專利名稱：一種帶極埋弧堆焊燒結焊劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于焊接材料技術領域，具體涉及一種可用于核反應堆、石油加氫 反應器、化肥合成塔等壓力容器內襯大面積堆焊的帶極埋弧堆焊燒結焊劑。
背景技術：
隨著石油、化工和核工業(yè)的發(fā)展，對厚壁壓力容器的需求大增。這類容器 在高溫高壓環(huán)境下運行，多數(shù)受到介質的腐蝕，因此要求焊劑具有足夠的耐蝕 性。由于容器壁厚較大，如果整體采用不銹鋼制造，既不經(jīng)濟且難度又大，所 以目前普遍采用的制造方法是在低合金鍛造或厚板巻制的容器內壁進行不銹 鋼堆焊，使容器既具有滿足要求的耐壓性能，又具備優(yōu)良的耐腐蝕性能。
現(xiàn)有帶極堆悍工藝主要有兩種，分別是帶極埋弧堆焊和帶極電渣堆焊。對 于帶極埋弧堆焊而言，由于堆焊過程為電弧過程，鋼帶熔化靠焊接電弧產(chǎn)生的 熱量來完成，焊接參數(shù)范圍較寬，所以該工藝對焊接設備等要求較為簡單，堆 焊焊縫具有一定的熔深，堆焊層與基材層結合較為緊密，不易出現(xiàn)氫剝離現(xiàn)象。 對于帶極電渣堆焊來說，由于焊接過程為電渣過程，鋼帶熔化靠電流通過先期 熔融焊渣產(chǎn)生的電阻熱來完成，該工藝要求焊接參數(shù)穩(wěn)定，不能有太大波動， 所以對焊接設備要求較高，同時由于電渣過程焊縫熔深較淺，易出現(xiàn)未熔合、 夾渣等缺陷，對于堆焊層來說，后續(xù)使用過程中易出現(xiàn)氫剝離現(xiàn)象。所以在一 般場合應用帶極堆焊時，普遍采用帶極埋弧堆焊。
帶極埋弧堆焊用焊劑目前有兩種類型，即燒結型和熔煉型。燒結型焊劑由 于具有較小的松裝比，且焊劑中可以添加適當?shù)暮辖饎?，所以焊接過程中消耗 焊劑量較少，堆焊層化學成分易于滿足要求，同時通過適當控制原材料可以減小堆焊層的增碳、硫、磷作用；熔煉型焊劑由于其氧化性較大，易造成堆焊層 有效化學成分不足、增碳，特別是進行含鈮鋼帶堆焊時由于鈮的氧化而造成脫 渣困難。現(xiàn)有產(chǎn)品有HJ260、 HJ107等，均存在上述情況。
發(fā)明內容
鑒于目前極埋弧堆焊用焊劑存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種帶 極埋弧堆焊燒結焊劑，該帶極埋弧堆焊燒結焊劑成分設計合理，既保證堆焊層 優(yōu)異的耐腐蝕性能，又具有較寬焊接參數(shù)的帶極埋弧堆焊燒結焊劑。
本發(fā)明的構成包括下述部分組成 焊劑化學成分按重量百分比CaF2: 3.0~12.0%， Si02: 20.0 40.0%， MnO: 0 2.0%， A1203: 9.0 30.0%， MgO: 15.0 35.0%， CaO: 1.0 15.0 %， NaF: 0 1.5%， Zr02: 0 5.0%，合金劑1.0 5.0%，余量為不可避免 的雜質。
在本發(fā)明的焊劑化學成分中，我們對各種組分的限定理由分別敘述如下.-CaF2:主要作用為造渣劑、脫硫和去氫成分。熔化后能與Si02等反應生 成SiF4氣體，有助于排除電弧區(qū)中的氫氣，減小產(chǎn)生氣孔的機會；由于熔點 低，對熔渣起到稀釋作用。當焊劑中CaF2含量過高時，熔渣過稀，導致焊縫 成形不良，含量過低時熔渣粘度增大，且易于產(chǎn)生氣孔等缺陷。在本發(fā)明中將 CaF2含量限定在3.0 12.0%之間。
Si02:主要作為造渣劑。它能與其它氧化物形成低熔點復合物，使熔渣粘 度增加，并改善脫渣性能。過高的Si02含量加大堆焊層中合金元素的燒損， 過低的Si02含量影響焊縫成形效果。在本發(fā)明中將Si02含量限定在20.0 40.0 Q^之間。
MiiO:作為造渣劑。它能降低熔渣粘度，增加熔渣流動性，并對電弧穩(wěn) 定性有較好的改善作用，適當?shù)腗nO含量還可減少焊縫中錳元素的燒損化性強烈，增加合金元素的燒損。在本發(fā)明中將MnO含 量限定在0 2.0%之間。
A1203:作為造渣劑。它具有良好的化學穩(wěn)定性，熔點較高，當其和CaF2、 CaO共存時，能提高焊劑的脫硫能力，在焊劑中隨著Al203含量的提高，脫渣
愈容易，Al203的加入可以替代部分Si02,降低焊劑的氧化性，過多的Al203
將影響焊劑的成粒效果。在本發(fā)明中將八1203含量限定在9.0 30.0%。
MgO:作為造渣劑。在熔化狀態(tài)能與焊劑中的Si02復合，降低其活度， 穩(wěn)定堆焊過程，同時MgO能增強熔池的脫硫能力。過高的MgO含量將增加 熔渣的熔點，影響脫渣性和焊縫成形，含量過低，則降低焊劑堿度，使得焊縫 金屬純凈度降低。本發(fā)明中將MgO含量限定在15.0 35.0%。
CaO:作為造渣劑。有穩(wěn)定電弧的作用，CaO熔點較高，穩(wěn)定，不易分 解，只有配合其它成分形成共熔體才能作為造渣成分，具有較強的脫硫作用。 含量過低時易降低焊縫金屬純凈度，含量過高時增大熔渣粘度，影響焊縫成形 效果。本發(fā)明中將CaO含量限定在1.0 15.0%之間。
NaF:作為稀渣組分加入焊劑中。由于NaF具有較低熔點，用于調節(jié)熔渣 熔點和粘度。含量過高則影響焊縫成形性。本發(fā)明中將NaF含量限定在1.5X 以下。
Zr02:作為造渣劑。用于替代部分Si02，降低焊劑的化學活性，適當增 加熔渣粘度，改善脫渣性。過高的Zr02增加焊渣熔點。本發(fā)明中將Zr02含量 限定在5.0%以下。 '
合金劑有脫氧和補充有效合金元素燒損作用。本發(fā)明中將合金劑含量限 定在1.0 5.0%之間。
本發(fā)明采用燒結法進行生產(chǎn)，在燒結前需采用水玻璃將焊劑原材料進行粘 結并制粒，燒結溫度為600 850'C。
由于采用上述技術方案，本發(fā)明具有如下有益效果
5本發(fā)明的帶極埋弧堆焊燒結焊劑，可與30 90mm寬不銹鋼帶配合進行耐 腐蝕層堆焊，焊縫金屬增碳作用小，堆焊耐腐蝕層具有優(yōu)異的抗晶間腐蝕能力， 非常適用于雙層堆焊。焊縫成形良好，脫渣容易，焊接過程中電弧穩(wěn)定，焊縫 可避免氣孔、夾渣、裂紋等缺陷的出現(xiàn)。
具體實施例方式
參考下面的實施例，可以更詳細地解釋本發(fā)明；但是，本發(fā)明并不局限于 這些實施例。
根據(jù)本發(fā)明的設計組分含量，配制了 5種焊劑粉料，采用水玻璃作為粘結 劑，焊劑經(jīng)高溫燒結后作為試驗焊劑，分別記為F1 F5。
5種焊劑成分列于下表1，他們分別與60mm寬、0.5mm厚的309L、 347L 鋼帶配合，進行堆焊試驗，試驗鋼板采用40mml6MnR鋼板；
其中鋼帶與母材化學成分列于表2;
其中堆焊工藝參數(shù)見表3;
其中焊劑堆焊工藝性能列于表4;
為進行焊縫化學成分分析和耐腐蝕層晶間腐蝕試驗，選擇了具有代表性的
焊劑F3，分別配合0.5mm厚、60mm寬的309L、 347L鋼帶在16MnR鋼板上
進行雙層堆焊試驗。為分析309L鋼帶焊縫化學成分和耐晶間腐蝕性能，對 309L鋼帶進行了雙層堆焊；對于347L焊縫化學成分和耐晶間腐蝕性能試驗， 采用309L鋼帶作過渡層、347L鋼帶作耐腐蝕層工藝； 其中具體焊接工藝參數(shù)見表3;
按相關標準從堆焊層上取化學分析樣和晶間腐蝕試驗試樣，其中晶間腐蝕 試樣經(jīng)650°C X 3h敏化處理；
其中化學分析結果見表5;
其中晶間腐蝕試驗結果見表6。在表l中是
本發(fā)明五種實施例焊劑的具體成分 (按重量百分比余量為不可避免的雜質)
編號CaF2Si02MnOA1203MgOCaONaFZr02合金劑
Fl124019301034
F220230352.51.51
F3735025151210
F4104019201014
F55290153015024
在表2中
用鋼帶、鋼板的化學成分 (按重量百分比余量為Fe)
材料CSiMnSpCrNiNbFe
16MnR0.150.300.89o細o扁一—一余
309L0.0130.391.930細0.02823.312.5—余
347L0扁0.351.89o細0扁20.410.10.61余
在表3中
堆焊工藝參數(shù)
電壓電流焊接速度干伸長預熱溫度單層厚度
VAmm/minmm°Cmm
28900200351153
在表4中
焊劑的堆焊工藝性能
編號電弧穩(wěn)定性焊縫成形脫渣性309L347L309L347L309L347L
Fl〇
F2〇〇 〇
F3〇〇〇〇〇〇
F4 〇〇
F5〇〇 〇
注〇良好 :較好 : —般<S:不好
在表5中
堆焊層化學成分(按重il百分比余量為Fe)鋼帶+焊劑CSiMnSPCrNiNbFe
309L+F3o扁0.781.04o扁0.03022.6712.01一余
347L+F30.0300.851.090.0040.02418.809.540.45余
在表6中
堆焊層耐晶間腐蝕試驗結果
鋼帶+焊劑晶間腐蝕結果敏化處理制度
309L+F3合格650。CX3h
347L+F3合格650。CX3h
為了公開本發(fā)明的目的而在本文中選用的實施例，當前認為是適宜的，但 是應了解的是，本發(fā)明旨在包括一切屬于本構思和本發(fā)明范圍內的實施例的所 有變化和改進。
8
權利要求
1、一種帶極埋弧堆焊燒結焊劑，其特征在于焊劑化學成分按重量百分比CaF23.0～12.0％，SiO220.0～40.0％，MnO0～2.0％，Al2O39.0～30.0％，MgO15.0～35.0％，CaO1.0～15.0％，NaF0～1.5％，ZrO20～5.0％，合金劑1.0～5.0％，余量為不可避免的雜質。
全文摘要
一種帶極埋弧堆焊燒結焊劑，屬于焊接材料技術領域其化學成分按重量百分比CaF<sub>2</sub>3.0～12.0％，SiO<sub>2</sub>20.0～40.0％，MnO0～2.0％，Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>9.0～30.0％，MgO15.0～35.0％，CaO1.0～15.0％，NaF0～1.5％，ZrO<sub>2</sub>0～5.0％，合金劑1.0～5.0％，余量為不可避免的雜質；本發(fā)明的帶極埋弧堆焊燒結焊劑成分設計合理，既保證堆焊層優(yōu)異的耐腐蝕性能，又具有較寬焊接參數(shù)，特別適用于不銹鋼帶的耐腐蝕層堆焊。
文檔編號B23K35/362GK101518860SQ20081000784
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月26日 優(yōu)先權日2008年2月26日
發(fā)明者浩 周, 孔紅雨, 魯曉聲 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所