带极埋弧堆焊是埋弧焊的一种形式，它以钢带代替焊丝作为焊接材料。堆焊时，电弧在带极端部的局部点燃，随着电弧的燃烧和电极的熔化，电弧将在带极端面上迅速来回移动，类似于不断摆动焊丝的埋弧焊。它具有堆焊层比较浅，稀释程度很小（可控制在10％以内），生产率高的优点。由于电流总是集中在带极端面最突出的局部，所以电流密度很高，可以获得较高的熔敷效率，达20～30kg／h。同时堆焊层表面比较均匀、平整。焊剂能很好地保护焊接熔池，防止外界空气侵入，且操作稳定、可靠。带埋弧堆焊适用于大面积的堆焊。
受堆焊的基体材料是在设计产品已经确定了的，选择基体材料主要考虑强度要求和工作环境温度以及是否临氢等，当然也要考虑该材料的焊接性。通常选用碳含量较低的Q395（16Mn）、20G和20MnMoNb等钢种作为基体材料。高温临氢则采用10Cr2Mo1、2.25CrlMo和10CrMo910等钢种材料。
一、带极焊接材料的选择
带极作为基体材料埋弧堆焊时，所选用的材料包括带极材料和焊剂，两者相配合才能获得符合要求的化学成分和金属组织及性能良好的堆焊层。
1. 焊剂
对化工设备进行大面积堆焊时，对焊剂要求非常严格，其中要求焊剂能保证堆焊过程长时间连续稳定。目前国内尚无专门的带极堆焊埋弧焊焊剂，多用埋弧焊的焊剂代替。用熔炼碱性焊剂进行堆焊，合金元素的过渡系数高，但堆焊工艺不够理想；用熔炼型酸性焊剂，虽然堆焊工艺性能良好，但铬的烧损严重。常采用的是焊剂HJ260，再通过提高带极材料化学成分中铬、镍含量来补偿堆焊过程中铬的烧损。
2. 带极材料和规格
在用焊剂HJ260的带极埋弧堆焊过程中，铬的烧损比较严重，一般要损失质量分数为10％～15％的Cr。在选用过渡层的带极材料时，要寻求碳含量低而铬、镍合金元素较高的焊接材料，其目的是减少堆焊过渡层与基体的接触面产生淬硬马氏体组织的危险，从而使交界面有较好的塑性，还有一定的韧性，避免或减少过渡层与基体接触面之间产生裂纹和剥离等缺陷。通常同考虑不锈复合钢板焊接时的过渡层一样，要选用超低碳高铬、镍的带极材料，甚至用镍基合金材料，例如，在Q395（16MnR）钢基层同表层堆焊06Cr18Ni11Ti不锈钢之间的过渡层，采用HJ260焊剂配合Cr28Ni11 钢带堆焊，虽然有焊剂的氧化性和母材中碳、锰等元素的过渡，仍可获得较为适用的过渡层。不过过渡层材料的消耗量很大，成本问题不可忽视。
堆焊表面层带极材料的选用：要考虑堆焊过程中铬的烧损之后，仍具有足以保证耐蚀性所需要的化学成分。为了使堆焊表面层具有符合耐酸不锈钢06Cr18Ni11Ti的化学成分，堆焊表面层的带极可选用牌号为H03Cr21Ni10的超低碳高铬、镍的焊接材料。选用该材料的带极进行的埋弧堆焊，其表面层的化学成分的质量分数（％）为：C0.08，Si 0.61，Mn 0.73，Cr 17.58， Ni 9.0， S 0.033，P 0.008，完全能满足使用要求。
带极的规格(宽x厚)较多,有30mm×0.5mm、60mm×0.5mm、90mm×0.5mm及120mm×0.5mm等。要根据带极埋弧堆焊设备的功率和被堆焊面积的大小来选用带极的规格,较常用的带极规格为60mm×0.5mm。
对于无法用带极埋弧焊堆焊的部位,如拐角部位之类可用焊条电弧焊来进行堆焊。过渡层选用A412(E310Mo型)焊条,表面层可选用A202(E316型)或A132(E347型)等焊条进行施焊,即可获得06Cr18Ni11Ti不锈钢的性能。
二、堆焊工艺
对于待焊基体的材料,要预先进行超声波检测,不允许有超规定的缺陷存在。被堆焊的基体材料表面,应在堆焊前清理干净后,再次检查表面不得有微小裂纹,以保证过渡层的质量和良好的外形。
如果被堆焊的基体材料属于需要焊前预热和焊后热处理的钢材,那么堆焊时也应采取堆焊前预热和堆焊后热处理的相应措施,且其处理热循环条件应与该材料焊接时相同。
除了过渡层外,表面层通常要堆焊两层。第一层可以厚些,为了提高堆焊层厚度,可采用爬坡的堆焊方法,厚度为4~6mm;第二层稍薄些,采用下坡的堆焊方法,厚度为2~4mm。
带极埋弧堆焊时,每道焊缝之间需要相互重叠,重叠处的质量尤为重要。如果堆焊层间重叠部分太少或者根本没有重叠,最容易造成夹渣和层间缝隙,为以后产生腐蚀或造成剥离提供通道。重叠宽度最好为6~10mm。
堆焊过程的稳定、堆焊层表面的成形和堆焊金属的稀释,很大程度上取决于所选用的堆焊参数。在焊接速度不变的条件下,加大堆焊电流,熔敷速度和熔深都随之增加,熔敷金属在堆焊金属中所占体积比例加大,因而能提高过渡层的质量。而加快堆焊速度,使熔敷金属在堆焊金属所占体积比例减小,则熔化基体材料在堆焊金属中所占体积比例会增大,使过渡层质量变差。为了提高过渡层和表面层的堆焊质量,必须严格控制堆焊电流、堆焊速度等主要堆焊参数。例如,选用带极规格为60mm×0.5mm,采用焊剂HJ260,在MU1-1000型带极堆焊机上进行埋弧堆焊时,电源采用直流反极性,选用合理的堆焊参数(堆焊电流650A,电弧电压28~30V,堆焊速度7.6m/h,带极送进速度为51m/h),能获得良好的堆焊质量。
堆焊层表面凸凹太大或铲除内部缺陷后,均要进行打磨和补焊,补焊后的堆焊表面还要打磨到与堆焊面平齐。补焊后的堆焊质量不能低于堆焊层的质量。补焊可以用焊条电弧焊来完成。每道焊缝之间重叠部分不小于焊缝宽度的1/3。
不论是过渡层还是表面层,堆焊完毕均要分别对其堆焊层进行检查,不允许存在裂纹。要通过超声波检测和测厚仪来判断堆焊层的内部质量和堆焊厚度。如果焊后需要消除应力而进行热处理,则热处理后还要再次进行上述检查,以确保堆焊层的内部质量。表面层还需要进行晶间腐蚀评估。
