《焊接防飛濺劑檢驗方法》團體標準制定概述

方乃文，李連勝，馬青軍，李波，李愛民，吳妍，宋南

(1．哈爾濱焊接研究院有限公司，黑龍江哈爾濱150028;2．中國焊接協(xié)會，黑龍江哈爾濱150028)

0 前言

依據(jù)最新修訂的《中華人民共和國標準化法》，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、國家標準化管理委員會、中華人民共和國民政部制訂了《團體標準管理規(guī)定(試行)》。根據(jù)上述法律法規(guī)的要求，并結合國內(nèi)焊接行業(yè)實際情況，中國焊接協(xié)會將《焊接防飛濺劑檢驗方法》團體標準制訂納入2018年首批團體標準修訂工作中。T/CWAN 0004—2018《焊接防飛濺劑檢驗方法》團體標準已于2018年6月1日實施，為了便于焊接防飛濺劑生產(chǎn)企業(yè)、使用單位、相關檢測機構能更好地應用該標準，現(xiàn)將該標準有關內(nèi)容介紹如下。

1 標準立項背景

2016年中國焊條和氣體保護焊絲總產(chǎn)量約為360萬噸，占焊接材料總產(chǎn)量的80%。同時，它們也是產(chǎn)生焊接飛濺的主要焊接材料。隨著對環(huán)境保護的要求越來越高，市場競爭越來越激烈，以及降低勞動成本的壓力也越來越大，焊接防飛濺劑作為一種既環(huán)保又可降低生產(chǎn)成本的新產(chǎn)品，一直受到行業(yè)的廣泛關注。特別是最近幾年，隨著焊接防飛濺劑生產(chǎn)技術的進步和應用領域的拓展，高效優(yōu)質(zhì)的焊接防飛濺劑品種更為齊全，焊接防飛濺劑的使用比例也正逐步提升。同時，對焊接防飛濺劑也提出了更高的標準和要求。為滿足焊接防飛濺劑供需雙方對該產(chǎn)品檢驗標準的需求，拓展該產(chǎn)品的應用領域，同時也為了規(guī)范防飛濺劑產(chǎn)品良莠不齊的市場環(huán)境，《焊接防飛濺劑檢驗方法》團體標準編寫組于2018年1月向中國焊接協(xié)會提出了對該標準進行立項制定的申請，并得到了中國焊接協(xié)會的批復許可。

1.1 焊接防飛濺劑特點

焊接飛濺主要是由于短路液橋收縮時，短路電流對液橋的迅速加熱，導致液橋氣化爆炸引起的。在熔滴短路初期和液橋收縮后期即將斷開時會引起短路液橋爆炸和飛濺;在焊接過程中，由于冶金反應、極點壓力、熔滴短路、非軸向熔滴過渡及焊接參數(shù)選配不當也會引起飛濺。飛濺會嚴重影響焊接外觀質(zhì)量，浪費大量人力，甚至影響焊接接頭質(zhì)量，同時會影響后續(xù)涂裝質(zhì)量。

使用焊接防飛濺劑是減少焊接飛濺危害的常用方法，可使飛濺不損傷金屬結構表面并易于清理，大幅度提升生產(chǎn)效率，從而降低生產(chǎn)成本。但是，有些焊接防飛濺劑會在焊接過程中產(chǎn)生大量煙霧，甚至引起焊縫產(chǎn)生氣孔缺陷。因此，制定焊接防飛濺劑檢驗方法標準對保證焊接質(zhì)量具有實際意義。

1.2 焊接防飛濺劑應用原理

焊接工件表面噴涂防飛濺劑后，焊接過程中的飛濺落到焊接工件表面后不直接與其接觸，而是落到飛濺劑涂層上。由于涂層的隔離，飛濺與表面涂層接觸后會在重力作用下落下。在焊接過程中產(chǎn)生的飛濺顆粒處于熔融狀態(tài)，溫度極高，易引燃可燃物。為了避免焊接工件在周轉、暫存期間的銹蝕，一些使用單位對焊接防飛濺劑提出了一定的防銹保護性能。實際上，要求防飛濺劑具有防銹性能并沒有太大意義，因為防飛濺劑涂覆的僅僅是焊縫附近區(qū)域，對焊縫及未涂覆防飛濺劑的其它部位不能起到任何防銹作用。若需要對工件整體進行防銹保護，可在焊后涂覆專用的防銹保護劑。

目前市場上的防飛濺劑主要有油基型、水基型和粉末狀三種。油基型防飛濺劑主要是以有機溶劑為油液并添加相關成分的一類焊接防飛濺劑，俗稱油基防飛濺劑，涂覆到工件后不易去除，可能會對后續(xù)的涂裝處理造成影響。水基型防飛濺劑是以水作為溶劑并添加相關成分的一類防飛濺劑，因采用水作為溶劑，所以不會對工件的后續(xù)涂裝造成影響。粉末狀的防飛濺劑在交付給用戶時和粉末涂料一樣，不含任何溶劑，但使用時還需要用水將其稀釋成液體狀。焊接防飛濺劑使用方便，對于液體狀的防飛濺劑，開蓋攪拌均勻后即可使用;對于粉末狀的焊接防飛濺劑則需要按使用說明書加水調(diào)配稀釋后使用。

1.3 標準制定原則

該標準在編寫格式、結構、內(nèi)容等方面執(zhí)行了GB/T 1．1—2009《標準化工作導則 第1部分:標準的結構和編寫》。內(nèi)容主要包括六部分:①范圍;②規(guī)范性引用文件;③術語和定義;④檢驗方法;⑤檢驗記錄;⑥包裝、標志、運輸和貯存。

2 技術內(nèi)容

2.1 范圍

該標準中規(guī)定了焊接防飛濺劑的檢驗方法，適用于碳鋼焊接用防飛濺劑的檢驗。合金鋼、不銹鋼、鋁合金等其它金屬材料焊接用防飛濺劑也可參照此標準進行檢驗。

2.2 術語和定義

焊接防飛濺劑(welding anti-splash agent):噴涂在金屬工件表面，防止焊接過程中金屬工件被焊接飛濺粘附的一種化學液體。

揮發(fā)性有機化合物(volatile organic compound):在101．3 kPa標準壓力下，任何初沸點低于或等于250℃的有機化合物。

防飛濺時效(the timeliness of welding anti-splash):在焊接試板上預噴涂防飛濺劑，其有效防飛濺的作用時間。

飛濺殘余率(spatter residual rate):飛濺殘余的量與熔化的填充金屬的比值。

防飛濺劑的耐溫等級(heat resistance level of welding anti-splash agent):防飛濺劑具有一定防飛濺能力的極限溫度。

3 檢驗方法

3.1 焊接防飛濺劑有害化學成分

檢測防飛濺劑中對人身健康造成傷害及影響焊接質(zhì)量的化學成分含量，如重金屬 Cd，Cr，Hg，Pb，非金屬液態(tài)溴Br、揮發(fā)性有機化合物VOC、苯、甲苯、乙苯及游離甲苯二異氰酸酯TDI等。依據(jù) GB 18581—2009《室內(nèi)裝飾裝修材料 溶劑型木器涂料中有害物質(zhì)限量》、GB/T 23985—2009《色漆和清漆 揮發(fā)性有機化合物(VOC)含量的測定 差值法》以及GB/T 23993—2009《水性涂料中甲醛含量的測定乙酰丙酮分光光度法》進行檢驗。

3.2 焊接防飛濺劑pH值

pH值過高或過低都會引起金屬材料的腐蝕，檢驗防飛濺劑pH值是否處于中性，保證防飛濺劑對焊接結構沒有腐蝕，依據(jù)GB/T 9724—2007《化學試劑pH值測定通則》進行檢驗。

3.3 防飛濺劑沸點

防飛濺劑沸點不宜過低，否則焊接熱源在移動過程中，會對周圍金屬進行加熱，而這個加熱過程會使沸點低的防飛濺劑揮發(fā)從而失去防護效果，依據(jù)GB/T 616—2006《化學試劑 沸點測定通用方法》進行檢驗。

3.4 焊接飛濺殘余率

試驗選用尺寸為300 mm×200 mm×20 mm的Q235B鋼板或Q345B鋼板以及直徑為1．2 mm的ER50-6焊絲。在鋼板上均勻噴涂防飛濺劑30 min后堆焊一道焊縫，焊接工藝參數(shù)見表1，焊道長度控制在200 mm左右，分別在3塊試板寬度中間位置施焊。

焊前稱量焊絲質(zhì)量。焊后，待試板冷卻到室溫，用鋼刷輕拭試板清理粘附在試板的飛濺物，用鐵錘或其它工具清理并收集用鋼刷輕拭后仍殘留在試板上的飛濺物。分別稱量焊后焊絲重量以及殘余在試板的飛濺物重量，稱量精確至0．000 1 g。按式(1)進行計算，最終3組數(shù)據(jù)的平均值即為飛濺殘余率。

式中:P為飛濺殘余率，%;M為殘余飛濺質(zhì)量，g;M1為焊前焊絲質(zhì)量，g;M2為焊后焊絲質(zhì)量，g。

表1 推薦焊接規(guī)范

3.5 焊接發(fā)塵量

焊接發(fā)塵量試驗采用抽氣捕集法。圖1為焊接發(fā)塵量收集裝置示意圖，試驗裝置采用 500 mm×600 mm的半封閉容器，體積約為0．12 m3。

圖1 焊接發(fā)塵量收集裝置

試驗選用試板尺寸為300 mm×200 mm×20 mm的Q235B鋼板或Q345B鋼板。試驗選用 1．2 mm的ER50-6焊絲，在鋼板上均勻噴涂防飛濺劑30 min后進行焊接，焊接規(guī)范應符合表1規(guī)定，每組試驗焊接三道，每道長200 mm左右，兩個焊道間距10 mm以上，試驗前稱量焊絲質(zhì)量，精確至0．1 g。將三張慢速定量濾紙及裝有約5 g脫脂棉的紙袋同時放入干燥皿中干燥2 h以上，然后分別迅速用1/10000的分析天平稱量質(zhì)量。試驗前擦凈測塵裝置的筒體和大小錐體的內(nèi)壁，然后用吹風機吹干。

將試板及焊槍放在筒體內(nèi)，然后將一張濾紙放在小錐體開口處的銅網(wǎng)下方并緊固大小錐體。接通冷卻水，開動真空泵，打開二通活塞，抽氣量調(diào)節(jié)到5 m3/h，觀察U型水壓計的水壓差是否正常，筒體內(nèi)應為負壓，然后進行施焊。焊接過程中，焊槍應盡量不擺動。停焊后繼續(xù)抽氣5 min，關閉二通活塞，打開小錐體取下集塵濾紙折疊后單獨放在小紙袋中保存。用稱過質(zhì)量的少量脫脂棉擦凈小錐體內(nèi)壁的塵，將帶塵的脫脂棉放回原處。

重復上述操作，焊完三道后打開小錐體帽，用剩余的脫脂棉擦凈筒體和大小錐體內(nèi)壁上的塵，將帶塵的脫脂棉放回原處。為了避免混入飛濺顆粒，筒體下部180 mm處以下不擦。

將帶塵脫脂棉及濾紙一同放入干燥皿中，干燥時間與稱量原始質(zhì)量前的干燥時間相同，然后進行第二次稱重，并稱量焊后焊絲的質(zhì)量。按式(2)計算焊接發(fā)塵量，最終兩組數(shù)據(jù)的平均值即為焊接發(fā)塵量。

式中:F為焊接發(fā)塵量，g/kg;Δg1為3張濾紙集塵前后質(zhì)量差，g;Δg2為棉花集塵前后質(zhì)量差，g;Δg3為焊絲焊接前后質(zhì)量差，g。

3.6 防飛濺劑時效性

分別間隔4 h，8 h，16 h，24 h(其它時間間隔可由供需雙方協(xié)商確定)對4塊試板進行噴涂防飛濺劑，并測試飛濺殘余率。通過對比4個時間間隔的飛濺殘余率，進而定義在某飛濺殘余率范圍內(nèi)(由供需雙方協(xié)商確定)的時間間隔(即為防飛濺劑時效性)，最終結果需同時體現(xiàn)噴涂時間與飛濺殘余率。

3.7 防飛濺劑耐溫等級

按照3．4章節(jié)要求制備試件，按照防飛濺劑的使用要求噴涂在待測試件表面，噴涂防飛濺劑30 min后，將試件放置在加熱爐中，也可采用其它加熱方式，保證試件均勻受熱。試件放入爐中時，爐溫為室溫，以不高于200℃/h的速度加熱到規(guī)定溫度，保溫1 h后，從爐中取出，在靜態(tài)大氣中冷卻至室溫。

規(guī)定溫度為對防飛濺劑耐溫等級預設的溫度，對防飛濺劑產(chǎn)品的耐溫等級進行預設(如:100℃，200℃，300℃，400℃，500℃等，由供需雙方協(xié)商確定)。根據(jù)耐溫等級指標加熱試件到規(guī)定溫度，測定焊接飛濺殘余率，即可得到防飛濺劑產(chǎn)品的耐溫等級曲線，如圖2所示。

圖2 耐溫等級測試曲線

圖2 為產(chǎn)品A及B兩種防飛濺劑與溫度相關的飛濺殘余率曲線。橫虛線是飛濺殘余率要求指標(設定為0．2%);豎虛線是飛濺殘余率指標與飛濺殘余率曲線相交處的溫度值，也就是防飛濺劑的耐溫等級。從圖2可以看出，產(chǎn)品A耐溫等級高于產(chǎn)品B的耐溫等級，產(chǎn)品A的耐溫等級為0．2% －700℃，而產(chǎn)品B的耐溫等級為0．2% －450℃。

4 檢驗記錄

檢驗記錄應包括防飛濺劑牌號、防飛濺劑生產(chǎn)批號及生產(chǎn)日期、防飛濺劑凈含量、防飛濺劑保質(zhì)期、試板材料、試板尺寸、焊絲型號、焊絲牌號、焊絲規(guī)格、焊接方法、焊接電源、電流類型和極性、焊接電流、焊接電壓、焊接速度、電極端與工件距離、保護氣體類型和流量、焊接道間溫度，以及焊接層數(shù)道數(shù)等。

5 包裝、標志、運輸和貯存

防飛濺劑應裝入合適的容器中，容器不能被防飛濺劑腐蝕，且方便防飛濺劑噴涂在焊接工件上，并保證在正常搬運過程中不致?lián)p壞。每個包裝容器上應包含如下標志:產(chǎn)品名稱、牌號、批號、凈含量、生產(chǎn)日期及有效期、產(chǎn)品標準號、生產(chǎn)單位信息。如存在易燃易爆情況，應按照GB 190—2009《危險貨物包裝標志》規(guī)定標注危險貨物包裝標識。運輸途中應避免日曬、泄露;裝卸和運輸過程中防止猛烈撞擊。產(chǎn)品應貯存在干燥、通風、遠離火源、溫度保持在35℃以下的庫房內(nèi)。

6 結論

(1)該標準可以量化評價焊接防飛濺劑的產(chǎn)品質(zhì)量，用戶企業(yè)可以依據(jù)該標準對于焊接防飛濺劑產(chǎn)品進行橫向比對，直觀的顯示產(chǎn)品質(zhì)量。

(2)該標準設置的產(chǎn)品檢驗方法科學合理，涵蓋了該產(chǎn)品工藝、質(zhì)量、環(huán)保等方面，可以全面的對該產(chǎn)品進行綜合評價，對于促進焊接防飛濺劑的生產(chǎn)、銷售、檢驗、應用、推廣將起到重要作用。