CN102069325A

CN102069325A - 奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂

Info

Publication number: CN102069325A
Application number: CN 201010614842
Authority: CN
Inventors: 谢翔; 包晔峰; 杨可; 蒋永锋; 张志玺
Original assignee: Changzhou Campus of Hohai University
Current assignee: Changzhou Campus of Hohai University
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-05-25

Abstract

本发明所公开的是一种奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂，以其组分及各组分的重量百分含量为CaF₂52~68%，MgO10~20%，SiO₂10~25%，Al₂O₃10~25%为主要特征，具有组分结构合理，制备成本较低，堆焊工艺性能较好等特点。

Description

奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂

技术领域

本发明涉及一种奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂，属于焊接材料技术，所述烧结焊剂广泛应用于化工、石油化工和核工业等领域奥氏体不锈钢带极电渣堆焊作业。

背景技术

所述奥氏体不锈钢带极电渣堆焊技术，是在母材表面的焊接部位，堆敷颗粒状所述烧结焊剂，以奥氏体不锈钢带为电极，实施在母材表面堆焊奥氏体不锈钢的一种电渣堆焊技术。

本发明所涉及的是一种奥氏体不锈钢带极电渣堆焊，它不包括铁素体不锈钢和马氏体不锈钢的堆焊。

在已有工业技术领域，常采用堆焊技术在轧辊、化工压力容器和核容器等表面或其内壁面，熔敷不锈钢耐蚀层进行表面改性，增强其耐压、耐腐蚀能力，延长其使用寿命。

所述带极电渣堆焊技术，由于具有熔深浅，熔敷率高，稀释率低和焊缝成形好等优点，因而近年来在工业上得到广泛应用。

然而，影响所述带极电渣堆焊技术推广的主要因素是烧结焊剂。而烧结焊剂的焊接工艺性及要求其耗电量少、成本低、环保和能渗和合金等性能，是所述烧结焊剂能否适用于奥氏体不锈钢带极电渣堆焊的前置条件。

中国专利公开号CN1093311A和CN101229609A专利申请，所分别公开的“带极电渣堆焊焊剂”和“电渣堆焊用焊剂”，两者在其所采用的氟碱性渣系中的氟化物，前者是CaF₂、MgF₂和Na₃AlF₆，而后者是CaF₂、MgF₂和AlF₃；而且在上述两项专利申请中，还分别含有Mg、Mn及Cr的氧化物和Ca及Mg的氧化物。由以上所公开的2项专利申请可以明了，不但两者由于所含有的组分比较多，而其制备成本高；由于其焊剂中有多种氟化物，而其所形成的熔渣粘度低，影响堆焊的工艺成形性；由于其焊剂中含有多种金属氧化物（包括SiO₂、Al₂O₃、MgO、CaO、Cr₂O₃、MnO等），而其对母材会造成被氧化和含金元素被烧损的问题，同时也有可能改变奥氏体不锈钢耐氧化、耐腐蚀的性能。

发明内容

本发明旨在提供一种组分结构合理，制备成本较低，堆焊工艺性能较好的奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂，以克服已有技术的不足。

本发明实现其目的的技术构想：一是通过优化组合，尽可能减少其所含有的组分，以降低成本，方便制备；二是采用来源丰富、导电性能较好的CaF₂，作为所述烧结焊剂中的氟碱性渣系中的氟化物，以提高所述堆焊的工艺性；三是优选各组分的重量百分含量，以实现耗电量少、成本低，环保和渗合金等目的，为奥氏体不锈钢带极电渣堆焊，提供性能良好的烧结焊剂，从而实现本发明的目的。

有鉴于上述技术构想，本发明实现其目的的技术方案是：

一种奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂，其创新点在于，所述烧结焊剂的组分及各组分的重量百分含量是：

CaF₂ 52~68%；

MgO 10~20%；

SiO₂ 10~25%；

Al₂O₃ 10~25%。

由以上所给出的技术方案可以明了，本发明采用氟碱型渣系CaF₂—MgO—SiO₂—Al₂O₃，其中：

CaF₂主要作为造渣剂和导电成分。随着CaF₂含量增多，熔渣的导电性增强，电流很容易通过浅层熔渣，并产生足够的热量熔化不锈钢焊带、焊剂和少量母材。本发明实验结果提示，焊剂中CaF₂的含量应该高于50%。但过多的CaF₂会降低熔渣的粘度，而影响堆焊成形工艺性。

Al₂O₃是一种玻璃造渣材料。适量加入可使堆焊层表面鱼鳞纹细腻，所述烧结焊剂的烧结成形性能也相应提高。另一面，在含有CaF₂的绕结焊剂中加入Al₂O₃，可提高其脱硫效果。

SiO₂主要用于造渣。由于从高温冷却至低温，SiO₂经历4个相变过程，晶格的改变伴有体积的变化，故其含量较多时有利于脱渣，但过多的SiO₂会使熔渣的氧化性增强，易烧损合金元素，同时还会导致焊缝合金增硅。

MgO是一种良好的造渣材料，可提高熔渣的碱度，增强熔渣的透气性和表面张力，改善焊缝成形性能。

根据以上所述本发明氟碱型渣系CaF₂—MgO—SiO₂—Al₂O₃中各组分的性能和作用，经过反复多次试验，所优选的各组分的重量百分含量是最佳的组合方案。从而实现了本发明的目的。

为了进一步降低本发明的制备成本和便于所述组分原料的采集和保管，本发明还主张，所述烧结焊剂中的CaF₂是以萤石的形式加入的，所加入的萤石的重量百分含量是58~78%；所述的MgO是以镁砂的形式加入的，所加入的镁砂的重量百分含量是15~30%；所述的SiO₂和Al₂O₃是以粘土和铝矾土的形式加入的，所加入的粘土的重量百分含量是15~35%，所加入的铝矾土的重量百分含量是15~35%。

本发明所述烧结焊剂，是将所述CaF₂（或萤石）、MgO（或镁砂）、SiO₂（或粘土和铝矾土）、和Al₂O₃（或粘土和铝矾土），按其重量百分含量配比混合后，经造粒和由电炉加热烧结而成。本发明主张所述绕结温度为500~800℃，并予以密封包装。

上述技术方案得以实施后，本发明所具有的组分结构合理，制备成本低，堆焊工艺性能较好等特点，是十分明显的。

具体实施方式

以下通过3个典型具体实施方式的描述，对本发明作进一步说明。

具体实施方式之一：

一种奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂，其所含组分及各组分的重量百分含量是，CaF₂ 56%，MgO 16% ，Al₂O₃ 15%，SiO₂ 13%。

该烧结焊剂在板厚为10mm的Q235钢板上施焊，其堆焊工艺参数是，电压为25~30V，电流为350~400A，焊接速度为4~10m/h。干伸长为20~25mm。其堆焊渣池稳定性一般，脱渣性较差，焊缝成形良好。其堆焊合金的化学成份（%）为，C 0.034，Mn 1.130，Si 0.666，Cr 16.42，Ni 7.632，Fe 73.56，其余为不可避免的杂质。

具体实施方式之二：

一种奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂，所含组分及各组分的重量百分含量是，CaF₂ 60%，MgO 14% ，Al₂O₃ 12%，SiO₂ 14%。

该烧结焊剂在板厚为10mm的Q235钢板上施焊，其堆焊工艺参数是，电压为25~30V，电流为35~400A，焊接速度为40~10m/h，干伸长为20~25mm。其堆焊渣池稳定性好，脱渣性好，焊缝成形好。其堆焊合金的化学成份（%）为，C 0.029，Mn 0.643，Si 0.595，Cr 17.53，Ni 7.90，Fe 72.73，其余为不可避免的杂质。

具体实施方式之三：

一种奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂，其所含组分的重量百分含量是：CaF₂ 65%，MgO 12% ，Al₂O₃ 10%，SiO₂ 13%。

该烧结焊剂在板厚为10mm的Q235钢板上施焊，其堆焊工艺参数如同具体实施方式之一或之二。其堆焊渣池稳定性好，脱渣性一般，焊缝成形性较差。其堆焊合金的化学成份（%）为，C 0.039，Mn 0.932，Si 0.632，Cr 16.39，Ni 7.618，Fe 73.64，其余为不可避免的杂质。

由以上所给出的3个具体实施方式可以明了，本发明3个具体实施方式，虽均实现了其所要实现的目的，但就三者的堆焊工艺性能相对比，具体实施方式之二的工艺性能最佳，所得到的堆焊合金中的合金元素烧损量最小。

当本发明采用所述萤石、镁砂、铝矾土和粘土作为加入形式时，应当预先了解其所含CaF₂、MgO、Al₂O₃和SiO₂的重量百分含量，然后通过计算其实际的加入量，使之符合本发明的各组分重量百分含量。

本发明的制备过程比较简易，只要通过称重配比，再经过充分搅拌均匀并经造粒、筛选后，置入电加热炉内在500~800℃温度条件下保温1~2h，即可获得颗粒状的所述烧结焊剂。事实上有些粉末状（微细颗粒状）的烧结焊剂存在，对其实施应用也是可以的。

本发明在母材Q235钢板表面实施奥氏体不锈钢带极电渣堆焊的效果是很好的。

Claims

1.一种奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂，其特征在于，所述烧结焊剂的组分及各组分的重量百分含量是：

CaF₂ 52~68%；

MgO 10~20%；

SiO₂ 10~25%；

Al₂O₃ 10~25%。

2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂，其特征在于，所述烧结焊剂中的CaF₂是以萤石的形式加入的，所加入的萤石的重量百分含量是58~78%；所述的MgO是以镁砂的形式加入的，所加入的镁砂的重量百分含量是15~30%；所述的SiO₂和Al₂O₃是以粘土和铝矾土的形式加入的，所加入的粘土的重量百分含量是15~35%，所加入的铝矾土的重量百分含量是15~35%。

3.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂，其特征在于，所述烧结焊剂的烧结温度为500~800℃。