專利名稱：用于鉻鉬耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊用的埋弧焊焊劑及制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊劑，特別涉及一種用于鉻鑰耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊用的埋弧焊焊劑、制法及專用焊絲。
背景技術(shù)：
由于鉻鑰鋼特殊的優(yōu)質(zhì)性能，常常被用于制造一些耐高溫、耐高壓的閥門和壓力容器，在壓力容器上使用的低合金耐熱鋼主要以Cr-Mo為主，經(jīng)過多年的發(fā)展，為了提高鋼的蠕變強度、持久強度和組織的穩(wěn)定性，在鋼中加入了少量的釩、鈦等元素，這一類鋼不但具有耐高溫的性能，還具有良好的抗氫腐蝕能力，但如何保障在焊接后，焊接接頭在高溫、高壓、各種腐蝕介質(zhì)條件下具有與母材同樣地性能，是對焊接材料的考驗。隨著Cr-Mo系列耐熱鋼的應(yīng)用越來越廣泛，壓力容器用鋼以及焊接接頭的安全、經(jīng)濟運行將會對國家的各個行業(yè)起到關(guān)鍵的作用，為此，對相應(yīng)的焊接材料提出了嚴峻的考驗，而且Cr-Mo鋼在焊接中容易引起冷、熱裂紋等缺陷，常用的耐熱鋼用焊接材料適用于常溫和大間隙焊接條件；而坡口窄間隙和特殊耐熱鋼焊接中，要求低溫沖擊韌性(_40°C)環(huán)境下，相應(yīng)的埋弧焊劑還處于空白階段。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述不足之處，本發(fā)明的目的之一就在于提供一種用于鉻鑰耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊用的埋弧焊焊劑，該用于鉻鑰耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊用的埋弧焊焊劑專門用于焊接窄間隙及鉻鑰耐熱鋼低溫沖擊下的埋弧焊焊劑。技術(shù)方案是一種用于鉻鑰耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊用的埋弧焊焊劑，所述焊劑組分質(zhì)量百分比為
SiO2 8-20% ；
MgO 20-40% ；
Al2O3 15-30% ；
XCaO 15-28% ；
MnO O.5-5% ；
Na2 O O. 5_2% ；
K2 O O. 5-2% ；
TiO2O. 5-3% ；
Fe2O3 ^ 3. 0% ；
S < O. 030% ；
P < O. 030%。作為優(yōu)選，所述SiO 2 IOkg ;
所述 MgO 35kg ；所述Al2O3 所述25kg ；
所述 Σ CaO 20kg ；
所述 MnO O. 5 kg ；
所述 Na2O O. 5 kg ；
所述 K2 O1. Okg ；
所述 TiO21. O kg ；
所述 Fe2O3O. 5kg ；
所述 S O. 015kg ；
所述 P O. 021kg。作為優(yōu)選，所述SiO2 18kg ；
所述 MgO 30kg ；
所述 Al2O3 18kg ；
所述 Σ CaO 28kg ；
所述 MnO1. O kg ；
所述 Na2O1. O kg ；
所述 K2 O1. 5kg ；
所述 TiO2 2. O kg ；
所述 Fe2O31. Okg ；
所述 S O. 015kg ；
所述 P O. 021kg。作為優(yōu)選，所述SiO2 15kg ；
所述 MgO 27kg ；
所述 Al2O3 30 kg ；
所述 Σ CaO 25kg ；
所述 MnO1. 5 kg ；
所述 Na2O1. O kg ；
所述 K2 O1. Okg ；
所述 TiO2 2. 5 kg ；
所述 Fe2O31. 5kg ；
所述 S O. 015kg ；
所述 P O. 021kg。本發(fā)明的目的之二在于提供一種上述用于鉻鑰耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊
用的埋弧焊焊劑的制法。技術(shù)方案是一種制造上述用于鉻鑰耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊用的埋弧焊
焊劑的制法，所采用的步驟為將所述焊劑各組分粉料置于混合器內(nèi)、攪拌混合均勻后，力口
入粉料總量15-20%的粘結(jié)劑混合造粒，再經(jīng)50-400低溫烘烤，600-900°C °C高溫燒結(jié)，篩分。作為優(yōu)選，所述粘結(jié)劑為鈉水玻璃、鉀水玻璃或鉀鈉水玻璃，所述低溫烘烤為300°C低溫烘烤，所述高溫燒結(jié)為800°C高溫燒結(jié)。本發(fā)明原理
MgO是一種強堿性物質(zhì)，也是一種優(yōu)良的造渣材料，它對焊縫形狀的控制非常重要。對于堿性渣系，MgO能提高焊縫金屬沖擊韌性，降低擴散氫。但MgO熔點較高，增大熔渣粘度，提高熔渣凝固溫度，抑制渣的流動性使焊縫成形變差，焊道中央凸起，熔渣變硬，脫渣困難，在本次發(fā)明中，為了保證焊縫性能，通過研究和調(diào)整，MgO加入量控制在20-40%。SCaO在焊劑中起造渣和提高焊劑堿度作用，SCaO主要來源為含CaO或通過分解合成的天然娃灰石、螢石等，Σ CaO能有效提高焊劑抗大電流能力，改善焊縫力學性能，而且Σ CaO具有脫S、P雜質(zhì)元素的效果，為此，本焊劑發(fā)明中加入量控制在15-28%。Al2O3是兩性氧化物，Al2O3具有增大熔渣表面張力的作用，是熔渣粘度的調(diào)整劑，通過大量的試驗對比認為增加一定量的Al2O3會減少壓坑及其傾向，但過高的Al2O3含量會使焊縫弧度更尖且不平滑，易產(chǎn)生氣孔和麻點，渣殼變硬，Al2O3含量過低又使焊縫表面凹凸不平，出現(xiàn)壓坑及咬邊等缺陷，影響焊縫成形，所以量控制在15-30%.
SiO2是一種酸性物質(zhì)，降低焊劑堿度，焊劑中與CaF2搭配，能影響焊劑的抗氣孔能力，焊劑中一般采用高SiO2與低CaF2配 比，反之，低SiO2采用高CaF2，這樣會使焊劑具有優(yōu)良的抗氣孔性能，SiO2參與造渣，調(diào)整渣的凝固點、表面張力及熔渣高溫粘度，對焊縫成形的控制非常重要。在本次發(fā)明中，結(jié)合XlOO管線鋼的特點，為了得到良好的工藝和機械性能，我們采用少量的SiO2含量，因為過高的SiO2含量會造成焊絲燒損過度，過大地降低焊劑堿度，使焊縫回Si增加，低溫沖擊韌性下降，為此，確定SiO2含量在8-20%。MnO在焊接過程中與SiO2結(jié)合成復(fù)合的硅酸鹽，形成良好的焊渣，保護熔敷金屬，使熔敷金屬不受空氣中N和O的影響，而且被還原的錳元素是焊縫中主要合金成分，能提高焊縫強度和沖擊韌性，同時，被還原的錳與焊縫中的S化合，形成MnS起到了脫S的作用，減少焊縫產(chǎn)生熱裂紋傾向，但是MnO過高，會導致焊縫成形變差。Na2O和K2O是低電離度氧化物，能提高焊劑堿度，適量的含量能提高電弧穩(wěn)定性，在焊劑中加入量都控制在1_4%。TiO2是酸性氧化物，能改善渣的物理性能，把長渣變?yōu)槎淘谷墼S溫度的變化快，使焊縫成型良好，改善脫渣性，在加入時總量控制在3%以內(nèi)。此外，為了滿足和使焊縫的脫渣性、脫氧性、焊縫表面成形和良好的機械性能等要求，我們選擇的原材料A和采用S1、Ca、Mn聯(lián)合脫氧并滲[Mn]的脫氧劑，原材料A的加入使得本發(fā)明焊劑在成形和性能上得到很大提升，而且錳的加入可以提高強度和韌性，也是一種很好的脫硫劑，Ca的加入對脫硫、磷也有很好的作用，焊劑中各成份合理匹配，對焊接組織和焊縫的機械性能起到了良好的作用。本發(fā)明具有以下效果1.本發(fā)明合理采用各元素含量的比例，使得本發(fā)明焊劑具有良好的焊接工藝性，焊縫成形美觀、渣殼能自動翹起脫落，特別能適用于窄間隙的焊接，使得焊縫機械性能優(yōu)良，能保證焊縫金屬低溫沖擊韌性(_40°C)在IlOJ以上。2.本發(fā)明采用堿性渣系，配合專用焊絲CHW-S8LH，焊接Cr-Mo系列耐熱鋼，具有優(yōu)良的焊縫性能，焊接接頭抗拉強度600-670Mpa，焊縫金屬_30°C沖擊功Akv ^ 180J，-40°C沖擊功Akv彡110J,回火脆性試驗VTr54+3 Δ VTr54=_38°C，能適用于高溫、高壓耐熱鋼焊接。3.本發(fā)明可與碳鋼、低合金鋼焊絲匹配，在焊接碳鋼和低合金鋼時，具有良好的焊接工藝性，脫渣優(yōu)良、成形美觀，機械性能良好。4.本發(fā)明焊劑配合專用焊絲在低溫條件下，焊接接頭具有優(yōu)良的低溫沖擊韌性(_40°C )等目的，其焊接質(zhì)量能夠滿足石油、化工、厚壁加氫反應(yīng)器、高壓分離器等輸送、承壓對焊接要求較高的系列鉻鑰耐熱鋼用高強度、高韌性的技術(shù)要求。5.本發(fā)明焊劑配合專用焊絲焊接鉻鑰系列耐熱鋼時，通過使用合理的焊接工藝，能夠使焊縫金屬的化學成分和組織達到最佳，在焊態(tài)和熱處理條件下具有良好的、合理的拉伸強度、沖擊值、彎曲性能、抗裂性能、硬度等機械性能指標，并且焊縫內(nèi)部無氣孔、夾渣和裂紋，_40°C低溫沖擊韌性在IlOJ以上，完全滿足鉻鑰系列鋼的標準要求。6.本發(fā)明焊劑和焊絲CHW-S8LH匹配得到最佳的焊縫強韌性，具有與鉻鑰系列耐熱鋼本體接近的高強度、高韌性、較好的抗腐蝕性及良好的低溫沖擊韌性，發(fā)明的本焊劑配合焊絲在長時間熱處理條件下其焊縫性能為焊接接頭抗拉強度600-670Mpa，焊縫金屬-30 V沖擊功Akv彡180J, -40 V沖擊功Akv彡110J,回火脆性試驗VTr54+3 Δ VTr54=_38°C，且焊接后焊縫無氣孔、夾渣、裂紋以及外觀邊緣和咬邊等均完全滿足鉻鑰耐熱鋼對焊縫性能的要求。
具體實施例方式下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1
將組份成分為Si02 10kg、MgO 35kg、Al2O3 25kg、XCaO 20kg、MnO 0.5 kg、Na2O 0.5kg、K2 01. 0kg、TiO21. 0 kg、Fe2O3O. 5kg、S 0. 015kg 和 P 0. 021kg 的工業(yè)純粉料置于混合器內(nèi)、攪拌混合均勻后，加入18 kg鈉水玻璃混合造粒，再經(jīng)300°C低溫烘烤、800°C高溫燒結(jié)、篩分，即得堿度為2. 8的焊劑，該焊劑配合專用焊絲CHW-S8LH，采用20mm厚E36板(CHH407A焊條堆邊)進行埋弧焊焊接，工藝性能優(yōu)良，經(jīng)檢測焊縫的性能為焊接接頭抗拉強度665Mpa，斷面收縮率51%，焊縫的夏比沖擊功為Akv (-30°C) = 200-250J，焊縫的夏比沖擊功為Akv (-400C)= 112-190J,回火脆性試驗VTr54+3 Δ VTr54 < _38°C，彎曲試驗亦均合格(彎曲角度為180°，彎曲直徑為壁厚的四倍)。實施例2
將組份成分為Si02 18kg、MgO 30kg、Al2O3 18kg、XCaO 28kg、MnO1. 0 kg、Na2O1. 0kg、K2 01. 5kg、TiO2 2. 0 kg、Fe2O31. 0kg、S 0. 015kg 和 P 0. 021kg 的工業(yè)純粉料置于混合器內(nèi)、攪拌混合均勻后，加入17kg鉀水玻璃混合造粒，再經(jīng)300°C低溫烘烤、700°C高溫燒結(jié)、篩分，即得焊劑堿度為2. 6的焊劑，該焊劑配合專用焊絲CHW-S8LH，采用20mm厚E36板(CHH407A焊條堆邊)進行埋弧焊焊接，工藝性能優(yōu)良，經(jīng)檢測焊縫的性能為焊接接頭抗拉強度635Mpa，斷面收縮率52%，焊縫的夏比沖擊功為Akv (-30°C) = 190-245J，焊縫的夏比沖擊功為Akv (-400C)= 110-170J,回火脆性試驗VTr54+3 Δ VTr54 < _30°C，彎曲試驗亦均合格(彎曲角度為180°，彎曲直徑為壁厚的四倍)。實施例3
將組份成分為Si02 15kg、MgO 27kg、Al2O3 30 kg、XCaO 25kg、MnO 1.5 kg、Na2O 1.0kg, K2 O1. 0kg、Ti02 2· 5 kg, Fe2O31. 5kg, S 0.015kg 和 P 0. 021kg 的工業(yè)純粉料置于混合器內(nèi)、攪拌混合均勻后，加入17. 5kg鉀鈉水玻璃混合造粒，再經(jīng)300°C低溫烘烤、800°C高溫燒結(jié)、篩分，即得焊劑堿度為2. 7的焊劑，該焊劑配合專用焊絲CHW-S8LH，采用20mm厚E36板(CHH407A焊條堆邊)進行埋弧焊焊接，工藝性能優(yōu)良，經(jīng)檢測焊縫的性能為焊接接頭抗拉強度650Mpa，斷面收縮率52%，焊縫的夏比沖擊功為Akv (-30°C) = 200-260J，焊縫的夏比沖擊功為Akv (-400C)= 115-180J,回火脆性試驗VTr54+3 Δ VTr54 < -30°C，彎曲試驗亦均合格(彎曲角度為180°，彎曲直徑為壁厚的四倍)。實施例1-3其實驗性能均滿足Cr-Mo鋼及耐熱鋼對焊縫的技術(shù)要求，特別是低溫沖擊韌性的 要求。
權(quán)利要求
1.一種用于鉻鉬耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊用的埋弧焊焊劑，其特征在于所述焊劑組分質(zhì)量百分比為 SiO2 8-20% ；MgO 20-40% ；Al2O3 15-30% ；SCaO 15-28% ；MnO O.5-5% ； Na2 O O. 5_2% ； K2 O O. 5-2% ； TiO2O. 5-3% ； Fe2O3 ^ 3. 0% ； S < O. 030% ；P < O. 030%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉻鑰耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊用的埋弧焊焊劑，其特征在于所述 SiO2 IOkg ；所述 MgO 35kg ； 所述Al2O3 所述25kg ；所述 Σ CaO 20kg ；所述 MnO O. 5 kg ；所述 Na2O O. 5 kg ；所述 K2 O1. Okg ；所述 TiO21. O kg ；所述 Fe2O3O. 5kg ；所述 S O. 015kg ； 所述 P 0.021kg。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉻鑰耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊用的埋弧焊焊劑，其特征在于所述 SiO2 18kg ；所述 MgO 30kg ；所述 Al2O3 18kg ；所述 Σ CaO 28kg ；所述 MnO1. O kg ；所述 Na2O1. O kg ；所述 K2 O 1.5kg;所述 TiO2 2.0 kg；所述 Fe2O31. Okg ；所述 S O. 015kg ；所述 P O. 021kg。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉻鑰耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊用的埋弧焊焊劑，其特征在于所述 SiO2 15kg ； 所述 MgO 27kg ；所述 Al2O3 30 kg ； 所述 Σ CaO 25kg ；所述 MnO1. 5 kg ；所述 Na2O1. O kg ；所述 K2 O1. Okg ；所述 TiO2 2. 5 kg ；所述 Fe2O31. 5kg ；所述 S O. 015kg ； 所述 P O. 021kg。
5.一種制造權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的用于鉻鑰耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊用的埋弧焊焊劑的制法，其特征在于所采用的步驟為將所述焊劑各組分粉料置于混合器內(nèi)、攪拌混合均勻后，加入粉料總量15-20%的粘結(jié)劑混合造粒，再經(jīng)50-400低溫烘烤，600-900 V V高溫燒結(jié)，篩分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于鉻鑰耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊用的埋弧焊焊劑的制法，其特征在于所述粘結(jié)劑為鈉水玻璃、鉀水玻璃或鉀鈉水玻璃，所述低溫烘烤為300 V低溫烘烤，所述高溫燒結(jié)為800 V高溫燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鉻鉬耐熱鋼低溫沖擊及窄間隙埋弧焊用的埋弧焊焊劑，涉及焊接領(lǐng)域，所述焊劑組分質(zhì)量百分比為SiO28-20%；MgO20-40%；Al2O3 15-30%；ΣCaO15-28%；MnO0.5-5%；Na2O0.5-2%；K2O0.5-2%；TiO20.5-3%；Fe2O3≤3.0%；S≤0.030%；P≤0.030%。本發(fā)明焊條焊劑專門用于焊接窄間隙及鉻鉬耐熱鋼低溫沖擊下的埋弧焊焊劑。
文檔編號B23K35/362GK103056558SQ20131002294
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者毛興貴, 曾志超, 蘭志剛, 賈興旺 申請人:四川大西洋焊接材料股份有限公司