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前言
焊條由焊芯及藥皮兩部分構成。焊芯是一根具有一定直徑和長度的金屬絲。焊接時焊芯的作用；一是作為電極，產生電弧； 二是熔化後作為填充金屬，與熔化的母材一起形成焊縫。為了保證焊縫的品質與性能，對焊芯中各金屬元素的含量都有嚴格的規定，特別是對有害雜質（如硫、磷等）的含量，應有嚴格的限制，優於母材。焊芯成分直接影響著焊縫金屬的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要儘量少。
塗在焊芯外面的藥皮，是由各種礦物質（如大理石、螢石等），鐵合金和粘結劑等原料按一定比例配製而成。藥皮的主要作用是：使電弧容易引燃並穩定電弧燃燒；形成大量氣體和熔渣以保護熔池金屬不被氧化；通過熔池中冶金作用去除有害的雜質（如氧、氫、硫、磷等）和添加合金元素以提高焊縫的力學性能。
一、焊接簡介
1.1、焊條化學成分分類
焊芯主要為金屬合金
按照焊條藥皮的主要化學成分來分類
1.11鈦型
藥皮成分範圍（%）
SiO2 15～31 TiO2 24～48 MnO 5～7 FeO 4～22 MgO 5～7 AI2O3 4～6 CaO<10 揮發成分<12
1.12鈦鈣型
藥皮成分範圍（%）
SiO2 10～30 TiO2 20～35 MnO 6～9 FeO 5～25 MgO 1～5 AI2O3 5～8 CaO 8～12 揮發成分<10
1.13鈦鐵礦型
藥皮成分範圍（%）
SiO2 23～28 TiO2 10～18 MnO 10～19 FeO 7～25 MgO 1～8 AI2O3 3～9 CaO 2～10 揮發成分2～10
1.14氧化鐵型
藥皮成分範圍（%）
SiO2 35～40 TiO2 < 10 MnO 16～18 FeO 30～35 MgO<5 AI2O3 <4 CaO<3 揮發成分<2
1.15纖維塑性
藥皮成分範圍（%）
SiO2 20～26 TiO2 11～15 MnO2 6～8 FeO 2～12 MgO 3～5 AI2O3 9～10 CaO <2 揮發成分2～10
1.16低氫型
藥皮成分範圍（%）
SiO2 5～25 TiO2 <22 MnO 2～7 FeO 2～20 MgO<5 AI2O3 <12 CaO 8～26 揮發成分<20
1.2、焊條原材料
一旦焊芯、藥皮類型被選定後，即可依據焊條藥皮中的成分要求來選取所需要的原材料。
1.21原材料分類與用途
金屬及鐵合金類 金屬及鐵合金在藥皮中主要作用有兩個，即冶金反應和合金化。
冶金反應類：鋁粉、矽鐵、錳鐵、鈦鐵，作用是去氧、硫、磷；
合金化類：金屬鉻、鎳、鉬鐵、釩鐵、鈦鐵、錳鐵等，作用是過渡合金元素。
1.22礦物類
如 大理石、白雲石、螢石、白泥、長石、雲母等，作用是造氣造渣穩弧等。
1.23化工產品類
如 碳酸鉀、鈦白粉、碳酸鋇、純鹼、水玻璃等，作用穩弧粘結成型。
1.24有機物類
澱粉、木粉、微晶纖維素、竹粉、糊精等，作用是增加電弧保護氣氛，加大電弧吹力作用和改善塗料的壓塗性能。
原材料標準對上述原材料的純度和顆粒度都有具體要求。如金屬錳，過40目為100%，過60目<50%如果金屬及鐵合金的顆粒過細，易在焊接過程燒損，過粗，造成合金元素過渡不均勻。
1.3、焊條主要測量元素
由於焊條由焊芯和藥皮組成，焊芯主要為金屬元素，藥皮主要為礦物質。所需測量元素較多，需測量元素為Na、Mg、Al、Si、P、S、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、As、Zr、Nb、Mo、Sn、Sb、Ba、Ta、Re、Pb、Bi等，其中P、S等為有害物質，對有害雜質的含量，應有嚴格的限制，優於母材。焊芯成分直接影響著焊縫金屬的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要儘量少。
二、焊條行業應用解決方案
X螢光分析儀系統主要由分析儀、樣品製備設備（包括振動磨、壓片機）、電腦系統（主要包括主機、監視器、印表機、鍵盤、X螢光分析儀資料通訊介面、DCS系統通訊介面）等組成，目前我公司針對焊條行業有EDX3600B、EDX3600、EDX6000B三種型號X螢光光譜儀。
2.1分析儀器的基本參數
分析儀器基本配置要求：
臺式儀器型號：EDX3600B、EDX3600
X光管：Rh靶材；50W；
高壓：50KV；1mA
探測器：SDD（矽飄移探測器）
配置真空裝置，包括真空泵
測試元素：S、P、Mn、Fe、Cr、Ni、Si、Al、Ca
以下的精度指標是EDX3600B的基本參數。
2.11 EDX 3600B基本參數
EDX3600B X螢光光譜儀是利用XRF技術解決國內焊條公司對複雜成份、多類型櫚中元素的快速、準確分析。該技術的主要特徵為：利用低能X光激發待測元素，對Si、S、AI、Na、Mg等輕元素有良好的激發效果，並且測試時間短，大大提高了檢測效率和工作效率； 採用UHRD探測器，具有良好的能量線性和能量解析度，及良好的能譜特性，較高的峰背比； 採用自動穩譜裝置，保證了儀器工作的一致性；利用解譜技術使譜峰分解，使採用UHRD探測器的分析儀對Si、S、AI等輕元素的測試具有和的分析精度；採用相似自動分類技術使分類更準確，有效地克服基效應對測量帶來的影響；採用多參數的線性回歸方法，使元素間的吸收、增強效應得到明顯的消除。
測量元素範圍：從鈉（Na）至鈾（U）
元素含量分析範圍：1ppm—99.99%
同時分析元素：24種元素同時分析
測量鍍層：鍍層厚度測量最薄至0.005微米，可分析5層以上的鍍層
分析精度：0.05%
測量物件狀態：粉末、固體、液體
測量時間：60s—200s
能量解析度為：（150±5）eV
管壓：5KV—50KV
管流：50uA—1000uA
2.12EDX 3600基本參數
產品名稱：Skyray X螢光光譜儀
型號：EDX3600
輸入電壓：AC 110V/220V
消耗功率：200W
環境溫度：15℃-30℃
環境濕度：35%-70%
分析精度：0.05% （96%以上）
鍍層厚度測量精確最高至0.01μm
測量時間：60s-200s
管壓：5kV-50kV
管流：50μA-1000μA
能量解析度為：（150±5）eV
元素含量分析範圍：1ppm-99.99%
同時分析元素：24種元素同時分析
測量物件狀態：粉末、固體、液體
測量元素範圍：從鈉（Na）至鈾（U）。
2.2 分析儀器標準配置
2.21 EDX 3600B標準配置
單樣品真空腔體
電腦、印表機
電製冷UHRD探測器
信噪比增強器
光路增強系統
內置高清晰攝像頭
可自動切換型准直器和濾光片
精准的升降平臺
加強的金屬元素感度分析器
真空泵（可選）
壓片機（可選）
2.22、 EDX 3600標準配置
單樣品真空腔體
電腦、噴墨印表機
真空泵（可選）
壓片機（可選）
半導體探測器
放大電路
X光管及高低壓電源
WINDOEWS版測試分析測試軟體
2.3、儀器測量資料
2.31、EDX3600B測量資料
焊條是由焊芯和藥皮組成，焊芯為金屬合金主要為鋁粉、矽鐵、錳鐵、鈦鐵，金屬鉻、鎳、鉬鐵、釩鐵、鈦鐵、錳鐵等。藥皮主要是礦物類，如 大理石、白雲石、螢石、白泥、長石、雲母等。還有一些化工產品，如 碳酸鉀、鈦白粉、碳酸鋇、純鹼、水玻璃等，作用穩弧粘結成型。
焊條需要檢測元素較多，其中P、S等為有害物質，對有害雜質的含量，應有嚴格的限制。焊芯成分直接影響著焊縫金屬的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要儘量少。
由於篇幅原因，在這裏不再對每一種產品進行測試資料對比分析，舉例說明採用儀器對白雲石、矽鐵、螢石產品進行資料分析。
（一）、白雲石
白雲石是碳酸鹽礦物，主要成分為CaMg(CO 3 ) 2。它的晶體結構像方解石，
常呈菱面體。遇冷稀鹽酸時會慢慢出泡。有的白雲石在陰極射線照射下發橘紅色光。白雲石是組成白雲岩和白雲質灰岩的主要礦物成分。白雲石可用於建材、陶瓷、玻璃和耐火材料、化工以及農業、環保、節能等領域。主要用作鹼性耐火材料和高爐煉鐵的熔劑；生產鈣鎂磷肥和制取硫酸鎂；以及生產玻璃和陶瓷的配料。白雲石含量大概為：CaO 30.4%、 MgO 21.9%、 CO2 47.7%。使用EDX3600B對它們進行測試。
這裏以測試國家標樣中的白雲石為例。
以下使用EDX 3600B型對白雲石國標樣GBW07216A實際測試的所得的譜圖，工作曲線等相關資料：
① .白雲石在EDX 3600B上測試的譜圖
② . 白雲石國標樣Ca的工作曲線與相關資料
③ ．白雲石國標樣Mg的工作曲線與相關資料
④ ．實際測試白雲石國標樣GBW07216A的資料如下為
（二）、螢石
螢石又稱氟石，是一種常見的鹵化物礦物，它是一種化合物，化學成分： CaF2 ,Ca:51.1%,F:48.9%，是提取氟的重要礦物。螢石一般呈粒狀或塊狀，具有玻璃光澤，綠色或紫色為多。螢石在紫外線或陰極射線照射下常發出藍綠色螢光，它的名字也就是根據這個特點而來。 在人造螢石技術尚未成熟前，是製造鏡頭所用光學玻璃的材料之一。
這裏以測試國家標樣中的螢石為例。
以下使用EDX 3600B型對螢石國標樣GBW07252實際測試的所得的譜圖，工作曲線等相關資料：
① .螢石在EDX 3600B上測試的譜圖
② ． 螢石國標樣Si的工作曲線與相關資料
③ .螢石國標樣Ca的工作曲線和相關資料
④ ．實際測得螢石國標樣GBW07252實際資料如下
（三）、矽錳合金
矽錳合金是由錳、矽、鐵及少量碳和其他元素組成的合金，是一種用途較廣、產量較大的鐵合金。矽錳合金是煉鋼常用的複合去氧劑，又是生產中，低碳錳鐵和電矽熱法生產金屬錳的還原劑。矽錳合金可在大、中、小型礦熱爐內採取連續式操作進行冶煉。
這裏以測試客戶提供標樣為例。
以下使用EDX 3600B型對客戶送樣1#實際測試的所得的譜圖，工作曲線等相關資料：
① ．矽錳合金在EDX3600B上測得的譜圖
② ．矽錳合金中Mn的工作曲線和相關資料
③ ．矽錳合金中Si的工作曲線和相關資料
④ ．矽錳合金中Fe的工作曲線和相關資料
⑤ ．實際測得矽錳合金客戶送樣1#資料如下
2.32、EDX3600B儀器的特點與優勢
EDX3600B X螢光光譜儀是利用XRF技術解決國內焊條公司對複雜成份、多類型中元素的快速、準確分析。
該技術的主要特徵為：
A.利用低能X光激發待測元素，對Si、S、AI、Mg等輕元素有良好的激發效果，並且測試時間短，大大提高了檢測效率和工作效率；
B.採用UHRD探測器，具有良好的能量線性和能量解析度，及良好的能譜特性，較高的峰背比；
C.採用自動穩譜裝置，保證了儀器工作的一致性；
D.利用解譜技術使譜峰分解，使採用UHRD探測器的分析儀對Si、S、AI等輕元素的測試具有和的分析精度；
E.採用相似自動分類技術使分類更準確，有效地克服基效應對測量帶來的影響；
F.採用多參數的線性回歸方法，使元素間的吸收、增強效應得到明顯的消除。
G.採用大樣體腔,可以測試更大的樣品。
2.33、EDX3600測量資料
具體資料可以見EDX3600B的資料表。其工作曲線和採用的標樣為同一套國家標樣。由於篇幅原因在這裏不再詳細一一再做說明。
2.34、EDX3600儀器的特點及優勢
A.採用半導體製冷的半導體探測器，不用液氮製冷，使用方便，運行成本低。
B.單樣品腔，結構簡單，使用操作方便，預抽真空時間短。
C.對輕元素測試效果很好。
D.儀器為落地式，體積較小，占地面積小，並帶有移動用滾輪，設備移動方便。
E.可以測試大樣品及非規則樣品。
F.屬於下照射設備，樣品測試定位擺放非常方便。
G.X光管工作聯動功能，對測試人員做到最佳的射線輻照防護。
H.無需冷卻水系統，設備安裝簡單方便，接通電源即可使用。
2.4、樣品製備設備參數
①．振動磨
－－入磨粒度 ＜5mm
－－全封閉式
－－每台配二套鉻鋼研磨體。
－－性能：電腦控制，粉碎力度和破碎時間可按試樣特性選用，優質鉻鋼研具硬度高，粉碎效力高，耐磨
－－製造廠名稱：北京眾合創業科技發展有限責任公司
－－型號規格：ZHM－1
－－數量：1套
－－外形尺寸：610mm×550mm×890mm
－－功率：2.3KW
－－重量：280Kg
－－粉磨時間調節範圍：0～99s
②． 壓樣機
－－擠壓能力 0～40t
－－在量程內，壓力、保壓時間和行程均連續可調。加壓、保壓、卸壓和活塞下降均自動進行。
－－壓樣機主要由模具、上、下壓頭等部件組成。
－－製造廠名稱：北京眾合創業科技發展有限責任公司
－－型號規格：ZHY－401
－－數量：1台
－－外形尺寸：600mm×500mm×1150mm
－－重量：350Kg
－－壓力調節範圍：0～40噸
－－硼酸磨具一套帶硼酸：25kg
三、分析儀器環境要求
使用環境：
1、設備合理的工作環境，首先是不要在有電機、振動、電磁、高壓或有高頻率燒電焊器的地方安裝設備，這樣會干擾我們設備或造成設備不能正常工作。
2、溫度：恒溫在250C左右，範圍超過10C以上影響大，所以要在溫度適合的地方做測試。建議採用空調房。
3、濕度：要在濕度均衡的地方做測試。不能超過90%的濕度。
4、灰塵容易腐蝕電路板，所以設備要保持乾淨，工作室也同樣要保持乾淨。
5、雷電天氣應關掉電源，因為閃電會直接影響設備的正常運作。
焊接行業化學分析儀器解決方案
前 言
焊條行業是最重要的基礎工業，是其他工業發展的物質基礎。有了焊條，就使得中國國民經濟的技術改造成為可能。同時，焊條工業的發展也有賴於煤炭工業、採掘工業、冶金工業、動力、運輸等工業部門的發展。由於焊條工業與其他工業的關係十分密切，因此許多國家都把發展焊條工業放在十分重要的地位，並把這種發展與國民經濟各部門的發展互相協調起來，保持正常的比例關係。隨著焊條產能的釋放和需求增量的減少，市場競爭會日趨激烈，殘酷的競爭將使弱勢企業被迫選擇退出市場，被淘汰或者被整合。所以，品質就成了焊條企業賴以生存和發展的重要基礎。天瑞儀器公司生產的各種精密分析儀器，可以滿足焊條行業的品質控制需求，縮短分析時間，而且分析結果準確可靠，大大加快了我國焊條行業的發展。
一、原子吸收焊條行業解決方案
1、AAS6000型原子吸收分光光度計配置：
AAS6000原子吸收分光光度計主機 一台
無油空氣壓縮機 一台
乙炔氣體 一瓶
元素空心陰極燈 兩隻
穩壓電源 一個
電腦 一台
印表機 一台
2、儀器基本參數
型號：AAS6000
分光計系統：全反射單光束CT型光路
單色器焦長：350mm 無油無水空氣壓縮源
光柵閃耀波長：230nm
光柵線數：1800g/mm
波長範圍：190nm-900nm
波長準確度：±0.1nm
波長重複性：±0.1nm
光譜帶寬：0.1/0.2/0.4/0.7/1.4 nm
雜訊： 0.005 Abs(static); 0.006 Abs(Dynamic)
基線漂移： 0.005Abs/0.5h；最佳：
扣背景方式：D2燈+自吸收
燈的數目：8個
預熱燈個數：可軟體控制≤8個
氣路安全保護：有
原子化器：火焰原子化器
自動化程度：燈/狹縫/波長/氣路/點火/燃燒器/保護/ C2H2監測
3、實際樣品舉例
焊條中銅量的測定
稱取0.5000g試樣置於100mL燒杯中，加5mL鹽酸、2～3mL硝酸，置於電熱板上加熱溶解，加入5ml高氯酸，加熱至冒煙，取下冷卻，加入20mL水，加熱溶解鹽類。冷卻，移入100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，混勻。試液中如有碳化物、矽酸等沉澱物析出，須幹過濾。
標準曲線的繪製：於6個100mL容量瓶中各加入與測定試液相近量的鐵溶液，然後準確移取0mL，0.10mL，0.20mL，0.30mL，0.40mL，0.50mL銅標準溶液，，各加入10mL高氯酸，用水稀釋至刻度，混勻。在與測量試液相同條件下，測量系列標準溶液的吸光度，減去零濃度溶液的吸光度，以銅的濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標繪製工作曲線。
樣品測試：於原子吸收光譜儀波長324.7nm處，使用空氣-乙炔火焰，以水調零，測量試液的吸光度，減去隨同試料的空白試驗溶液的吸光度，從工作曲線上查出相應的銅濃度。
二、天瑞儀器ICP-AES法測定焊條中金屬元素解決方案
1.儀器 ICP－2000型單道掃描式ICP原子發射光譜儀(天瑞儀器)
1.1 主要技術指標： 光柵刻線: 3600條/mm 波長掃描範圍: 190nm～500nm 焦距: 1M
主要工作參數： 等離子氣流量: 650 L/h 載氣壓力: 0.2MPa 流量: 20L/h 功率: 綜合考慮15個元素將功率調整為 1.0KW 觀察高度: 用儀器診斷功能將儀器觀察高度上下左右調到信號最佳 分析軟體測試方式: 高斯擬合法多元素同時測試
2. ICP-AES工作曲線標準溶液的配製
3. 分析線的選擇
根據ICP軟體譜線庫提供所有元素不同譜線，首先選擇被測元素靈敏度高的譜線，其次考慮不受樣品基體及被測元素相互之間干擾小的譜線的原則，選擇分析線如下。
4． 結果資料
方法通過選擇最佳工作條件，建立了ICP－2000型ICP－AES法測定地礦中金屬元素測定方法, 得出實驗資料。實驗證明該儀器大部分技術指標達到和接近了囯外同類產品技術指標, 由於儀器操作軟體使用中文系統, 是國人使用更方便,整個分析過程快速、簡便、結果準確、有很好的高信價比等優點, 所以該儀器也普及到各個分析領城。
三、AFS200T在焊條行業應用的解決方案
1、AFS200T型原子螢光光譜儀配置：
AFS200T原子螢光光譜儀主機 一台
氬氣氣體 一瓶
高性能空心陰極燈 兩隻
電腦 一台
印表機 一台
原子螢光光譜儀實物圖如下：
四、高頻紅外碳硫儀在焊條行業解決方案
1.高頻紅外碳硫儀CS-168型配置
高頻感應燃燒爐 一台
紅外檢測主機 一台
天平 一台
電腦 一台
印表機 一台
2.儀器技術指標及參數
2.1測量範圍：
碳：0.00001%～99.999%
硫：0.00001%～99.999%
2.2測量誤差：
碳符合ISO9556標準
硫符合ISO4935標準
2.3分析時間：
25～60秒可調，一般在35秒左右
2.4高頻爐：
振盪頻率：20MHZ
輸出功率：大於2.5KVA
頂氧流量：1.0～2.0L/min
分析氣流量：3.0～4.5L/min
氧氣純度大於99.5%
2.5電子天平：
賽多利斯（梅特勒）稱量範圍：0～120g
讀數精度：0.001g
3．應用解決
焊條屬於強電磁感應樣品，所以在測試過程中，不涉及加入純鐵助熔劑的問題，只需要稱取適量的樣品，加入適量的鎢﹑錫助熔劑，控制好氣流量。
一標樣YSB C 11123-95 （C%:0.235,S%0.039）用高頻紅外碳硫儀CS-168型測試，結果如下：
3.1工作曲線：
3.2資料結果：
試驗資料表明：高頻紅外碳硫儀CS-168型測試焊條中的碳硫含量，結果準確，且重複性好，簡單，快速。可以廣泛的應用在各種各樣的不同種類的焊條樣品中。
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