CN101168222A - 不锈钢焊接保护剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种不锈钢焊接背面防氧化的保护剂材料，主要适用于含镍量小于25％的不锈钢及其他钢种的焊接，其组成为：主料：按质量百分比由以下组分组成的粒径为10μm～20μm的粉末，NaF15％～20％、Al粉30％～40％、CaCO₃35％～40％、锰粉10％～15％，上述组分之和为100％；粘结剂和稀释剂，主料与粘结剂的质量比为5～8∶1。将本发明保护剂材料涂敷在不锈钢背面，焊接时能防止氧化、气孔以及氧化物夹杂，保护焊缝，解决含镍量小于25％的不锈钢及其它钢种焊接时的背面氧化问题。

Description

不锈钢焊接保护剂

技术领域

本发明涉及一种焊接防氧化保护剂材料，主要适用于含镍量小于25％的不锈钢及其它钢种的焊接。

背景技术

在油田、化工以及其它工业领域中，含镍钢种的应用越来越普遍，与之相应的不锈钢的焊接问题也越来越受到重视。为保证不锈钢的焊接质量，一般都采用氩弧焊打底的焊接方法，但是焊缝背面的氧化问题难于解决。不少研究者曾采用管道背面充氩气保护的方法进行不锈钢的焊接，但是该方法要消耗大量的氩气，势必造成工程成本的增加。如何防止镍合金、不锈钢和Ni-Mo耐热钢焊接过程中的焊缝背面氧化、氧化物夹杂和气孔及其引起的一系列问题，目前国内研究还是空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种不锈钢焊接保护剂，适用于含镍量小于25％的不锈钢及其它钢种焊接防氧化保护，解决了不锈钢及其它含镍钢种焊接时的背面氧化、氧化物夹杂和气孔问题，有利于这类钢种形成均匀美观的焊缝和实现单面焊双面成型。

本发明所采用的技术方案是，不锈钢焊接保护剂，其组成为：

主料：按质量百分比由以下组分组成的粒径为10μm～20μm的粉末，NaF 15％～20％、Al粉30％～40％、CaCO₃ 35％～40％、锰粉10％～15％，上述组分之和为100％；

粘结剂：选自粘土、高岭土或澎润土；

稀释剂：选自酒精或丙酮，

其中主料与粘结剂的质量比为5～8∶1。

为防止含镍钢种焊接时背面氧化问题，本发明的焊接保护剂一方面从渣保护出发，在焊缝背面形成保护膜，隔绝焊缝表面与空气的接触；另外一方面用非活性气体保护的方法，降低焊缝周围氧的分压，减少焊缝背面氧化物夹杂。

为防止单面焊双面成型焊缝背面的氢气孔问题，保护剂中加入与氢相结合元素，降低游离氢的含量；采用降低氮分压和隔绝空气的方法，防止单面焊双面成型焊缝背面的氮气孔问题。

对于焊接时已被氧化的元素，采用置换去氧的方法，将氧化产物以渣的形式逸出，净化焊缝。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

本发明的不锈钢焊接保护剂，按质量百分比分别取15％～20％的NaF、30％～40％的Al粉、35％～40％的CaCO₃、10％～15％的锰粉，混合磨成粒径为10μm～20μm的粉末，作为主料，然后按上述主料与粘结剂5～8∶1的质量比添加粘结剂，粘结剂可选用粘土、高岭土或澎润土，最后用酒精或丙酮稀释成粘稠状，使用时涂覆在不锈钢背面，再进行焊接。

本发明的保护剂中NaF控制在15％～20％。NaF能提高焊接保护剂的碱度，材料中的F元素能与[H]反应生存HF，有利于氢的逸出，防止氢气孔的产生。

保护剂中铝粉控制在30％～40％。铝粉的熔点低(700℃左右)，并且在高温条件下容易形成致密氧化膜，阻止氧的浸入。此外，在焊缝熔池周围，其氧化产物Al₂O₃能形成熔渣，对焊透的液态金属能起到保护作用。

保护剂中CaCO₃控制在35％～40％。CaCO₃作为组分加入保护剂，在高温下容易分解，其分解温度为800℃左右，生存的CO₂气体能降低焊缝区的氧分压和氮分压，防止气孔的产生。

保护剂中锰粉控制在10％～15％。锰与氧元素有较强的结合能力，在焊接冶金过程中，焊透金属液中会存在Fe的氧化及其它氧化物夹杂，添加少量的Mn可以置换出焊缝中的氧元素，MnO形成渣溢出，改善焊缝纯净度。

实施例1

按质量百分比称取主料NaF 15％、Al粉35％、CaCO₃ 40％、锰粉10％，磨成粒径为10μm～20μm的混合粉末，采用该组分粉末+澎润土(主料与澎润土质量比为5∶1)混合并用酒精稀释，将该保护剂材料涂敷在5mm厚A304不锈钢背面，采用手弧焊方法焊接。焊接电压为35V，电流为150A，焊接速度为26m/h。

实施例2

按质量百分比称取主料NaF 16％、Al粉34％、CaCO₃ 39％、锰粉11％，磨成粒径为10μm～20μm的混合粉末，采用该组分粉末+粘土(主料与粘土质量比为8∶1)混合并用酒精稀释，将该保护剂材料涂敷在5mm厚A304不锈钢背面，采用手弧焊方法焊接。实施工艺同实例1。

实施例3

按质量百分比称取主料NaF 17％、Al粉33％、CaCO₃ 38％、锰粉12％，磨成粒径为10μm～20μm的混合粉末，采用该组分粉末+高岭土(主料与高岭土质量比为6∶1)混合并用丙酮稀释，将该保护剂材料涂敷在5mm厚A304不锈钢背面，采用手弧焊方法焊接。实施工艺同实例1。

实施例4

按质量百分比称取主料NaF 18％、Al粉33％、CaCO₃ 38％、锰粉11％，磨成粒径为10μm～20μm的混合粉末，采用该组分超细粉末+澎润土(主料与澎润土质量比为7∶1)混合并用丙酮稀释，将该保护剂材料涂敷在5mm厚A304不锈钢背面，采用手弧焊方法焊接。实施工艺同实例1。

实施例5

按质量百分比称取主料NaF 15％、Al粉40％、CaCO₃ 35％、锰粉10％，磨成粒径为10μm～20μm的混合粉末，采用该组分超细粉末+高岭土(主料与高岭土质量比为6∶1)混合，并用酒精稀释，将该保护剂材料涂敷在5mm厚A304不锈钢背面，采用手弧焊方法焊接。实施工艺同实例1。

实施例6

按质量百分比称取主料NaF 20％、Al粉30％、CaCO₃ 35％、锰粉15％，磨成粒径为10μm～20μm的混合粉末，采用该组分超细粉末+粘土(主料与粘土质量比为8∶1)混合并用丙酮稀释，将该保护剂材料涂敷在5mm厚A304不锈钢背面，采用手弧焊方法焊接。实施工艺同实例1。

涂敷了本发明的焊接防氧化保护剂材料后，焊缝背面的氧化面积明显减小，成型美观，且无气孔和夹杂问题。

Claims (1)

1.不锈钢焊接保护剂，其组成为：

主料：按质量百分比由以下组分组成的粒径为10μm～20μm的粉末，NaF 15％～20％、Al粉30％～40％、CaCO₃ 35％～40％、锰粉10％～15％，上述组分之和为100％；

粘结剂：选自粘土、高岭土或澎润土；

稀释剂：选自酒精或丙酮，

其中主料与粘结剂的质量比为5～8∶1。