新型环保E308LT0-1不锈钢药芯焊丝的研究

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不锈钢焊接烟尘中含有大量的特征元素Cr,其中就包含了国际癌症研究机构已列入致癌物的六价铬(Cr(Ⅵ))。关于Cr(Ⅵ)的标准,美国国家职业安全与健康研究所(NIOSH)推荐在一周42小时的工作时间内10小时所处环境的极限是1μg/m3;美国职业安全与健康标准(OSHA)在2010推荐8小时接触极限值由5μg/m3已降为0.2μg/m3。为了符合国际标准的要求,市场对低Cr(Ⅵ)排放的不锈钢焊接材料的设计和生产提出了更高的要求。  本文针对以上问题,首先通过实验对不锈钢药芯焊丝的焊接工艺性、保护气体的氧化性、熔滴的过渡形式、药芯组成及比例等因素对焊接烟尘中Cr(Ⅵ)生成量的影响进行分析讨论,最终研制出一种低Cr(Ⅵ)排放量的E308LT0-1不锈钢药芯焊丝,相比普通焊丝能够降低焊接烟尘中30-40% Cr(Ⅵ)的含量。再次研究了药芯组成及其比例对焊丝的焊接烟尘、焊接飞溅率、焊接电弧稳定性及熔滴过渡形式的影响,最后与国内外市售焊丝进行多项工艺性能的综合对比。  结果表明:1)焊丝在短路过渡过程中生成的焊接烟尘平均颗粒尺寸比粒状过渡小,在电压20V、电流140A下的短路过渡产生的烟尘中Cr(Ⅵ)/Cr的比值最大为38%。随着焊接热输入的增加烟尘中Cr(Ⅵ)的含量增加及焊接中所用的保护气体的氧化性越强,焊接烟尘中Cr(Ⅵ)的含量愈多;  2)在相同焊接参数下,改变焊丝药芯组成中铁粉与长石的质量比,当比值为1.8时不锈钢药芯焊丝的电弧稳定性最好,焊接烟尘的平均颗粒尺寸最大,烟尘中Cr(Ⅵ)/Cr最小;改变焊丝药芯组成中铁粉与金红石的质量比,当比值为1时,不锈钢药芯焊丝的电弧稳定性最好,焊接烟尘的平均颗粒尺寸最大,烟尘中Cr(Ⅵ)/Cr最小。药芯中添加Zn、聚四氟化乙烯、氟化石墨时能够降低焊接烟尘中Cr(Ⅵ)的含量,当添加2%wt的Zn时,焊接烟尘中Cr(Ⅵ)含量最少为227.7mg/kg。  3)当各自焊丝药芯中MnO2与Fe、SiO2与Fe、Mg与Fe的质量比值分别为1/9、8/15和2/18时焊丝的工艺性能最优:飞溅率为1.07,烟尘量为6.09g/kg,焊接烟尘中Cr(Ⅵ)的含量为763.8mg/kg。同市售焊丝进行对比可得出自制焊丝具有较好的焊接工艺性能,同时焊接烟尘中Cr(Ⅵ)的含量比市售焊丝降低30-40%。
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