焊接防飞溅剂对低合金高强钢焊接质量的影响
1. 概述
焊接防飞溅剂又名焊接飞溅清除剂，用于电弧焊过程中能有效减少附着在产品表面的焊接飞溅物，以降低这些飞溅物对后道工序及外观形貌产生的不良影响，从而能够大幅度提高生产效率，降低工人劳动强度。因此，焊接防飞溅剂被国内外很多大型钢结构制造企业作为一种焊接工艺用料，用于焊接生产过程中。但是一种合格的焊接防飞溅剂除了要具备防飞溅功能外，还必须保证不能对焊接质量产生不良影响，比如使焊缝出现气孔、未熔合等焊接缺陷的几率增加或力学性能明显降低等。
目前，虽然在国内外市场上出现了种类繁多的焊接防飞溅剂品牌及产品，但是还没有专门针对该类产品的检测、试验标准。因此，各制造企业及检测机构对焊接防飞溅剂的检测项目、检测方法各不相同。本文以检测两种不同型号的焊接防飞溅剂的防飞溅效果及其对低合金高强钢焊缝焊接质量的影响为目的，参照钢的焊接工艺评定国际标准（ISO15614-1），自行设计了具体的试验方案，并取得了预期的检测效果。
2. 试验方案设计
（1）为了能够充分检测两种焊接防飞溅剂（BD型和XQ型）的防飞溅效果，及其对低合金高强钢熔化极气体保护焊焊缝质量的影响，尽量减少外部因素对试验结果产生的影响。试验采用了“空白对照”的常规试验方法，即在相同的焊接条件下焊接一副未喷涂任何防飞溅剂和两副分别喷涂了两种不同型号防飞溅剂的试板，然后通过对比检测两种防飞溅剂的防飞溅效果及其对焊缝焊接质量的影响。
（2）为了能够全面检测两种焊接防飞溅剂对焊缝成形质量及力学性能的影响，针对所有试件的无损检测及破坏性试验均参照ISO15614—1标准要求进行，而且选择全焊透的对接试板形式进行试验。其中，针对试板焊缝区的表面裂纹检测，通过磁粉检测来进行；针对试板焊缝区内部的缺陷检测，通过超声波检测来进行；针对焊缝与母材的整体熔合效果，采用宏观金相试验来完成；针对焊缝的整体力学性能检测，通过最具有代表性的拉伸和弯曲试验项目来完成。
（3）试板的材质选用了焊接结构中较为常用的Q345B，试板厚度为12mm，单边坡口角度为30°，夹角为60°，根部不留钝边，试板之间预留间隙2~3mm。在定位点焊前，将焊缝坡口施焊面周围10mm范围内的油污、铁锈等去除干净，直至露出纯净金属, 试板的具体尺寸及组对要求
（4）焊接方法选择了飞溅较大的CO2活性气体保护焊，焊接方式为PA多层焊，焊缝形式如图2所示。焊接参数选择了经焊接工艺评定验证合格的参数，每一层的焊接参数如表1所示。对试验过程中的三副试板分别标记为KB、BD、XQ，其中KB表示未喷焊接防飞溅剂的空白试板，BD和XQ表示施焊前在试板坡口（见图2）两侧及施焊面分别均匀喷涂了一层焊接防飞溅剂的试板。
（5）为了能够最大程度地减少焊接操作人员对试验结果的影响，焊接过程安排同一名焊接操作人员在同样的外部条件下完成，而且要求该焊接操作人员具备相应的焊接资质（ISO9606-1 135 P BW 1.2 FM1 S t12 PA ml），同时要求参与试验的焊接操作人员在试验前没有长时间中断从事焊接作业。
（6）试验流程：试验材料准备→试板焊接→无损检测→力学性能检测→试验结果分析。
3. 试验结果及讨论
（1）两种焊接防飞溅剂的防飞溅效果比较 在焊接工作全部完成后，三副试板表面飞溅物附着情况如图3所示。通过比较不难看出，未喷涂防飞溅剂的KB试板表面附着了较多的焊痘，而在喷涂了防飞溅剂的BD和XQ试板表面几乎都没有焊瘤附着，因此可以断定两种焊接防飞溅剂都能起到很好的防飞溅效果，防飞溅性能没有明显的差别。
（2）焊缝无损检测结果 对于焊缝表面及近表面缺陷的磁粉检测参照标准ISO17638进行，磁粉探伤的参数及检测结果如表2所示。针对焊缝内部缺陷的超声波检测参照ISO17640进行，超声波探伤的参数及检测结果如表3所示。所有检测结果的评判均参照ISO5817标准中的B级焊缝的质量缺陷等级来完成。
通过磁粉检测及超声波检测，结果显示在所有焊缝的表面、近表面及内部的焊接缺陷都能够达到ISO5817标准中的B级焊缝的质量缺陷等级的要求，同时这也表明两种焊接防飞溅剂的使用均没有对焊缝的成形质量造成明显的影响。
（3）焊缝宏观金相检测结果 KB、BD、XQ等三副试板焊缝处的宏观金相照片如图4所示。从图中不难看出，三副试板的焊缝处均没有出现夹杂、裂纹、未焊透、未熔合、气孔、焊道成形不良等焊接缺陷，这再一次验证了磁粉检测及超声波检测的结论，也充分说明两种焊接防飞溅剂对焊缝的成形质量没有产生明显的影响。
（4）力学性能检测结果 针对KB、BD、XQ等三副试板焊缝处的横向拉伸试验（每副试板2个试样）及横向弯曲（每副试板4个试样）试验的结果如表4所示。通过横向拉伸试验结果对比，表明两种焊接防飞溅剂在焊接过程中对焊缝的整体强度及塑性影响不大，没有对焊缝的整体抗拉强度产生显著影响。通过弯曲试验，结果表明喷涂了XQ型焊接防飞溅剂的4个试样的塑性、韧性与空白试样相比均没有出现显著的变化；但是，喷涂有BD型焊接防飞溅剂的两个试样，在进行面弯过程中均产生了明显的裂纹，如图5所示。这说明在BD型焊接防飞溅剂的组成成分中含有使焊缝金属组织及性能发生明显差异的物质。
4. 结语
（1）通过试验方案的具体实施，客观检测了两种焊接防飞溅剂的防飞溅效果及其对低合金高强钢活性气体保护焊焊接质量的影响。
（2）试验结果表明，XQ型焊接防飞溅剂对低合金高强钢焊缝成形质量及焊缝力学性能均未产生显著影响，而BD型焊接防飞溅剂虽然对焊缝成形质量没有产生明显影响，但是对焊缝的力学性能却产生了一定的影响，导致试样在面弯试验时出现了严重的开裂现象。
