《焊接防飞溅剂检验方法》团体标准制定概述

方乃文，李连胜，马青军，李波，李爱民，吴妍，宋南

(1．哈尔滨焊接研究院有限公司，黑龙江哈尔滨150028;2．中国焊接协会，黑龙江哈尔滨150028)

0 前言

依据最新修订的《中华人民共和国标准化法》，国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会、中华人民共和国民政部制订了《团体标准管理规定(试行)》。根据上述法律法规的要求，并结合国内焊接行业实际情况，中国焊接协会将《焊接防飞溅剂检验方法》团体标准制订纳入2018年首批团体标准修订工作中。T/CWAN 0004—2018《焊接防飞溅剂检验方法》团体标准已于2018年6月1日实施，为了便于焊接防飞溅剂生产企业、使用单位、相关检测机构能更好地应用该标准，现将该标准有关内容介绍如下。

1 标准立项背景

2016年中国焊条和气体保护焊丝总产量约为360万吨，占焊接材料总产量的80%。同时，它们也是产生焊接飞溅的主要焊接材料。随着对环境保护的要求越来越高，市场竞争越来越激烈，以及降低劳动成本的压力也越来越大，焊接防飞溅剂作为一种既环保又可降低生产成本的新产品，一直受到行业的广泛关注。特别是最近几年，随着焊接防飞溅剂生产技术的进步和应用领域的拓展，高效优质的焊接防飞溅剂品种更为齐全，焊接防飞溅剂的使用比例也正逐步提升。同时，对焊接防飞溅剂也提出了更高的标准和要求。为满足焊接防飞溅剂供需双方对该产品检验标准的需求，拓展该产品的应用领域，同时也为了规范防飞溅剂产品良莠不齐的市场环境，《焊接防飞溅剂检验方法》团体标准编写组于2018年1月向中国焊接协会提出了对该标准进行立项制定的申请，并得到了中国焊接协会的批复许可。

1.1 焊接防飞溅剂特点

焊接飞溅主要是由于短路液桥收缩时，短路电流对液桥的迅速加热，导致液桥气化爆炸引起的。在熔滴短路初期和液桥收缩后期即将断开时会引起短路液桥爆炸和飞溅;在焊接过程中，由于冶金反应、极点压力、熔滴短路、非轴向熔滴过渡及焊接参数选配不当也会引起飞溅。飞溅会严重影响焊接外观质量，浪费大量人力，甚至影响焊接接头质量，同时会影响后续涂装质量。

使用焊接防飞溅剂是减少焊接飞溅危害的常用方法，可使飞溅不损伤金属结构表面并易于清理，大幅度提升生产效率，从而降低生产成本。但是，有些焊接防飞溅剂会在焊接过程中产生大量烟雾，甚至引起焊缝产生气孔缺陷。因此，制定焊接防飞溅剂检验方法标准对保证焊接质量具有实际意义。

1.2 焊接防飞溅剂应用原理

焊接工件表面喷涂防飞溅剂后，焊接过程中的飞溅落到焊接工件表面后不直接与其接触，而是落到飞溅剂涂层上。由于涂层的隔离，飞溅与表面涂层接触后会在重力作用下落下。在焊接过程中产生的飞溅颗粒处于熔融状态，温度极高，易引燃可燃物。为了避免焊接工件在周转、暂存期间的锈蚀，一些使用单位对焊接防飞溅剂提出了一定的防锈保护性能。实际上，要求防飞溅剂具有防锈性能并没有太大意义，因为防飞溅剂涂覆的仅仅是焊缝附近区域，对焊缝及未涂覆防飞溅剂的其它部位不能起到任何防锈作用。若需要对工件整体进行防锈保护，可在焊后涂覆专用的防锈保护剂。

目前市场上的防飞溅剂主要有油基型、水基型和粉末状三种。油基型防飞溅剂主要是以有机溶剂为油液并添加相关成分的一类焊接防飞溅剂，俗称油基防飞溅剂，涂覆到工件后不易去除，可能会对后续的涂装处理造成影响。水基型防飞溅剂是以水作为溶剂并添加相关成分的一类防飞溅剂，因采用水作为溶剂，所以不会对工件的后续涂装造成影响。粉末状的防飞溅剂在交付给用户时和粉末涂料一样，不含任何溶剂，但使用时还需要用水将其稀释成液体状。焊接防飞溅剂使用方便，对于液体状的防飞溅剂，开盖搅拌均匀后即可使用;对于粉末状的焊接防飞溅剂则需要按使用说明书加水调配稀释后使用。

1.3 标准制定原则

该标准在编写格式、结构、内容等方面执行了GB/T 1．1—2009《标准化工作导则 第1部分:标准的结构和编写》。内容主要包括六部分:①范围;②规范性引用文件;③术语和定义;④检验方法;⑤检验记录;⑥包装、标志、运输和贮存。

2 技术内容

2.1 范围

该标准中规定了焊接防飞溅剂的检验方法，适用于碳钢焊接用防飞溅剂的检验。合金钢、不锈钢、铝合金等其它金属材料焊接用防飞溅剂也可参照此标准进行检验。

2.2 术语和定义

焊接防飞溅剂(welding anti-splash agent):喷涂在金属工件表面，防止焊接过程中金属工件被焊接飞溅粘附的一种化学液体。

挥发性有机化合物(volatile organic compound):在101．3 kPa标准压力下，任何初沸点低于或等于250℃的有机化合物。

防飞溅时效(the timeliness of welding anti-splash):在焊接试板上预喷涂防飞溅剂，其有效防飞溅的作用时间。

飞溅残余率(spatter residual rate):飞溅残余的量与熔化的填充金属的比值。

防飞溅剂的耐温等级(heat resistance level of welding anti-splash agent):防飞溅剂具有一定防飞溅能力的极限温度。

3 检验方法

3.1 焊接防飞溅剂有害化学成分

检测防飞溅剂中对人身健康造成伤害及影响焊接质量的化学成分含量，如重金属 Cd，Cr，Hg，Pb，非金属液态溴Br、挥发性有机化合物VOC、苯、甲苯、乙苯及游离甲苯二异氰酸酯TDI等。依据 GB 18581—2009《室内装饰装修材料 溶剂型木器涂料中有害物质限量》、GB/T 23985—2009《色漆和清漆 挥发性有机化合物(VOC)含量的测定 差值法》以及GB/T 23993—2009《水性涂料中甲醛含量的测定乙酰丙酮分光光度法》进行检验。

3.2 焊接防飞溅剂pH值

pH值过高或过低都会引起金属材料的腐蚀，检验防飞溅剂pH值是否处于中性，保证防飞溅剂对焊接结构没有腐蚀，依据GB/T 9724—2007《化学试剂pH值测定通则》进行检验。

3.3 防飞溅剂沸点

防飞溅剂沸点不宜过低，否则焊接热源在移动过程中，会对周围金属进行加热，而这个加热过程会使沸点低的防飞溅剂挥发从而失去防护效果，依据GB/T 616—2006《化学试剂 沸点测定通用方法》进行检验。

3.4 焊接飞溅残余率

试验选用尺寸为300 mm×200 mm×20 mm的Q235B钢板或Q345B钢板以及直径为1．2 mm的ER50-6焊丝。在钢板上均匀喷涂防飞溅剂30 min后堆焊一道焊缝，焊接工艺参数见表1，焊道长度控制在200 mm左右，分别在3块试板宽度中间位置施焊。

焊前称量焊丝质量。焊后，待试板冷却到室温，用钢刷轻拭试板清理粘附在试板的飞溅物，用铁锤或其它工具清理并收集用钢刷轻拭后仍残留在试板上的飞溅物。分别称量焊后焊丝重量以及残余在试板的飞溅物重量，称量精确至0．000 1 g。按式(1)进行计算，最终3组数据的平均值即为飞溅残余率。

式中:P为飞溅残余率，%;M为残余飞溅质量，g;M1为焊前焊丝质量，g;M2为焊后焊丝质量，g。

表1 推荐焊接规范

3.5 焊接发尘量

焊接发尘量试验采用抽气捕集法。图1为焊接发尘量收集装置示意图，试验装置采用 500 mm×600 mm的半封闭容器，体积约为0．12 m3。

图1 焊接发尘量收集装置

试验选用试板尺寸为300 mm×200 mm×20 mm的Q235B钢板或Q345B钢板。试验选用 1．2 mm的ER50-6焊丝，在钢板上均匀喷涂防飞溅剂30 min后进行焊接，焊接规范应符合表1规定，每组试验焊接三道，每道长200 mm左右，两个焊道间距10 mm以上，试验前称量焊丝质量，精确至0．1 g。将三张慢速定量滤纸及装有约5 g脱脂棉的纸袋同时放入干燥皿中干燥2 h以上，然后分别迅速用1/10000的分析天平称量质量。试验前擦净测尘装置的筒体和大小锥体的内壁，然后用吹风机吹干。

将试板及焊枪放在筒体内，然后将一张滤纸放在小锥体开口处的铜网下方并紧固大小锥体。接通冷却水，开动真空泵，打开二通活塞，抽气量调节到5 m3/h，观察U型水压计的水压差是否正常，筒体内应为负压，然后进行施焊。焊接过程中，焊枪应尽量不摆动。停焊后继续抽气5 min，关闭二通活塞，打开小锥体取下集尘滤纸折叠后单独放在小纸袋中保存。用称过质量的少量脱脂棉擦净小锥体内壁的尘，将带尘的脱脂棉放回原处。

重复上述操作，焊完三道后打开小锥体帽，用剩余的脱脂棉擦净筒体和大小锥体内壁上的尘，将带尘的脱脂棉放回原处。为了避免混入飞溅颗粒，筒体下部180 mm处以下不擦。

将带尘脱脂棉及滤纸一同放入干燥皿中，干燥时间与称量原始质量前的干燥时间相同，然后进行第二次称重，并称量焊后焊丝的质量。按式(2)计算焊接发尘量，最终两组数据的平均值即为焊接发尘量。

式中:F为焊接发尘量，g/kg;Δg1为3张滤纸集尘前后质量差，g;Δg2为棉花集尘前后质量差，g;Δg3为焊丝焊接前后质量差，g。

3.6 防飞溅剂时效性

分别间隔4 h，8 h，16 h，24 h(其它时间间隔可由供需双方协商确定)对4块试板进行喷涂防飞溅剂，并测试飞溅残余率。通过对比4个时间间隔的飞溅残余率，进而定义在某飞溅残余率范围内(由供需双方协商确定)的时间间隔(即为防飞溅剂时效性)，最终结果需同时体现喷涂时间与飞溅残余率。

3.7 防飞溅剂耐温等级

按照3．4章节要求制备试件，按照防飞溅剂的使用要求喷涂在待测试件表面，喷涂防飞溅剂30 min后，将试件放置在加热炉中，也可采用其它加热方式，保证试件均匀受热。试件放入炉中时，炉温为室温，以不高于200℃/h的速度加热到规定温度，保温1 h后，从炉中取出，在静态大气中冷却至室温。

规定温度为对防飞溅剂耐温等级预设的温度，对防飞溅剂产品的耐温等级进行预设(如:100℃，200℃，300℃，400℃，500℃等，由供需双方协商确定)。根据耐温等级指标加热试件到规定温度，测定焊接飞溅残余率，即可得到防飞溅剂产品的耐温等级曲线，如图2所示。

图2 耐温等级测试曲线

图2 为产品A及B两种防飞溅剂与温度相关的飞溅残余率曲线。横虚线是飞溅残余率要求指标(设定为0．2%);竖虚线是飞溅残余率指标与飞溅残余率曲线相交处的温度值，也就是防飞溅剂的耐温等级。从图2可以看出，产品A耐温等级高于产品B的耐温等级，产品A的耐温等级为0．2% －700℃，而产品B的耐温等级为0．2% －450℃。

4 检验记录

检验记录应包括防飞溅剂牌号、防飞溅剂生产批号及生产日期、防飞溅剂净含量、防飞溅剂保质期、试板材料、试板尺寸、焊丝型号、焊丝牌号、焊丝规格、焊接方法、焊接电源、电流类型和极性、焊接电流、焊接电压、焊接速度、电极端与工件距离、保护气体类型和流量、焊接道间温度，以及焊接层数道数等。

5 包装、标志、运输和贮存

防飞溅剂应装入合适的容器中，容器不能被防飞溅剂腐蚀，且方便防飞溅剂喷涂在焊接工件上，并保证在正常搬运过程中不致损坏。每个包装容器上应包含如下标志:产品名称、牌号、批号、净含量、生产日期及有效期、产品标准号、生产单位信息。如存在易燃易爆情况，应按照GB 190—2009《危险货物包装标志》规定标注危险货物包装标识。运输途中应避免日晒、泄露;装卸和运输过程中防止猛烈撞击。产品应贮存在干燥、通风、远离火源、温度保持在35℃以下的库房内。

6 结论

(1)该标准可以量化评价焊接防飞溅剂的产品质量，用户企业可以依据该标准对于焊接防飞溅剂产品进行横向比对，直观的显示产品质量。

(2)该标准设置的产品检验方法科学合理，涵盖了该产品工艺、质量、环保等方面，可以全面的对该产品进行综合评价，对于促进焊接防飞溅剂的生产、销售、检验、应用、推广将起到重要作用。