專利名稱:高堿度燒結(jié)焊劑的制作方法
本發(fā)明屬于焊接材料。主要適用于低合金高強度鋼的焊接，特別是厚壁壓力容器的焊接。
象石油煉制工業(yè)中熱壁加氫反應器之類的厚壁容器，長期在高溫、高壓、臨氫條件下工作，因此，除要求容器的材質(zhì)(包括焊縫)具有高的強度和良好的韌性外，還需具有抗氫脆，抗回火脆化，抗長時間熱焊效脆化以及消除應力熱處理脆化的能力。這樣，容器材質(zhì)就必須具有較低含量的氫、氧、硫、磷和硅等。對于焊縫來說，除了焊絲滿足以上要求外，更主要的是在焊接過程中保證焊縫具有低氫、低氧，并且不增硅，不回磷。這樣，不但對基體金屬，而且對焊絲和焊劑都有更高的技術(shù)要求。
目前，國內(nèi)外在焊接厚壁容器用低合金高強度鋼時，通常采用的焊劑有三種，即熔煉型焊劑、陶瓷焊劑和燒結(jié)焊劑。熔煉焊劑的含氫量和氧量均高，且焊縫金屬的韌性差;陶質(zhì)焊劑的吸潮性大，顆粒強度低，易于粉化，含氫量也不穩(wěn)定。故七十年代以來，國際上相繼出現(xiàn)了多種燒結(jié)焊劑，即高堿度燒結(jié)焊劑。如昭58-77790，是焊接高強度鋼的燒結(jié)焊劑，它具有優(yōu)良的綜合機械性能和耐吸潮性能。該焊劑為了獲得極低的擴散氫含量，將燒結(jié)溫度嚴格地限制在500～570℃范圍內(nèi)，并認為低于500℃或高于570℃的燒結(jié)溫度，都將導致擴散氫急激增加。
本發(fā)明的目的在于提供一種新的超低氫型高堿度燒結(jié)焊劑。采用該焊劑焊接低合金高強度鋼等時，不僅能保證焊縫金屬擴散氫含量低于24毫升/100克(IIW-ISO3690水銀法測定)，氧含量低于250PPm，而且焊縫金屬不增硅，不回磷，使焊縫金屬既有較高的強度和良好的韌性，又有較好的抗回火脆性和滿意的工藝性能;并且能用于厚壁窄坡口埋弧焊。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用了如下解決措施(1)在焊劑化學成分上，一是采用了高堿度的BaO-MgO-CaF-Al2O3型渣系。BaCO3分解成BaO+CO2，CO2可降低電弧氣氛中的氫分壓，有助于降低焊縫金屬中的〔H〕含量，CaF2亦與水蒸汽及氫直接反應而去氫;二是通過加入Na3AlF6等，可進一步降低焊縫金屬的擴散氫含量，達到超低氫的結(jié)果。同時，通過原材料的選擇和控制渣系堿度，使焊縫金屬的Si、S、P含量控制在最低限度;另外，考慮到焊接工藝性能，加入少量SiO2，并通過控制中性低磷氧化物和低硫Al2O3的含量來調(diào)整渣的粘度。
(2)在焊劑的生產(chǎn)工藝上，采用650～900℃的高溫燒結(jié)，大大提高了焊劑的顆粒強度和致密性，使焊劑具有極低的含水量及低的吸潮性，保證焊縫金屬極低的擴散氫含量和低的含氧量。
根據(jù)上述意旨，本發(fā)明焊劑的具體化學成分(重量%)如下18～21%BaCO3，24～30%MgO，8～12%Al2O3，20～25%CaF2，8～12%SiO2，5～15%燒結(jié)劑。燒結(jié)劑由Na3AlF6、Li2O、CaO、K2O、Na2O中包括Na3AlF6和Li2O在內(nèi)的兩種或兩種以上。
本發(fā)明的生產(chǎn)工藝如下原料粉碎后，30目過篩，以去除粉料中的夾雜物;按成分配比配料后，將干粉混合，并加水玻璃濕潤調(diào)和;在荸薺式或直式滾筒里造粒，過篩;具有一定粒度的坯料在低溫下進行烘焙，保證造粒后的焊劑不粘結(jié);最后焊劑經(jīng)650～900℃高溫燒結(jié)成型。
采用本發(fā)明超低氫高堿度燒結(jié)焊劑與相應的焊絲相匹配，焊接低合金高強度鋼時，其焊縫金屬不僅具有與母材相對應的高的強度和良好的韌性，而且氫含量可降低到2.4毫升/100克(IIW-ISO3990水銀法測定)以下，氧含量降低到250PPm以下，焊縫金屬中的Si和P較母材和焊絲中的Si、P含量還有所下降。從而保證焊縫金屬具有良好的綜合性能，特別是具有良好的抗氫脆、抗回火脆性和抗長期時效處理而引起脆化的性能。焊劑的堿度達到3.0～3.2。
本發(fā)明還具有優(yōu)異的焊接工藝性能，有優(yōu)良的熱脫渣性，在平的鋼板上堆焊4層，層溫在250～350℃之間，焊渣能夠平整去除。對不同鋼種不同板厚的鋼板進行窄坡口焊接時，能滿足厚壁容器窄坡口埋弧焊的工藝要求，具有深坡口脫渣容易，渣的流動性適宜，熔渣易破碎，焊縫呈凹形等特點。
實施例按照本發(fā)明所設計的成分配比，配制和生產(chǎn)了兩組超低氫高堿度燒結(jié)焊劑，其具體化學成分如表1中的A、B組。采用A、B組焊劑與相應的兩組焊絲(焊絲成分如表2中A、B組所示)相匹配，對壁厚為152mm的2 1/4 Cr-1Mo鍛鋼和厚壁為200mm的A508-3鋼進行了焊接。坡口型式為變截面窄坡口;焊接線能量控制在22～28KJ/cm之間;焊后消除應力熱處理，其回火參數(shù)分別為Tp＝20.56和Tp＝19.0，最終測量了焊縫金屬的化學成分(如表3中的A、B組)和機械性能(如表4中的A、B組)。
為了比較，在表1、表2、表3和表4中分別列入了昭59212191和昭5689396相應的焊劑化學成分、所采用的焊絲成分、焊縫金屬的化學成分和機械性能。
表1 實施例與對比文獻的焊劑化學成分(重量%)
續(xù)表1
表2 實施例和對比文獻相應焊絲的化學成分(重量%)
表3 實施例和對比文獻相應的焊縫金屬化學成分(重量%)
表4 實施例和對比文獻焊縫金屬的機械性能
由上述實施例中所測試的各類指標和性能看出，采用本發(fā)明焊劑施焊低合金高強度鋼，所得的焊縫金屬，不僅氫、氧含量低;其Si、P、S含量，焊縫金屬與焊絲相比，不增加或有所下降。
實施例A、B焊縫金屬的擴散氫〔H〕含量分別為2.25和2.40毫升/100克(IIW-ISO3690水銀法測定)。
權(quán)利要求
1.一種采用燒結(jié)成型的高堿度燒結(jié)焊劑的制造方法，其特征在于采用650～900℃高溫燒結(jié)成型。
2.一種采用權(quán)利要求
1所述的制造方法生產(chǎn)的高堿度燒結(jié)焊劑，其特征在于焊劑的化學成分(重量%)為18～21%BaCO3，24～30%MgO，8～12%Al2O3，20～25%CaF2，8～12%SiO2，5～15%燒結(jié)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的焊劑，其特征在于燒結(jié)劑由Na3AlF6、Li2O、CaO、K2O、Na2O中包括Na3AlF6和Li2O在內(nèi)的兩種或兩種以上。
專利摘要
本發(fā)明系高堿度燒結(jié)焊劑。主要適用于低合金高強度鋼的焊接，特別是厚壁容器用鋼的焊接。本發(fā)明采用BaO-MgO-CaF
文檔編號B23K35/362GK87102741SQ87102741
公開日1988年6月8日 申請日期1987年4月16日
發(fā)明者呂生, 陳茂林, 梁東圖, 孫永令, 尹愛媚, 趙玉華 申請人:自貢市中國電焊條廠, 冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan