一種鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種焊接材料。本發(fā)明也涉及一種焊接材料的制備方法。具體地 說(shuō)是一種鎳基ERNiCrMo-4埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛和能源結(jié)構(gòu)的改變，天然氣的重要性及其優(yōu)勢(shì)愈加顯現(xiàn)，加快 天然氣的發(fā)展已勢(shì)在必行。我國(guó)政府從戰(zhàn)略和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的眼光，決定大力開(kāi)發(fā)和運(yùn)用液化 天然氣。目前，已規(guī)劃和正在實(shí)施的項(xiàng)目有：西氣東輸、海南117油氣田的開(kāi)發(fā)和東海地區(qū) 天然氣的探測(cè)及開(kāi)發(fā)，工程包括建立天然氣的液化中轉(zhuǎn)站、液化天然氣（LNG)的運(yùn)輸、建造 大型LNG船舶和大型LNG儲(chǔ)罐。我國(guó)沿海地區(qū)正在計(jì)劃籌建10萬(wàn)m3以上的大型LNG儲(chǔ) 罐。這是一項(xiàng)耗資巨大，技術(shù)難度較高的建設(shè)工程，由于LNG儲(chǔ)罐的工作溫度級(jí)別-196°C， 必須采用9% Ni低溫鋼，9Ni鋼焊接材料熔敷金屬力學(xué)性能指標(biāo)一般包括屈服強(qiáng)度、抗拉 強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和沖擊吸收功，此外還要考慮焊接材料的低溫韌性、焊縫金屬熔化溫度和熱熱 膨脹系數(shù)。9Ni鋼在電弧焊中常用的焊接材料有4種，即W(Ni) =11%的鐵素體型、W(Ni) =13 %和W(Cr) = 16 %的奧氏體不銹鋼型、W(Ni) >60 %的Ni-Cr-Mo系合金和W(Ni)= 40 %的Fe-Ni-Cr系合金。這4種焊接材料在工程上都有應(yīng)用，從塑韌性和熱膨脹兩方面 考慮，Ni-Cr-Mo系和Fe-Ni-Cr系合金都是焊接9Ni鋼最適合的焊材。雖然高Ni合金焊材 將增加成本，但使用高Ni合金焊材時(shí)接頭低溫韌性高、抗冷裂紋性能好，線膨脹系數(shù)與9Ni 鋼接近、不需要進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理，高Ni焊材是解決性能和結(jié)構(gòu)完整性等首要問(wèn) 題的最適合的選擇，現(xiàn)在配套用于9Ni鋼的焊材主要依靠進(jìn)口，目前國(guó)內(nèi)9Ni鋼焊接采用 ERNiCrMo-4焊絲配SMC的INC0FLUX 9、林肯的P2000或伯樂(lè)的MARATHON 104焊劑焊接，目 前國(guó)內(nèi)暫無(wú) ERNiCrMo-4焊絲配套燒結(jié)焊劑的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種可與ERNiCrMo-4埋弧焊絲配套使用，適用于交直流 兩用的平焊和橫焊，綜合力學(xué)性能優(yōu)良的鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑。本發(fā)明的目的還 在于提供一種鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑的制備方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 本發(fā)明的鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑各組分的重量比組成為CaF2:25_40%、 BaF2:3-15%、SiO2:5-25%、Al2O3:20-40%、CaO: 5-22%和水玻璃：20-30%。
[0006] 本發(fā)明的鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑的組分還可以包括不超過(guò)7%的合金劑。 所述的水玻璃為模數(shù)為2. 6、K:Na = 1:1的鉀鈉水玻璃。
[0007] 各組分的優(yōu)選重量比組成為 CaF2:30-40 %、SiO 2:8-16 %、Al2O3:25-35 %。
[0008] 本發(fā)明的鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑的制備方法為：按照重量比組成為CaF2: 25-40%、BaF2:3-15%、SiO2:5-25%、Al2O 3:20-40%和 CaO:5-22% 的比例將各組分混合均 勻后，加入20-30%模數(shù)為2. 6的鉀鈉水玻璃，K:Na = 1:1，經(jīng)過(guò)200±20°C低溫烘干Ih后 再經(jīng)過(guò)780±30°C高溫?zé)Y(jié)lh，過(guò)篩后隨爐冷卻，制成成品焊劑。
[0009] 本發(fā)明提供了一種配合ERNiCrMo-4焊絲焊接9Ni鋼的燒結(jié)焊劑，可用于LNG儲(chǔ)罐 的焊接，適用于交直流兩用的平焊和橫焊，并且各項(xiàng)力學(xué)性能和工藝性能均達(dá)到使用要求。
[0010] 本發(fā)明的鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑主要由CaF2、BaF2、Si0 2、Al203、Ca0及合金 劑制成。BaF2、CaF2、A1203等為主要造渣礦物質(zhì)，同時(shí)加入了改善脫渣性的物質(zhì)Si02、Ca0 及其它合金等，加入了用于調(diào)節(jié)焊縫金屬機(jī)械性能的合金，Mn等。本發(fā)明所涉及的焊劑為 低氫型堿性埋弧型燒結(jié)焊劑。以氟化物和硅酸鹽為主，同時(shí)加入了少量的合金。
[0011] I. CaF2:主要作用是起到造渣、脫硫作用。同時(shí)CaF2過(guò)低，焊劑脫渣性能下降，熔渣 粘度增大，成型不良，搭接過(guò)程中出現(xiàn)咬邊現(xiàn)象，CaF2S高降低焊縫金屬成型，電弧形式不 明顯和不穩(wěn)定，為此要合理控制在CaF2:25-40%
[0012] 2. 3102:主要作用是脫渣，改善工藝性能，但是含量過(guò)多的時(shí)候，使氧化性增強(qiáng)，加 大堆焊層合金元素的燒損，降低堆焊金屬的力學(xué)性能和腐蝕性能，同時(shí)過(guò)多的SiO2也將會(huì) 導(dǎo)致焊縫金屬增硅，為此3102優(yōu)選含量控制在8-16%。
[0013] 3. Al2O3:主要作用是脫渣，屬于中性氧化物，提高熔渣的堿度，但是Al2O 3熔點(diǎn)較 高，加入過(guò)高，提高熔渣凝固溫度，抑制渣的流動(dòng)性，加入量超過(guò)40%時(shí)候，會(huì)使焊道成型變 差，脫渣困難。當(dāng)含量過(guò)低時(shí)，熔渣的熔點(diǎn)和粘度較低，覆蓋性較差，焊道波紋較粗。
[0014] 4. CaO:主要作用是造渣，改善焊縫成形，防止咬邊，對(duì)脫渣有一定的好處，對(duì)防止 飛濺有一定好處，同時(shí)CaO具有脫S的作用，可以改善鎳基堆焊金屬的純凈度，但含量過(guò)高 會(huì)影響焊縫成型，脫渣困難。
[0015] 5. BaF2:主要作用是改善焊縫成型，穩(wěn)定電弧的作用。
[0016] 合金劑：主要作用是脫氧和補(bǔ)充合金燒損，同時(shí)加入一定量的合金為了降低鎳基 裂紋敏感性，改善金屬的力學(xué)性能。
[0017] 本發(fā)明的鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑的主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：
[0018] (1)焊接工藝性能優(yōu)良，焊接時(shí)電弧穩(wěn)定，渣殼自動(dòng)翹起容易脫落、無(wú)粘渣現(xiàn)象。
[0019] (2)焊縫成型美觀，表面光亮無(wú)氧化色。
[0020] (3)可與ERNiCrMo-4埋弧焊絲配套使用，適用于交直流兩用的平焊和橫焊，綜合 力學(xué)性能優(yōu)良。
[0021] (4)可與ERNiCrMo-4埋弧焊絲配套使用，熔敷金屬化學(xué)成分易于控制，抗晶間腐 蝕性能優(yōu)良。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面舉例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0023] 按照表1所給出的焊劑成分，將CaF2、BaF2、Si0 2、A1203、CaO和合金劑混合均勻 后，加入模數(shù)為2.6的鉀鈉水玻璃，1(:似=1:1，經(jīng)過(guò)200±20°(：低溫烘干111后再經(jīng)過(guò) 780±30°C高溫?zé)Y(jié)lh，過(guò)篩后隨爐冷卻，制成成品焊劑，焊劑顆粒度一般要求10-60目。
[0024] 采用ERNiCrMo-4焊絲配合本發(fā)明燒結(jié)焊劑進(jìn)行試驗(yàn)熔敷金屬化學(xué)成分和力學(xué)性 能分別列于表2和表3。
[0025] 表1焊劑成分具體配比
[0026]
[0027] 表2熔敷金屬化學(xué)成分
[0029] 表3熔敷金屬力學(xué)性能
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑，其特征是：各組分的重量比組成為CaF2: 25-40 %、BaF2:3-15 %、SiO2:5-25 %、Al2O3:20-40 %、CaO: 5-22 %和水玻璃：20-30 %。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑，其特征是：還包括不超過(guò)7% 的合金劑。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑，其特征是：所述的水玻 璃為模數(shù)為2. 6、K:Na= 1:1的鉀鈉水玻璃。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑，其特征是：CaF2為 30-40 %、SiO2S8-16%、Al203為 25-35 %。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑，其特征是：CaF2S30-40%、 SiO2S8-16%、Al203為 25-35 %。6. -種鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑的制備方法，其特征是：按照重量比組成為CaF2: 25-40%、BaF2:3-15%、SiO2:5-25%、Al2O3:20-40%和CaO:5-22% 的比例將各組分混合均 勻后，加入20-30%模數(shù)為2. 6的鉀鈉水玻璃，K:Na= 1:1，經(jīng)過(guò)200±20°C低溫烘干Ih后 再經(jīng)過(guò)780±30°C高溫?zé)Y(jié)lh，過(guò)篩后隨爐冷卻，制成成品焊劑。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及的是一種鎳基埋弧焊絲配套用燒結(jié)焊劑及制備方法。按照重量比為CaF2：25-40％、BaF2:3-15％、SiO2:5-25％、Al2O3:20-40％和CaO:5-22％的比例將各組分混合后，加入20-30％模數(shù)為2.6的鉀鈉水玻璃，K:Na＝1:1，經(jīng)過(guò)200±20℃低溫烘干1h后再經(jīng)過(guò)780±30℃高溫?zé)Y(jié)1h，過(guò)篩后隨爐冷卻，制成成品焊劑。本燒結(jié)焊劑與ERNiCrMo-4埋弧焊絲配套使用，焊接工藝性能優(yōu)良，焊接時(shí)電弧穩(wěn)定，渣殼自動(dòng)翹起容易脫落、無(wú)粘渣現(xiàn)象。焊縫成型美觀，表面光亮無(wú)氧化色。適用于交直流兩用的平焊和橫焊，綜合力學(xué)性能優(yōu)良。熔敷金屬化學(xué)成分易于控制，抗晶間腐蝕性能優(yōu)良。
【IPC分類(lèi)】B23K35/362, B23K35/40
【公開(kāi)號(hào)】CN105215577
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510607741
【發(fā)明人】徐鍇, 陳佩寅, 陳波, 魏濤, 馮偉, 胡曉波, 張學(xué)剛, 陳燕, 孫婷婷, 王慶江
【申請(qǐng)人】機(jī)械科學(xué)研究院哈爾濱焊接研究所, 哈爾濱威爾焊接有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年9月22日