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(huì)，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(biāo)準(zhǔn)化法》，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)、中華人民共和國民政部制訂了《團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理規(guī)定(試行)》。根據(jù)上述法律法規(guī)的要求，并結(jié)合國內(nèi)焊接行業(yè)實(shí)際情況，中國焊接協(xié)會(huì)將《焊接防飛濺劑檢驗(yàn)方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制訂納入2018年首批團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)修訂工作中。T/CWAN 0004—2018《焊接防飛濺劑檢驗(yàn)方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)已于2018年6月1日實(shí)施，為了便于焊接防飛濺劑生產(chǎn)企業(yè)、使用單位、相關(guān)檢測機(jī)構(gòu)能更好地應(yīng)用該標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)將該標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)內(nèi)容介紹如下。

1 標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)背景

2016年中國焊條和氣體保護(hù)焊絲總產(chǎn)量約為360萬噸，占焊接材料總產(chǎn)量的80%。同時(shí)，它們也是產(chǎn)生焊接飛濺的主要焊接材料。隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，市場競爭越來越激烈，以及降低勞動(dòng)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(guān)注。特別是最近幾年，隨著焊接防飛濺劑生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)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(shí)，對(duì)焊接防飛濺劑也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。為滿足焊接防飛濺劑供需雙方對(duì)該產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的需求，拓展該產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)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(yàn)方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編寫組于2018年1月向中國焊接協(xié)會(huì)提出了對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行立項(xiàng)制定的申請(qǐng)，并得到了中國焊接協(xié)會(huì)的批復(fù)許可。

1.1 焊接防飛濺劑特點(diǎn)

焊接飛濺主要是由于短路液橋收縮時(shí)，短路電流對(duì)液橋的迅速加熱，導(dǎo)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(shí)會(huì)引起短路液橋爆炸和飛濺;在焊接過程中，由于冶金反應(yīng)、極點(diǎn)壓力、熔滴短路、非軸向熔滴過渡及焊接參數(shù)選配不當(dāng)也會(huì)引起飛濺。飛濺會(huì)嚴(yán)重影響焊接外觀質(zhì)量，浪費(fèi)大量人力，甚至影響焊接接頭質(zhì)量，同時(shí)會(huì)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(jié)構(gòu)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(huì)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(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)對(duì)保證焊接質(zhì)量具有實(shí)際意義。

1.2 焊接防飛濺劑應(yīng)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(huì)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(zhuǎn)、暫存期間的銹蝕，一些使用單位對(duì)焊接防飛濺劑提出了一定的防銹保護(hù)性能。實(shí)際上，要求防飛濺劑具有防銹性能并沒有太大意義，因?yàn)榉里w濺劑涂覆的僅僅是焊縫附近區(qū)域，對(duì)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(duì)工件整體進(jìn)行防銹保護(hù)，可在焊后涂覆專用的防銹保護(hù)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(jī)溶劑為油液并添加相關(guān)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(huì)對(duì)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(guān)成分的一類防飛濺劑，因采用水作為溶劑，所以不會(huì)對(duì)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(shí)和粉末涂料一樣，不含任何溶劑，但使用時(shí)還需要用水將其稀釋成液體狀。焊接防飛濺劑使用方便，對(duì)于液體狀的防飛濺劑，開蓋攪拌均勻后即可使用;對(duì)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(biāo)準(zhǔn)制定原則

該標(biāo)準(zhǔn)在編寫格式、結(jié)構(gòu)、內(nèi)容等方面執(zhí)行了GB/T 1．1—2009《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分:標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)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(shù)語和定義;④檢驗(yàn)方法;⑤檢驗(yàn)記錄;⑥包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸和貯存。

2 技術(shù)內(nèi)容

2.1 范圍

該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了焊接防飛濺劑的檢驗(yàn)方法，適用于碳鋼焊接用防飛濺劑的檢驗(yàn)。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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.2 術(shù)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(xué)液體。

揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatile organic compound):在101．3 kPa標(biāo)準(zhǔn)壓力下，任何初沸點(diǎn)低于或等于250℃的有機(jī)化合物。

防飛濺時(shí)效(the timeliness of welding anti-splash):在焊接試板上預(yù)噴涂防飛濺劑，其有效防飛濺的作用時(shí)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(jí)(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(yàn)方法

3.1 焊接防飛濺劑有害化學(xué)成分

檢測防飛濺劑中對(duì)人身健康造成傷害及影響焊接質(zhì)量的化學(xué)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(jī)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(jī)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(jìn)行檢驗(yàn)。

3.2 焊接防飛濺劑pH值

pH值過高或過低都會(huì)引起金屬材料的腐蝕，檢驗(yàn)防飛濺劑pH值是否處于中性，保證防飛濺劑對(duì)焊接結(jié)構(gòu)沒有腐蝕，依據(jù)GB/T 9724—2007《化學(xué)試劑pH值測定通則》進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.3 防飛濺劑沸點(diǎn)

防飛濺劑沸點(diǎn)不宜過低，否則焊接熱源在移動(dòng)過程中，會(huì)對(duì)周圍金屬進(jìn)行加熱，而這個(gè)加熱過程會(huì)使沸點(diǎn)低的防飛濺劑揮發(fā)從而失去防護(hù)效果，依據(jù)GB/T 616—2006《化學(xué)試劑 沸點(diǎn)測定通用方法》進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.4 焊接飛濺殘余率

試驗(yàn)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(jìn)行計(jì)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(yàn)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(yàn)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(yàn)選用試板尺寸為300 mm×200 mm×20 mm的Q235B鋼板或Q345B鋼板。試驗(yàn)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(jìn)行焊接，焊接規(guī)范應(yīng)符合表1規(guī)定，每組試驗(yàn)焊接三道，每道長200 mm左右，兩個(gè)焊道間距10 mm以上，試驗(yàn)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(shí)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(yàn)前擦凈測塵裝置的筒體和大小錐體的內(nèi)壁，然后用吹風(fēng)機(jī)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(dòng)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(jì)的水壓差是否正常，筒體內(nèi)應(yīng)為負(fù)壓，然后進(jìn)行施焊。焊接過程中，焊槍應(yīng)盡量不擺動(dòng)。停焊后繼續(xù)抽氣5 min，關(guān)閉二通活塞，打開小錐體取下集塵濾紙折疊后單獨(dú)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(fù)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(shí)間與稱量原始質(zhì)量前的干燥時(shí)間相同，然后進(jìn)行第二次稱重，并稱量焊后焊絲的質(zhì)量。按式(2)計(jì)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(shí)效性

分別間隔4 h，8 h，16 h，24 h(其它時(shí)間間隔可由供需雙方協(xié)商確定)對(duì)4塊試板進(jìn)行噴涂防飛濺劑，并測試飛濺殘余率。通過對(duì)比4個(gè)時(shí)間間隔的飛濺殘余率，進(jìn)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(shí)間間隔(即為防飛濺劑時(shí)效性)，最終結(jié)果需同時(shí)體現(xiàn)噴涂時(shí)間與飛濺殘余率。

3.7 防飛濺劑耐溫等級(jí)

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(shí)，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(duì)防飛濺劑耐溫等級(jí)預(yù)設(shè)的溫度，對(duì)防飛濺劑產(chǎn)品的耐溫等級(jí)進(jìn)行預(yù)設(shè)(如:100℃，200℃，300℃，400℃，500℃等，由供需雙方協(xié)商確定)。根據(jù)耐溫等級(jí)指標(biāo)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(jí)曲線，如圖2所示。

圖2 耐溫等級(jí)測試曲線

圖2 為產(chǎn)品A及B兩種防飛濺劑與溫度相關(guān)的飛濺殘余率曲線。橫虛線是飛濺殘余率要求指標(biāo)(設(shè)定為0．2%);豎虛線是飛濺殘余率指標(biāo)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(jí)。從圖2可以看出，產(chǎn)品A耐溫等級(jí)高于產(chǎn)品B的耐溫等級(jí)，產(chǎn)品A的耐溫等級(jí)為0．2% －700℃，而產(chǎn)品B的耐溫等級(jí)為0．2% －450℃。

4 檢驗(yàn)記錄

檢驗(yàn)記錄應(yīng)包括防飛濺劑牌號(hào)、防飛濺劑生產(chǎn)批號(hào)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(hào)、焊絲牌號(hào)、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(hù)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(biāo)志、運(yùn)輸和貯存

防飛濺劑應(yīng)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(yùn)過程中不致?lián)p壞。每個(gè)包裝容器上應(yīng)包含如下標(biāo)志:產(chǎn)品名稱、牌號(hào)、批號(hào)、凈含量、生產(chǎn)日期及有效期、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、生產(chǎn)單位信息。如存在易燃易爆情況，應(yīng)按照GB 190—2009《危險(xiǎn)貨物包裝標(biāo)志》規(guī)定標(biāo)注危險(xiǎn)貨物包裝標(biāo)識(shí)。運(yùn)輸途中應(yīng)避免日曬、泄露;裝卸和運(yùn)輸過程中防止猛烈撞擊。產(chǎn)品應(yīng)貯存在干燥、通風(fēng)、遠(yuǎn)離火源、溫度保持在35℃以下的庫房內(nèi)。

6 結(jié)論

(1)該標(biāo)準(zhǔn)可以量化評(píng)價(jià)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(biāo)準(zhǔn)對(duì)于焊接防飛濺劑產(chǎn)品進(jìn)行橫向比對(duì)，直觀的顯示產(chǎn)品質(zhì)量。

(2)該標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的產(chǎn)品檢驗(yàn)方法科學(xué)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(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)于促進(jìn)焊接防飛濺劑的生產(chǎn)、銷售、檢驗(yàn)、應(yīng)用、推廣將起到重要作用。