焊条行业应用解决方案

　　前言

　　焊条由焊芯及药皮两部分构成。焊芯是一根具有一定直径和长度的金属丝。焊接时焊芯的作用;一是作为电极，产生电弧; 二是熔化后作为填充金属，与熔化的母材一起形成焊缝。为了保证焊缝的质量与性能，对焊芯中各金属元素的含量都有严格的规定，特别是对有害杂质(如硫、磷等)的含量，应有严格的限制，优于母材。焊芯成分直接影响着焊缝金属的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要尽量少。

　　涂在焊芯外面的药皮，是由各种矿物质(如大理石、萤石等)，铁合金和粘结剂等原料按一定比例配制而成。药皮的主要作用是：使电弧容易引燃并稳定电弧燃烧;形成大量气体和熔渣以保护熔池金属不被氧化;通过熔池中冶金作用去除有害的杂质(如氧、氢、硫、磷等)和添加合金元素以提高焊缝的力学性能。

　　一、焊条简介

　　1.1、焊条化学成分分类

　　焊芯主要为金属合金

　　按照焊条药皮的主要化学成分来分类

　　1.11钛型

　　药皮成分范围(%)

　　SiO2 15～31 TiO2 24～48 MnO 5～7 FeO 4～22 MgO 5～7 AI2O3 4～6 CaO<10 挥发成分<12

　　1.12钛钙型

　　药皮成分范围(%)

　　SiO2 10～30 TiO2 20～35 MnO 6～9 FeO 5～25 MgO 1～5 AI2O3 5～8 CaO 8～12 挥发成分<10

　　1.13钛铁矿型

　　药皮成分范围(%)

　　SiO2 23～28 TiO2 10～18 MnO 10～19 FeO 7～25 MgO 1～8 AI2O3 3～9 CaO 2～10 挥发成分2～10

　　1.14氧化铁型

　　药皮成分范围(%)

　　SiO2 35～40 TiO2 < 10 MnO 16～18 FeO 30～35 MgO<5 AI2O3 <4 CaO<3 挥发成分<2

　　1.15纤维塑性

　　药皮成分范围(%)

　　SiO2 20～26 TiO2 11～15 MnO2 6～8 FeO 2～12 MgO 3～5 AI2O3 9～10 CaO <2 挥发成分2～10

　　1.16低氢型

　　药皮成分范围(%)

　　SiO2 5～25 TiO2 <22 MnO 2～7 FeO 2～20 MgO<5 AI2O3 <12 CaO 8～26 挥发成分<20

　　1.2、焊条原材料

　　一旦焊芯、药皮类型被选定后，即可依据焊条药皮中的成分要求来选取所需要的原材料。

　　1.21原材料分类与用途

　　金属及铁合金类 金属及铁合金在药皮中主要作用有两个，即冶金反应和合金化。

　　冶金反应类：铝粉、硅铁、锰铁、钛铁，作用是脱氧、硫、磷;

　　合金化类：金属铬、镍、钼铁、钒铁、钛铁、锰铁等，作用是过渡合金元素。

　　1.22矿物类

　　如 大理石、白云石、萤石、白泥、长石、云母等，作用是造气造渣稳弧等。

　　1.23化工产品类

　　如 碳酸钾、钛白粉、碳酸钡、纯碱、水玻璃等，作用稳弧粘结成型。

　　1.24有机物类

　　淀粉、木粉、微晶纤维素、竹粉、糊精等，作用是增加电弧保护气氛，加大电弧吹力作用和改善涂料的压涂性能。

　　原材料标准对上述原材料的纯度和颗粒度都有具体要求。如金属锰，过40目为100%，过60目<50%如果金属及铁合金的颗粒过细，易在焊接过程烧损，过粗，造成合金元素过渡不均匀。

　　1.3、焊条主要测量元素

　　由于焊条由焊芯和药皮组成，焊芯主要为金属元素，药皮主要为矿物质。所需测量元素较多，需测量元素为Na、Mg、Al、Si、P、S、K、 Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、As、Zr、Nb、Mo、Sn、Sb、Ba、Ta、Re、Pb、Bi等，其中P、S等为有害物质，对有害杂质的含量，应有严格的限制，优于母材。焊芯成分直接影响着焊缝金属的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要尽量少。

　　二、焊条行业应用解决方案

　　X荧光分析仪系统主要由分析仪、样品制备设备(包括振动磨、压片机)、计算机系统(主要包括主机、监视器、打印机、键盘、X荧光分析仪数据通讯接口、DCS系统通讯接口)等组成，目前我公司针对焊条行业有EDX3600B、EDX3600、EDX6000B三种型号X荧光光谱仪。

　　2.1分析仪器的基本参数

　　分析仪器基本配置要求：

　　台式仪器型号：EDX3600B、EDX3600

　　X光管：Rh靶材;50W;

　　高压：50KV;1mA

　　探测器：SDD(硅飘移探测器)

　　配置真空装置，包括真空泵

　　测试元素：S、P、Mn、Fe、Cr、Ni、Si、Al、Ca

　　以下的精度指标是EDX3600B的基本参数。

　　2.11 EDX 3600B基本参数

　　EDX3600B X荧光光谱仪是利用XRF技术解决国内焊条公司对复杂成份、多类型榈中元素的快速、准确分析。该技术的主要特征为：利用低能X光激发待测元素，对Si、 S、AI、Na、Mg等轻元素有良好的激发效果，并且测试时间短，大大提高了检测效率和工作效率; 采用UHRD探测器，具有良好的能量线性和能量分辨率，及良好的能谱特性，较高的峰背比; 采用自动稳谱装置，保证了仪器工作的一致性;利用解谱技术使谱峰分解，使采用UHRD探测器的分析仪对Si、S、AI等轻元素的测试具有和的分析精度;采用相似自动分类技术使分类更准确，有效地克服基效应对测量带来的影响;采用多参数的线性回归方法，使元素间的吸收、增强效应得到明显的消除。

　　测量元素范围：从钠(Na)至铀(U)

　　元素含量分析范围：1ppm—99.99%

　　同时分析元素：24种元素同时分析

　　测量镀层：镀层厚度测量更薄至0.005微米，可分析5层以上的镀层

　　分析精度：0.05%

　　测量对象状态：粉末、固体、液体

　　测量时间：60s—200s

　　能量分辨率为：(150±5)eV

　　管压：5KV—50KV

　　管流：50uA—1000uA

　　2.12EDX 3600基本参数

　　产品名称：Skyray X荧光光谱仪

　　型号：EDX3600

　　输入电压：AC 110V/220V

　　消耗功率：200W

　　环境温度：15℃-30℃

　　环境湿度：35%-70%

　　分析精度：0.05% (96%以上)

　　镀层厚度测量精确最高至0.01μm

　　测量时间：60s-200s

　　管压：5kV-50kV

　　管流：50μA-1000μA

　　能量分辨率为：(150±5)eV

　　元素含量分析范围：1ppm-99.99%

　　同时分析元素：24种元素同时分析

　　测量对象状态：粉末、固体、液体

　　测量元素范围：从钠(Na)至铀(U)。

　　2.2 分析仪器标准配置

　　2.21 EDX 3600B标准配置

　　单样品真空腔体

　　计算机、打印机

　　电制冷UHRD探测器

　　信噪比增强器

　　光路增强系统

　　内置高清晰摄像头

　　可自动切换型准直器和滤光片

　　精准的升降平台

　　加强的金属元素感度分析器

　　真空泵(可选)

　　压片机(可选)

　　2.22、 EDX 3600标准配置

　　单样品真空腔体

　　计算机、喷墨打印机

　　真空泵(可选)

　　压片机(可选)

　　半导体探测器

　　放大电路

　　X光管及高低压电源

　　WINDOEWS版测试分析测试软件

　　2.3、仪器测量数据

　　2.31、EDX3600B测量数据

　　焊条是由焊芯和药皮组成，焊芯为金属合金主要为铝粉、硅铁、锰铁、钛铁，金属铬、镍、钼铁、钒铁、钛铁、锰铁等。药皮主要是矿物类，如 大理石、白云石、萤石、白泥、长石、云母等。还有一些化工产品，如 碳酸钾、钛白粉、碳酸钡、纯碱、水玻璃等，作用稳弧粘结成型。

　　焊条需要检测元素较多，其中P、S等为有害物质，对有害杂质的含量，应有严格的限制。焊芯成分直接影响着焊缝金属的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要尽量少。

　　由于篇幅原因，在这里不再对每一种产品进行测试数据对比分析，举例说明采用仪器对白云石、硅铁、萤石产品进行数据分析。

　　(一)、白云石

　　白云石是碳酸盐矿物，主要成分为CaMg(CO 3 ) 2。它的晶体结构像方解石，

　　常呈菱面体。遇冷稀盐酸时会慢慢出泡。有的白云石在阴极射线照射下发橘红色光。白云石是组成白云岩和白云质灰岩的主要矿物成分。白云石可用于建材、陶瓷、玻璃和耐火材料、化工以及农业、环保、节能等领域。主要用作碱性耐火材料和高炉炼铁的熔剂;生产钙镁磷肥和制取硫酸镁;以及生产玻璃和陶瓷的配料。白云石含量大概为：CaO 30.4%、 MgO 21.9%、 CO2 47.7%。使用EDX3600B对它们进行测试。

　　这里以测试国家标样中的白云石为例。

　　以下使用EDX 3600B型对白云石国标样GBW07216A实际测试的所得的谱图，工作曲线等相关数据：

　　① .白云石在EDX 3600B上测试的谱图

　　② . 白云石国标样Ca的工作曲线与相关数据

　　③ .白云石国标样Mg的工作曲线与相关数据

　　④ .实际测试白云石国标样GBW07216A的数据如下为

　　(二)、萤石

　　萤石又称氟石，是一种常见的卤化物矿物，它是一种化合物，化学成分： CaF2 ,Ca:51.1%,F:48.9%，是提取氟的重要矿物。萤石一般呈粒状或块状，具有玻璃光泽，绿色或紫色为多。萤石在紫外线或阴极射线照射下常发出蓝绿色荧光，它的名字也就是根据这个特点而来。 在人造萤石技术尚未成熟前，是制造镜头所用光学玻璃的材料之一。

　　这里以测试国家标样中的萤石为例。

　　以下使用EDX 3600B型对萤石国标样GBW07252实际测试的所得的谱图，工作曲线等相关数据：

　　① .萤石在EDX 3600B上测试的谱图

　　② . 萤石国标样Si的工作曲线与相关数据

　　③ .萤石国标样Ca的工作曲线和相关数据