帶極電渣堆焊焊劑制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于焊接材料。主要適用于核電反應(yīng)堆、石油加氫反應(yīng)器、化肥合成塔等壓力容器的內(nèi)襯堆焊。該焊劑的成分（重量％）為：ＣａＦ↓［２］２５～５５％，ＭｇＦ↓［２］１０～３０％，Ｎａ↓［３］ＡｌＦ↓［６］５～１５％，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］５～２５％，ＳｉＯ↓［２］５～２０％，ＭｇＯ５～２５％，ＭｎＯ１～１０％，Ｃｒ↓［２］Ｏ↓［３］１～１０％，ＺｒＯ↓［２］≤１５％。該焊劑采用燒結(jié)法生產(chǎn)，燒結(jié)溫度為５００～８５０℃。本發(fā)明專利技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是母材稀釋率低，焊道成型和脫渣性好，雜質(zhì)含量低，可防止出現(xiàn)熱裂紋。（*該技術(shù)在2014年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于焊接材料領(lǐng)域主要適用于核電反應(yīng)堆、石油加氫反應(yīng)器、化肥合成塔等壓力容器的內(nèi)襯堆焊。諸如核電反應(yīng)堆、石油加氫反應(yīng)器、化肥合成塔之類的壓力容器制造中，常采用堆焊方法在其低合金鋼筒體和封頭的內(nèi)壁復(fù)合不銹鋼內(nèi)襯，防止介質(zhì)的腐蝕，保證設(shè)備正常運(yùn)行，延長(zhǎng)其使用壽命。在堆焊方法中，與其它方法相比，帶極電渣堆焊具有母材稀釋率低、熔敷效率高、焊道金屬的碳和氧含量低等優(yōu)點(diǎn)。因此，這種焊接工藝已在國(guó)際上得到了較廣泛的應(yīng)用。在帶極電渣堆焊工藝中，合理地選擇或配備焊劑是直接關(guān)系到堆焊層的質(zhì)量及堆焊工藝參數(shù)的一個(gè)重要因素。在現(xiàn)有技術(shù)中，帶極電渣堆焊焊劑主要基于CaF2-Al2O3、CaF2-TiO2兩個(gè)基本渣系。CaF2-TiO2渣系含有大量的TiO2，若用燒結(jié)方法生產(chǎn)焊劑，TiO2的活度大，導(dǎo)致焊道金屬嚴(yán)重氧化。對(duì)于CaF2-Al2O3渣系，很多專利采用易吸潮的原料，使燒結(jié)焊劑因吸收水分而損害堆焊工藝性。如昭63-154292、昭60-61195等。帶極電渣堆焊焊劑的生產(chǎn)方法有兩種，即燒結(jié)法和熔煉法。用燒結(jié)法生產(chǎn)高氟耐蝕堆焊焊劑，不僅效率高，可使焊劑合金化，而且可以減輕污染和焊劑中的碳含量，焊劑成分也易于控制，但上述兩項(xiàng)日本專利所述的焊劑，由于采用了易吸潮的原料，不宜采用燒結(jié)法生產(chǎn)。在現(xiàn)有的帶極電渣堆焊中，有的采用含Nb或Mo的帶極，致使脫渣差或局部粘渣，如US4436563。本專利技術(shù)的目的在于提供一種既能保證堆焊層優(yōu)異的性能，又能提高堆焊工藝性能的帶極電渣堆焊焊劑。針對(duì)上述目的，本專利技術(shù)帶極電渣堆焊焊劑采用CaF2-Al2O3渣系，為了降低母材的稀釋率，降低熔渣熔點(diǎn)，提高熔渣導(dǎo)電性，改善脫渣性，提高熔敷效率，焊劑中，還加入了MgF2、Na3AlF6、SiO2、MgO、MnO、Cr2O3組份。其具體的成分(重量%)為CaF225～55%，MgF210～30%，Na3AlF65～15%，Al2O35～25%，SiO25～20%，MgO 5～25%，MnO 1～10%，Cr2O31～10%，ZrO2≤15%?，F(xiàn)將焊劑成分中各組份的作用原理分述如下CaF2主要是作為造渣劑和導(dǎo)電成分。熔化后易電離成Ca2+和F-，使熔渣具有良好的導(dǎo)電性。但其“短渣”性過(guò)強(qiáng)，渣的粘度不理想。因此，需加入氧化物，與其配合，調(diào)整渣的物理性能。MgF2除具有與CaF2相同的作用外，還能改善脫渣性;另外，Mg2+比Ca2+的電場(chǎng)強(qiáng)，可以調(diào)節(jié)熔渣的粘度和金屬-熔渣的界面張力，使焊道表面光滑。Na3AlF6除具有與CaF2的作用外，也能改善脫渣性;用它代替部分CaF2，可以降低渣的熔點(diǎn)和界面張力，增加流動(dòng)性，降低熔渣對(duì)磁場(chǎng)的敏感性，有利于成形;Na3AlF6還可降低熔池的溫度梯度，有利于寬帶極的堆焊，使堆焊層邊緣熔合良好。上述三種氟鹽的含量均有限量，一是含量過(guò)低，導(dǎo)電不佳，堆焊時(shí)產(chǎn)生電弧，若含量過(guò)高，電阻熱降低，影響熔合;二是因?yàn)樗鼈兊摹岸淘毙赃^(guò)強(qiáng)，單獨(dú)使用時(shí)工藝性不好。因此，上述氟鹽與Al2O3、SiO2、MgO、Cr2O3等配合使用，可獲得較好的綜合效果。Al2O3的化學(xué)性能穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，是良好的造渣劑，同時(shí)，它的分解能高，在渣中以原子團(tuán)的形式存在，具有較高的粘度和電阻，有利于降低熔渣的導(dǎo)電性能，增加電阻熱，使熔渣產(chǎn)生足夠的電阻熱，熔化帶極;它還能調(diào)節(jié)熔渣粘度-溫度特性的作用，改善焊道成形。Al2O3含量過(guò)低，導(dǎo)電性太高;含量過(guò)高，堆焊時(shí)產(chǎn)生電弧，有損于工藝穩(wěn)定性。SiO2主要用作造渣劑。它能與MgO、Al2O3、ZrO2等發(fā)生反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)復(fù)合物，增加熔渣的高溫粘度，改善流動(dòng)性和焊道成形性，調(diào)節(jié)潤(rùn)濕角;另外，SiO2的化學(xué)活性大，能與氟化物反應(yīng)，產(chǎn)生SiF4氣體，誘發(fā)電弧及渣的飛濺，如下列反應(yīng)式所示為了保證合適的工藝性能及焊道成形，SiO2應(yīng)控制在5～20%范圍。MgO用作造渣劑。它能與SiO2復(fù)合，降低其活度，穩(wěn)定堆焊過(guò)程;另外，MgO還能提高渣的電導(dǎo)。MgO含量過(guò)低，堆焊時(shí)易起弧;含量過(guò)高，則提高渣的熔點(diǎn)，影響脫渣性及焊道成形，故其含量控制在5～25%較合適。MnO加入焊劑中，主要用于防止錳的燒損，增加堿度;它與SiO2反應(yīng)，降低渣的熔點(diǎn)和氣體揮發(fā)量;另外，MnO可以增加渣的堿度及電導(dǎo)率。MnO含量過(guò)高，氧化性太強(qiáng)，應(yīng)限制在10%以下。Cr2O3可以增加渣的粘度，有利于防止鉻的燒損，可以降低堆焊層中的碳含量。但Cr2O3含量過(guò)高，將導(dǎo)致脫渣性變壞，故10%以下為宜。ZrO2主要用于代替部分SiO2，它的化學(xué)活性低于SiO2，可增加渣的粘度;另外，ZrO2還可改善脫渣性。但ZrO2含量過(guò)高，會(huì)增加渣的熔點(diǎn)，故應(yīng)控制在15%以下。本專利技術(shù)采用燒結(jié)法進(jìn)行生產(chǎn)，燒結(jié)溫度為500～850℃。本專利技術(shù)所述的焊劑，可以與帶寬30～300mm的不銹鋼帶極匹配，堆焊耐蝕性優(yōu)異的超低碳耐蝕層，既適用于單層堆焊，也適用于雙層堆焊。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)①母材稀釋率低，僅為10%左右。②焊道成形性好，脫渣良好。③堆焊層的雜質(zhì)含量低，有效地控制了Si的含量，防止310MoL帶極的堆焊層出現(xiàn)熱裂紋。④適應(yīng)性強(qiáng)，解決了含Nb帶堆焊時(shí)的粘渣問(wèn)題，解決了含Mo帶堆焊時(shí)的弧坑粘渣及堆焊過(guò)程穩(wěn)定性問(wèn)題。實(shí)施例按照本專利技術(shù)設(shè)計(jì)的成分，配制了六種焊劑，記為F1～F6;為了與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，根據(jù)昭58-194494說(shuō)明書中表5和昭60-61195說(shuō)明書表1所示的成分，配制了兩種焊劑，記為F7、F8;上述八種焊劑的成分列于表1。它們分別與0.5mm厚、60mm寬的347L、309L、310MoL鋼帶配套，在50mm厚的18MnMoNb鋼板(母材)上進(jìn)行堆焊工藝性試驗(yàn)。帶極與母材的化學(xué)成分列于表2，堆焊工藝參數(shù)為電流800A、電壓25V、焊接速度為150mm/min，堆焊工藝性檢驗(yàn)結(jié)果列于表3。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行堆焊的化學(xué)成分檢驗(yàn)。選擇了兩種有代表性的焊劑F4和F8，分別與上述規(guī)格的309L、347L兩種鋼帶相匹配，在2-Cr-1Mo鋼板上進(jìn)行雙層堆焊;再分別與相同規(guī)格的310MoL鋼帶配套，在18MnMoNb鋼板上進(jìn)行單層堆焊，工藝參數(shù)見表4。按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定從堆焊層中取樣，其化學(xué)成分的分析結(jié)果列于表5?？梢姡現(xiàn)4焊劑具有較小的增硅、增碳傾向。權(quán)利要求1.一種帶極電渣堆焊焊劑，含有CaF2，Al2O3，SiO2，其特征在于該焊劑的成分(重量%)為CaF225～55%，MgF210～30%，Na3AlF65～15%，Al2O35～25%，SiO25～20%，MgO 5～25%，MnO 1～10%，Cr2O31～10%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊劑，其特征在于該焊劑的成分中，ZrO2≤15%全文摘要本專利技術(shù)屬于焊接材料。主要適用于核電反應(yīng)堆、石油加氫反應(yīng)器、化肥合成塔等壓力容器的內(nèi)襯堆焊。該焊劑的成分(重量％)為CaF文檔編號(hào)B23K35/362GK1093311SQ9410146公開日1994年10月12日 申請(qǐng)日期1994年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月28日專利技術(shù)者李延軍, 韓懷月, 張士范, 姜治中, 李維倩, 丁國(guó)慶 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種帶極電渣堆焊焊劑，含有ＣａＦ↓［２］，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，ＳｉＯ↓［２］，其特征在于該焊劑的成分（重量％）為：ＣａＦ↓［２］２５～５５％，ＭｇＦ↓［２］１０～３０％，Ｎａ↓［３］ＡｌＦ↓［６］５～１５％，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］５～２５％，ＳｉＯ↓［２］５～２０％，ＭｇＯ５～２５％，ＭｎＯ１～１０％，Ｃｒ↓［２］Ｏ↓［３］１～１０％。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李延軍，韓懷月，張士范，姜治中，李維倩，丁國(guó)慶，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：安泰科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：11[中國(guó)|北京]