本發(fā)明涉及焊接材料領(lǐng)域，具體涉及一種奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑。
背景技術(shù)：
不銹鋼在20世紀50年代進入工業(yè)化的生產(chǎn)時代，在本世紀初全球不銹鋼粗鋼產(chǎn)量已達到3000萬噸/年，不銹鋼因其耐腐蝕、耐高溫、耐低溫的特性被廣泛使用于人們生活的各個領(lǐng)域。在工業(yè)領(lǐng)域中如石化行業(yè)，核電行業(yè)、造船、海洋工程等亦有著廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著巨大的作用。
在工業(yè)領(lǐng)域中多數(shù)使用Cr-Ni系的奧氏體不銹鋼，Cr是使不銹鋼獲得耐蝕性的基本元素，當鋼中含Cr量達到12％左右時，Cr與腐蝕介質(zhì)中的氧作用，在鋼表面形成一層很薄的氧化膜，可阻止鋼基體的進一步腐蝕；Ni是穩(wěn)定奧氏體且擴大奧氏體相區(qū)的元素，可以顯著提高不銹鋼的低溫沖擊韌性，Ni還提高奧氏體不銹鋼的高溫抗氧化性能。一般的Cr-Ni奧氏體不銹鋼僅用于要求不銹性和耐氧化性介質(zhì)的使用條件下，因Cr-Ni奧氏體不銹鋼在450℃～800℃溫度區(qū)間加熱，常發(fā)生沿晶界的腐蝕破壞，稱為晶間腐蝕。一般認為，晶間腐蝕是碳從飽和的奧氏體以Cr23C6形態(tài)析出，造成晶界處奧氏體貧Cr所致。防止晶界貧Cr是防止晶間腐蝕的有效方法。如將各種元素按與碳的親和力大小排列，順序為：Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn。Ti和Nb與C的親和力比Cr大，把它們加入鋼中后，C優(yōu)先與它們結(jié)合生成TiC和CHNb，這樣就避免了析出Cr23C6而造成晶界貧Cr，從而有效防止晶間腐蝕。
埋弧焊接因其高效、焊接質(zhì)量穩(wěn)定、焊道成型美觀、污染小等優(yōu)點目前被廣泛應(yīng)用在各設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，尤其不銹鋼的焊接，對焊后表面要求更高，希望焊道美觀且不能有飛濺，所以不銹鋼中厚板的焊接時往往采用埋弧焊接填充及蓋面。但添加了Ti和Nb的不銹鋼在焊接過程中，往往有焊接作業(yè)性惡化，脫渣困難，有多量殘渣等缺陷，影響了焊道表面質(zhì)量，也給焊接現(xiàn)場施工帶來諸多不便。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種堆焊工藝性能優(yōu)良，脫渣容易，焊道成型美觀，焊縫雜質(zhì)含量低，有極佳的抗晶間腐蝕能力的奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
本發(fā)明提供一種奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑，其特征在于，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑包括化學組分：CaF2、AL2O3、SiO2、CaO、Nb2O5、Na2O和K2O，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑通過所述化學組分在650℃-850℃燒結(jié)制備。
本發(fā)明的有益效果是：通過調(diào)控化學組分：CaF2、AL2O3、SiO2、CaO、Nb2O5、Na2O和K2O的重量百分比，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑通過所述化學組分在650℃-850℃燒結(jié)制備，其具有優(yōu)良的堆焊工藝性能，脫渣容易，焊道成型美觀，焊縫雜質(zhì)含量低，具有極佳的抗晶間腐蝕能力，其可廣泛應(yīng)用于含Nb/Ti奧氏體不銹鋼在各種容器、管件的埋弧焊接使用。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以作如下改進：
作為優(yōu)選方案，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑的粒度尺寸為8目-60目。
采用上述優(yōu)選的方案，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑的粒度尺寸可以滿足含Nb/Ti奧氏體不銹鋼在各種容器、管件的埋弧焊接生產(chǎn)的需求。
作為優(yōu)選方案，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑的化學組分重量百分比如下：
CaF2：10％-25％，
AL2O3：10％-30％，
SiO2：25％-40％，
CaO：10％-30％，
Nb2O5：0.5％-1.5％，，
Na2O：1％-5％，
K2O：1％-5％。
CaF2主要是作為造渣劑成分，還可以穩(wěn)定電弧，提高熔渣的流動性，但若含量太高會造成流動性太強不利于焊道成型，因此CaF2重量百分比設(shè)定在10％-25％范圍內(nèi)。
AL2O3是良好的造渣劑，其熔點高，化學性能穩(wěn)定，且具有較高的粘度和電阻，還能調(diào)節(jié)熔渣粘度，改善焊道成型，但超過重量百分比的30％時會導致成型惡化，因此AL2O3重量百分比控制在10％-30％范圍內(nèi)。
SiO2主要作為造渣劑，它可以與MgO、AL2O3等作用，生成低熔點復合物增加焊渣的高溫粘度，調(diào)節(jié)濕潤角，改善焊道成型，因此SiO2重量百分比控制在25％-40％范圍內(nèi)。
CaO用作造渣劑且可以穩(wěn)定焊接過程，有良好的脫硫作用，因此CaO重量百分比設(shè)定為10％-30％。
Nb2O5增加焊渣粘度，有利于防止合金元素的燒損，有利于Nb在焊道表面的均勻分布，因此Nb2O5重量百分比設(shè)定為0.5％-1.5％。
Na2O、K2O總量小于或等于5wt％，否則影響熔池氣體的溢出，因此Na2O或K2O的重量百分比分別控制在1％-5％或1％-5％。
采用上述優(yōu)選的方案，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑堆焊性能優(yōu)良，提高了抗晶間腐蝕能力，其在焊接過程中脫渣容易，焊道成型美觀，其可廣泛應(yīng)用于含Nb/Ti奧氏體不銹鋼在各種容器、管件的埋弧焊接使用。
作為優(yōu)選方案，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑優(yōu)選的化學組分重量百分比如下：
CaF2：14％-18％，
AL2O3：23％-27％，
SiO2：33％-34％，
CaO：20％-22％，
Nb2O5：1％，
Na2O：1％-2％，
K2O：1％-2％。
作為優(yōu)選方案，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑優(yōu)選的化學組分重量百分比如下：
CaF2：14％-16％，
AL2O3：23％-26％，
SiO2：33％-34％，
CaO：20％-21％，
Nb2O5：1％，
Na2O：1％-2％，
K2O：1％-2％。
作為優(yōu)選方案，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑優(yōu)選的化學組分重量百分比如下：
CaF2：16％-18％，
AL2O3：26％-27％，
SiO2：33％-34％，
CaO：21％-22％，
Nb2O5：1％，
Na2O：1％-2％，
K2O：1％-2％。
作為優(yōu)選方案，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑化學組分的重量百分比之和為100％。
作為優(yōu)選方案，所述Na2O與所述K2O重量百分比之和至少不大于5％。
采用上述優(yōu)選的方案，在奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑制備過程中不會影響熔池氣體的溢出。
作為優(yōu)選方案，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑添加至少不大于3％的金屬粉末。
采用上述優(yōu)選的方案，金屬粉末添加到奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑的化學組分中補償焊接過程中合金的氧化。
作為優(yōu)選方案，所述焊劑配合所述直徑3.2的含Nb的347焊絲或所述含Ti的321焊絲，在焊絲上測試其堆焊工藝性能。
采用上述優(yōu)選的方案，能夠證明本發(fā)明提供的焊劑的堆焊工藝優(yōu)良。
本發(fā)明所提供的一種奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑，通過調(diào)控化學組分：CaF2、AL2O3、SiO2、CaO、Nb2O5、Na2O和K2O的重量百分比，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑通過所述化學組分在650℃-850℃燒結(jié)制備，其具有優(yōu)良的堆焊工藝性能，脫渣容易，焊道成型美觀，焊縫雜質(zhì)含量低，具有極佳的抗晶間腐蝕能力；其可廣泛應(yīng)用于含Nb/Ti奧氏體不銹鋼在各種容器、管件的埋弧焊接使用。
具體實施方式
除非特別指明，以下實施例中化學元素重量百分比均由“火花原子發(fā)射光譜儀”檢測，化學組分重量百分比均由“X射線熒光光譜儀(XRF)”檢測，焊劑配合焊絲347焊縫金屬的物理性能由“液壓萬能試驗機”檢測。
下面詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
實施例1，
為了達到發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑包括化學組分：CaF2、AL2O3、SiO2、CaO、Nb2O5、Na2O和K2O，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑通過所述化學組分在650℃-850℃燒結(jié)制備。所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑在此實施例中選取的焊劑被標記為焊劑1，焊劑1化學組分的具體重量百分比如下表1：
表1焊劑1化學組分具體重量百分比(％)
從表1可以觀察到，焊劑1化學組分的重量百分比之和為100％。
在堆焊過程中選取焊接設(shè)備為林肯DC600，焊接試板為321母材，堆焊工藝參數(shù)如下表2：
表2堆焊工藝參數(shù)
焊劑1的堆焊工藝性能如下表3：
表3焊劑1的堆焊工藝性能
注：A：優(yōu)，B：良，C：一般，D：不合格。
焊劑1配合焊絲焊縫金屬物理性能如下表4：
表4焊劑1配合焊絲焊縫金屬物理性能
焊劑1配合焊絲焊縫化學元素重量百分比如下表5：
表5焊劑1配合焊絲焊縫化學元素重量百分比(％)
現(xiàn)取市面上同場合使用焊劑，記為F1與表1中的焊劑1做對比實驗，焊劑1分別配合直徑3.2的含Nb的347焊絲和含Ti的321焊絲在對應(yīng)焊絲上測試其堆焊工藝性能，從表2中可以觀察到，本發(fā)明所提供的焊劑1的堆焊工藝性能要優(yōu)于市面上F1的堆焊工藝性能，其穩(wěn)定性、脫渣性和焊道成型均處于最優(yōu)水平；從表3可以看到焊劑1配合焊絲焊縫金屬的抗拉強度為580MPa，延伸率為34％，經(jīng)硫酸-硫酸銅溶液72小時腐蝕后180°彎曲，實驗結(jié)果表明其無腐蝕傾向，完全無裂紋。從表5可以觀察到焊劑1配合焊絲焊縫化學元素組分穩(wěn)定，具有極佳抗晶間腐蝕能力。
實施例2，
為了達到發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑的制備與實施例1相同，不同之處在于所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑的化學組分的具體重量百分比，在此實施例中選取奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑被標記為焊劑2，焊劑2化學組分的具體重量百分比如下表6：
表6焊劑2化學組分具體重量百分比(％)
從表6可以觀察到，焊劑2化學組分的重量百分比之和為100％。
在堆焊過程中選取焊接設(shè)備為林肯DC600，焊接試板為321母材，此實施例中的堆焊工藝參數(shù)與實施例1相同，不同之處在于堆焊工藝性能，焊劑2的堆焊工藝性能如下表7：
表7焊劑2的堆焊工藝性能
注：A：優(yōu)，B：良，C：一般，D：不合格。
焊劑2配合焊絲焊縫金屬物理性能如下表8：
表8焊劑2配合焊絲焊縫金屬物理性能
焊劑2配合焊絲焊縫化學元素重量百分比如下表8：
表9焊劑2配合焊絲焊縫化學元素重量百分比(％)
現(xiàn)取市面上同場合使用焊劑，記為F1與表6中的焊劑2做對比實驗，焊劑2分別配合直徑3.2的含Nb的347焊絲和含Ti的321焊絲在對應(yīng)焊絲上測試其堆焊工藝性能，從表7中可以觀察到，本發(fā)明的提供的焊劑2的堆焊工藝性能要優(yōu)于市面上F1的堆焊工藝性能，其穩(wěn)定性、脫渣性和焊道成型均處于優(yōu)良水平；從表8可以看到焊劑2配合焊絲焊縫金屬的抗拉強度為591MPa，延伸率為33％，經(jīng)硫酸-硫酸銅溶液72小時腐蝕后180°彎曲，實驗結(jié)果表明其無腐蝕傾向，完全無裂紋。從表9可以觀察到焊劑2配合焊絲焊縫化學元素組分穩(wěn)定，具有極佳抗晶間腐蝕能力。
實施例3，
為了達到發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑，所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑的制備與實施例1相同，不同之處在于所述奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑的化學組分的具體重量百分比，在此實施例中選取奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑被標記為焊劑3，焊劑3化學組分的具體重量百分比如下表10：
表10焊劑3化學組分具體重量百分比(％)
從表10可以觀察到，焊劑3化學組分的重量百分比之和為100％。
在堆焊過程中選取焊接設(shè)備為林肯DC600，焊接試板為321母材，此實施例中的堆焊工藝參數(shù)與實施例1相同，不同之處在于堆焊工藝性能，焊劑3的堆焊工藝性能如下表11：
表11焊劑3的堆焊工藝性能
注：A：優(yōu)，B：良，C：一般，D：不合格。
焊劑3配合焊絲焊縫金屬物理性能如下表12：
表12焊劑3配合焊絲焊縫金屬物理性能
焊劑3配合焊絲焊縫化學元素重量百分比如下表13：
表13焊劑3配合焊絲焊縫化學元素重量百分比(％)
現(xiàn)取市面上同場合使用焊劑，記為F1與表10中的焊劑3做對比實驗，焊劑3分別配合直徑3.2的含Nb的347焊絲和含Ti的321焊絲在對應(yīng)焊絲上測試其堆焊工藝性能，從表11中可以觀察到，本發(fā)明的提供的焊劑3的堆焊工藝性能要優(yōu)于市面上F1的堆焊工藝性能，其穩(wěn)定性、脫渣性和焊道成型均處于優(yōu)良水平；從表12可以看到焊劑3配合焊絲焊縫金屬的抗拉強度為586MPa，延伸率為35％，經(jīng)硫酸-硫酸銅溶液72小時腐蝕后180°彎曲，實驗結(jié)果表明其無腐蝕傾向，完全無裂紋。從表13可以觀察到焊劑3配合焊絲焊縫化學元素組分穩(wěn)定，具有極佳抗晶間腐蝕能力。
總體來說，本發(fā)明提供的一種奧氏體含Nb/Ti不銹鋼埋弧焊劑，堆焊性能優(yōu)良，其物理性能和化學性能均能滿足含Nb/Ti奧氏體不銹鋼在各種容器、管件的埋弧焊接生產(chǎn)的需求。
以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。