焊接防飛濺劑對低合金高強鋼焊接質量的影響
1. 概述
焊接防飛濺劑又名焊接飛濺清除劑，用于電弧焊過程中能有效減少附著在產品表面的焊接飛濺物，以降低這些飛濺物對后道工序及外觀形貌產生的不良影響，從而能夠大幅度提高生產效率，降低工人勞動強度。因此，焊接防飛濺劑被國內外很多大型鋼結構制造企業作為一種焊接工藝用料，用于焊接生產過程中。但是一種合格的焊接防飛濺劑除了要具備防飛濺功能外，還必須保證不能對焊接質量產生不良影響，比如使焊縫出現氣孔、未熔合等焊接缺陷的幾率增加或力學性能明顯降低等。
目前，雖然在國內外市場上出現了種類繁多的焊接防飛濺劑品牌及產品，但是還沒有專門針對該類產品的檢測、試驗標準。因此，各制造企業及檢測機構對焊接防飛濺劑的檢測項目、檢測方法各不相同。本文以檢測兩種不同型號的焊接防飛濺劑的防飛濺效果及其對低合金高強鋼焊縫焊接質量的影響為目的，參照鋼的焊接工藝評定國際標準（ISO15614-1），自行設計了具體的試驗方案，并取得了預期的檢測效果。
2. 試驗方案設計
（1）為了能夠充分檢測兩種焊接防飛濺劑（BD型和XQ型）的防飛濺效果，及其對低合金高強鋼熔化極氣體保護焊焊縫質量的影響，盡量減少外部因素對試驗結果產生的影響。試驗采用了“空白對照”的常規試驗方法，即在相同的焊接條件下焊接一副未噴涂任何防飛濺劑和兩副分別噴涂了兩種不同型號防飛濺劑的試板，然后通過對比檢測兩種防飛濺劑的防飛濺效果及其對焊縫焊接質量的影響。
（2）為了能夠全面檢測兩種焊接防飛濺劑對焊縫成形質量及力學性能的影響，針對所有試件的無損檢測及破壞性試驗均參照ISO15614—1標準要求進行，而且選擇全焊透的對接試板形式進行試驗。其中，針對試板焊縫區的表面裂紋檢測，通過磁粉檢測來進行；針對試板焊縫區內部的缺陷檢測，通過超聲波檢測來進行；針對焊縫與母材的整體熔合效果，采用宏觀金相試驗來完成；針對焊縫的整體力學性能檢測，通過最具有代表性的拉伸和彎曲試驗項目來完成。
（3）試板的材質選用了焊接結構中較為常用的Q345B，試板厚度為12mm，單邊坡口角度為30°，夾角為60°，根部不留鈍邊，試板之間預留間隙2~3mm。在定位點焊前，將焊縫坡口施焊面周圍10mm范圍內的油污、鐵銹等去除干凈，直至露出純凈金屬, 試板的具體尺寸及組對要求
（4）焊接方法選擇了飛濺較大的CO2活性氣體保護焊，焊接方式為PA多層焊，焊縫形式如圖2所示。焊接參數選擇了經焊接工藝評定驗證合格的參數，每一層的焊接參數如表1所示。對試驗過程中的三副試板分別標記為KB、BD、XQ，其中KB表示未噴焊接防飛濺劑的空白試板，BD和XQ表示施焊前在試板坡口（見圖2）兩側及施焊面分別均勻噴涂了一層焊接防飛濺劑的試板。
（5）為了能夠最大程度地減少焊接操作人員對試驗結果的影響，焊接過程安排同一名焊接操作人員在同樣的外部條件下完成，而且要求該焊接操作人員具備相應的焊接資質（ISO9606-1 135 P BW 1.2 FM1 S t12 PA ml），同時要求參與試驗的焊接操作人員在試驗前沒有長時間中斷從事焊接作業。
（6）試驗流程：試驗材料準備→試板焊接→無損檢測→力學性能檢測→試驗結果分析。
3. 試驗結果及討論
（1）兩種焊接防飛濺劑的防飛濺效果比較 在焊接工作全部完成后，三副試板表面飛濺物附著情況如圖3所示。通過比較不難看出，未噴涂防飛濺劑的KB試板表面附著了較多的焊痘，而在噴涂了防飛濺劑的BD和XQ試板表面幾乎都沒有焊瘤附著，因此可以斷定兩種焊接防飛濺劑都能起到很好的防飛濺效果，防飛濺性能沒有明顯的差別。
（2）焊縫無損檢測結果 對于焊縫表面及近表面缺陷的磁粉檢測參照標準ISO17638進行，磁粉探傷的參數及檢測結果如表2所示。針對焊縫內部缺陷的超聲波檢測參照ISO17640進行，超聲波探傷的參數及檢測結果如表3所示。所有檢測結果的評判均參照ISO5817標準中的B級焊縫的質量缺陷等級來完成。
通過磁粉檢測及超聲波檢測，結果顯示在所有焊縫的表面、近表面及內部的焊接缺陷都能夠達到ISO5817標準中的B級焊縫的質量缺陷等級的要求，同時這也表明兩種焊接防飛濺劑的使用均沒有對焊縫的成形質量造成明顯的影響。
（3）焊縫宏觀金相檢測結果 KB、BD、XQ等三副試板焊縫處的宏觀金相照片如圖4所示。從圖中不難看出，三副試板的焊縫處均沒有出現夾雜、裂紋、未焊透、未熔合、氣孔、焊道成形不良等焊接缺陷，這再一次驗證了磁粉檢測及超聲波檢測的結論，也充分說明兩種焊接防飛濺劑對焊縫的成形質量沒有產生明顯的影響。
（4）力學性能檢測結果 針對KB、BD、XQ等三副試板焊縫處的橫向拉伸試驗（每副試板2個試樣）及橫向彎曲（每副試板4個試樣）試驗的結果如表4所示。通過橫向拉伸試驗結果對比，表明兩種焊接防飛濺劑在焊接過程中對焊縫的整體強度及塑性影響不大，沒有對焊縫的整體抗拉強度產生顯著影響。通過彎曲試驗，結果表明噴涂了XQ型焊接防飛濺劑的4個試樣的塑性、韌性與空白試樣相比均沒有出現顯著的變化；但是，噴涂有BD型焊接防飛濺劑的兩個試樣，在進行面彎過程中均產生了明顯的裂紋，如圖5所示。這說明在BD型焊接防飛濺劑的組成成分中含有使焊縫金屬組織及性能發生明顯差異的物質。
4. 結語
（1）通過試驗方案的具體實施，客觀檢測了兩種焊接防飛濺劑的防飛濺效果及其對低合金高強鋼活性氣體保護焊焊接質量的影響。
（2）試驗結果表明，XQ型焊接防飛濺劑對低合金高強鋼焊縫成形質量及焊縫力學性能均未產生顯著影響，而BD型焊接防飛濺劑雖然對焊縫成形質量沒有產生明顯影響，但是對焊縫的力學性能卻產生了一定的影響，導致試樣在面彎試驗時出現了嚴重的開裂現象。
