru a juca pe deplin performanța fluxului.

În primul rând, fluxul trebuie depozitat într-un mediu uscat și ventilat pentru a evita absorbția umidității. Fluxul de bază cu higroscopicitate ridicată trebuie copt la 250-300 de grade timp de 1-2 ore înainte de utilizare pentru a elimina umezeala internă și a reduce conținutul de hidrogen din sudură.

În al doilea rând, fluxul reutilizat trebuie sortat pentru a îndepărta blocurile de zgură și impuritățile metalice și amestecat cu flux nou într-o anumită proporție pentru utilizare, ceea ce poate reduce efectiv costurile de producție, asigurând în același timp calitatea.

În plus, diferitele tipuri de fluxuri sunt strict interzise de amestecare pentru a evita dezordinea componentelor, instabilitatea arcului și eșecul reacției metalurgice, ceea ce duce la defecte de sudare.

Fluxul de sudare cu arc scufundat este împărțit în flux topit, flux aglomerat (sinterizat) și flux lipit conform tehnologiei de fabricație și împărțit în flux neutru, flux activ și flux bazic în funcție de bazicitatea chimică și activitatea metalurgică. Diferitele tipuri de fluxuri au caracteristici de performanță distincte și scenarii de aplicații vizate. În sudarea industrială cu arc scufundat, nu există un flux universal unic. Selectarea fluxului trebuie să se bazeze pe tipul de metal de bază, cerințele de serviciu structurale și condițiile procesului de sudare.

Fluxurile neutre topite și sinterizate sunt potrivite pentru sudarea oțelului carbon convențional și a oțelului obișnuit slab aliat, cu cerințe generale de performanță; fluxurile active sunt aplicate la sudarea structurală cu cerere redusă-cu adaptabilitate puternică la condițiile de suprafață a materialului de bază; Fluxurile sinterizate de bază sunt alegerea de bază pentru oțel de înaltă-rezistență, oțel cu temperatură joasă-și structurile portante de presiune-cheie datorită îmbunătățirii excelente a tenacității și rezistenței la fisuri.

Odată cu dezvoltarea tehnologiei de sudare de înaltă{0}}eficiență, înaltă-precizie și-cost redus, fluxul sinterizat de bază cu hidrogen de înaltă-performanță scăzută{- și fluxul de aliaj personalizat vor deveni direcția principală de dezvoltare a fluxului SAW. Selecția, depozitarea și utilizarea fluxului standardizate sunt esențiale pentru a îmbunătăți calitatea sudurii, a reduce rata defectelor și pentru a asigura siguranța de serviciu pe termen lung a structurilor sudate.