一种环保型高品质焊接防飞溅剂配方及制备方法

焊接施工是现代工业中应用极为广泛的一种工艺。例如：海洋船舶、铁道交通、石油化工、锅炉容器、五金建筑等等，到处都有焊接的场合。焊接时，焊条与被焊接的金属钢材接触，因大电流产生弧光高温，使焊条、欲连接的两块金属(一般称为母材)三者在局部范围内熔化，这三者的液态金属在范德瓦尔斯力、液体表面张力、分子化学亲合力、分子热运动扩散力等因素的作用下，迅速相混，融为一体(中部当然以焊条金属居多)。待冷却后，欲连接的两块金属也就牢牢地“粘”在一起了，达到了焊接的目的。 “焊花”是焊接时产生的飞溅物。焊接时，局部熔化了的金属(一般是焊条、母材的混合体)常常会有外界气体或混入的非金属夹杂物释放的气体，因急剧升温而爆发，在一片啪啪的响声中将一些液态金属抛向空中，这些液态金属因为高温而发亮，四处飞散，形成所谓的“焊花”。“焊花”一接触母材，即把热量传给母材，使母材在接触点也迅速熔化，飞溅物与母材液态相混，冷却后即牢牢地粘在其上了。焊接产生的这种飞溅物有时多得惊人，它们密密麻麻分布于焊缝两旁，其直径为0.1～5毫米不等。不言而喻，飞溅物的害处很多，本处只讲一种：为了保证焊接质量，防止因焊缝断裂而造成灾难，必须对焊缝内部需要进行超声波检查，以便发现有裂缝、未焊透、未融合、夹渣、气孔等缺陷后，进行铲除、加以修补，以防后患。检查用的超声波一般采用横波，从焊缝两旁的母材表面射入，令人生厌的焊接飞溅物使超声探头无法放置，检查工作无法进行。目前，工业上去除飞溅物的方法一般是使用砂轮打磨。打磨是一项重体力劳动，特别在打磨仰面部位时，不仅要举起沉重的砂轮机，还要忍受粉尘的侵害。更为严重的是最后打磨的效果也不尽人意，不但磨伤了母材，钢板表面也磨得坑坑洼洼、毛糙不平。在这样的表面上进行超声检测，不仅会损坏价格昂贵的探头，而且粗糙表面也会大量消耗超声能量，使超声检测的灵敏度大大降低，致使危险性缺陷不能被发现，后果也是不可想象的。除此以外，还有一种采用化学试剂(防飞溅剂)防止飞溅的方法：在焊接施工之前将该防飞溅剂喷洒在焊缝两旁的母材表面，于母材表面形成一层保护膜，在焊接时阻隔焊花与母材之间的粘附。这种方法节省劳力、不损母材，使焊接后焊花不会粘在母材上。但在母材表面使用化学试剂后对焊缝质量以及母材有无影响呢？如果是飞溅物清除得很干净，但焊缝和母材却受到了损害，那将是得不偿失的事。焊接防飞溅剂到底对焊缝和母材有些什么影响？虽然一般的钢材在焊接施工后，经力学试验及无损检测证明，防飞溅剂对焊缝质量不构成有害作用。将使用与不使用防飞溅剂的试样进行对比，其焊缝的机械强度没有什么变化，也无额外生成气孔、夹渣、裂缝、未融合、未焊透等缺陷的可能。这是直接显现出的影响。还有潜在即所谓慢性的影响，要等焊接工件经过较长时间服役之后才可显示出来的影响，这个问题过去并没有人研究。但随着工业发展，对于特别是诸如特种船舶制造、核电工程等等要求高的行业，凡是施加到机件上去的化学试剂、涂料等，其所含有害元素对机件的影响已是个不能忽视的问题了。研究发现，试剂或涂料中有害元素会造成金属材料——特别是镍铬基不锈钢表面的点针状腐蚀、晶粒边界腐蚀、穿晶裂纹等。在日后的运转中会造成腐蚀、引起泄漏、诱发恶性事故的发生。特别是焊接防飞溅剂，它的影响基本上在高温下进行的，更加要注意。目前，主要的一些镍基不锈钢，例如殷钢(36％的镍钢)已成为化工、液货化学品包装、运输工具的主要材料。而这类包装、运输工具，特别是液化天然气运输船、液氯、液溴甲烷、二氧化硫、环氧乙烷等运输船，因为其运载的货物对环境的危害是极大的，对它们的包装、运输工具必须严格监管。按照《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》即IGC规则(International Code for the Construction and Equipment of Ships CarryingLiquefied Gases in Bulk)规定，运载工具的材料不能与液货发生腐蚀、低温脆裂、高温蠕变、高压屈服等而造成爆破、燃烧等事故。但是，制造这类运载工具的不锈钢材料焊接时，采用的焊接防飞溅剂中所含的一些有害元素，正是能直接形成或是间接促使形成腐蚀、脆裂、蠕变的基本因素。所以严格控制这类液货运载工具在建造时使用的焊接防飞溅剂中有害元素的含量已不容忽视。在核工程文件(例如HAF文件)中公布了三种有害元素，它们是：氟、氯、硫。对它们的游离态与化合态的含量都要严格控制。例如：法国RCC-M-F6423标准规定，渗透探伤剂中氯、硫的含量不得超过200PPm，中国标准Q/UCAB005-1999[B3100(1999)3031]中规定，氯的含量不超过100PPm，氟、硫的含量不超过50PPm。核工业中，重要部件的金属材料多数会受高温、高压、高通量辐射。而液化天然气(LNG、CNG)工程中的金属材料是处在高压、极低温、交变应力场下工作的，环境更加恶劣。这时，金属(特别是直接与液化天然气接触的内胆)的低温冷脆比任何时候都要敏感。焊接防飞溅剂中有害元素除与核动力工程中具有相同的不良作用之外，还有引发低温冷脆的危害性。所以严格控制LNG、CNG工程用焊接防飞溅剂中有害元素的含量已成为倍受关注的事。此外，作为制造液货运输工具或包装的一种主要材料，镍基不锈钢(例如殷钢(36％的镍钢)与现有的焊接防飞溅剂接触后都会产生严重的螯合作用，其表面被接触区域变色发黑，即其镍基合金表面嵌入了非金属-主要是碳氢化合物及其衍生物，消弱了镍基合金的防锈能力，在螯合层与内层金属之间、螯合区与非螯合区的分界线上都会产生“原电池”现象，造成金属的腐蚀，在低温环境下降低镍基不锈钢的韧性、破坏蠕变性能使其产生脆裂，使得液货运输和储藏的安全性受到威胁。

华炬科技新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项一种环保型高品质焊接防飞溅剂配方及制备方法，该技术的有益效果：1、该技术提供的焊接防飞溅剂因其配方的设计以及其制备方法的应用，降低了所含氟、氯、硫、钠、磷有害元素的含量，确保该焊接防飞溅剂中的单体、游离态、化合态的下列有害元素的含量控制为：氯含量不超过95PPm，氟、硫不超过45PPm，钠、磷不超过100PPm。显然，该技术提供的焊接防飞溅剂除将氟、氯、硫三种有害元素的含量控制在核动力工程标准的限量以下之外，还控制了有害元素钠、磷的含量，大大降低了对焊缝、母材金属长期的有害影响，满足当前要求较高的工程-液化天然气(LNG、CNG)工程焊接施工的需要，也适合核动力工程焊接施工用，当然也适合于普通工程使用；2、该技术提供的焊接防飞溅剂对镍基不锈钢不起螯合作用，适用于镍基不锈钢工程(如LNG、核动力等工程)的焊接防飞溅用，3、采用该技术提供的焊接防飞溅剂防止焊接时的飞溅，无需用砂轮打磨清除焊接飞溅物，不仅减轻了劳动强度，避免了粉尘伤害，而且不损伤母材，保证母材表面仍旧平整如初，有利于进行超声波检测，从而保证了无损检测的可靠性，现将该一种环保型高品质焊接防飞溅剂配方及制备方法及技术方案及实施例介绍如下供研究交流参考：（841131  512706）