CN1063376C - 高温耐蚀阀门密封面堆焊用焊条 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温耐蚀阀门密封面堆焊用焊条，采用H1Cr13焊芯，其药皮成份为大理石20～24%、电解锰13～17%、碳化硼1～4%、石英砂1～4%、萤石11～15%以及其它一定比例的钼铁粉、硅铬合金、水玻璃等。它克服了以往D547Mo和钴基司太立合金焊材的缺点，具有堆焊工艺简单、抗裂性好、抗腐蚀性强、热稳定性高、安全可靠的优点，可广泛地应用于高温耐蚀阀门密封面的堆焊中。

Description

高温耐蚀阀门密封面堆焊用焊条
本发明属于一种合金焊条，尤其是一种高合金高温耐蚀的手工堆焊用的阀门用焊条。
目前，国内外通常采用钴基司太立(stellite No.6)合金，цh-6，9-6D，D547，D547Mo等焊条做为高温耐蚀阀门密封面堆焊材料。这些材料如钴基司太立合金价格昂贵，每公斤500余元，而且堆焊工艺复杂；又如，цh-6，9-6D，D547，D547Mo等焊条堆焊工艺非常复杂，堆焊层抗裂性不好，满足不了高温耐蚀阀门的使用要求，而且在高温硬度，热稳定性，抗氧化性，抗热疲劳性，抗腐性等性能在存在着一定的缺陷，还需进一步的完善。
本发明的目的就在于提供一种工艺简单、抗裂性好、高温硬度、抗热疲劳和抗腐性好阀门密封面堆焊用焊条。
本发明所称的焊条，其药皮成份包括大理石、萤石、钛白粉、石英砂、钛铁、电解锰、钼铁粉、钨粉、硅铬合金、碳化硼、钒铁、纯碱、水玻璃，其特征在于，该焊条采用H1Cr13焊芯，药皮成份组成为：大理石20～24％、萤石11～15％、钛白粉2～5％、石英砂1～4％、钛铁1～2.7％、电解锰13～17％、钼铁粉7～9.5％、钨粉2～5％、硅铬合金19～23％、碳化硼1～4％、钒铁粉5～8％、纯碱0.2～0.6％、水玻璃为干粉总重量的10～13％。其中优选组成为：大理石21.9％、萤石13.5％、钛白粉3.4％、石英砂2.5％、钛铁1.7％、电解锰15.1％、钼铁粉8.4％、钨粉3.4％、硅铬合金21％、碳化硼2.5％、钒铁粉6.2％、纯碱0.4％。
本发明焊条的堆焊金属经多次反复试验，证明其在高温擦伤、高温硬度、热稳定性、抗氧化性、抗热疲劳性、抗腐性等性能取得的效果是显著的。新的堆焊材料工艺性、抗裂性明显的优于D547Mo和stellite No.6堆焊合金，热稳定试验时，实验条件为加热温度600℃，冷却方式为空冷，加热到600℃进行保温，每隔24小时取出一组：保温24小时，其硬度HRC分别D547Mo为34.3，新材料44.8，96小时，D547Mo25.4，新材料43.2，其试验168小时，D547Mo为33.4，新材料39.8。腐蚀性试验，在沸腾温度下，在H2SO4(10％)溶液中，新材料耐蚀性比堆D547Mo好，在HCl(10％)溶液中，新材料好。在抗裂性实验中，本发明在堆焊时不予热，焊后加盖保温层做缓冷处理，焊后无裂纹。并且该焊条在通径为DN300以上阀门堆焊时予热时300℃，从而大大地改善了劳动条件。本发明可广泛地应用于公称压力PN≤20MPa，温度t≤570℃，酸、碱、盐等较强腐蚀性介质，碳素钢、耐热钢、不锈钢、高温钢的大、中、小型高温耐蚀阀门密封面堆焊。
本发明具有高温耐磨性能好和抗裂好的特点。其机理是：由常温金相及高倍电镜复型形貌检查以及采用电镜和X射线衍射分析结果得知，堆焊层的显微结构是以奥氏为基(r)，含有少量铁素体(a)，第二相为以骨络状和网状共晶硼化物(Fe2B、Cr2B)硬质相的骨络状和网状共晶硼化物分布在晶界，形成耐磨骨架，硼化物比碳化物有较高的硬度和耐磨性，同时硼也是有很强的固熔强化作用，它取代M23C6型碳化物中的部分C，抑制了M23C6碳化物中高温下聚集，而使高温硬度保持不变，堆焊合金中Cr、W、Mo、Si等元素有固溶强化和沉淀强化作用，使该材料有很高的高温耐磨性，这种特性己为试验结果所证实。硼显著改善奥氏体不锈钢的高温性能。同时Mo和W为红硬性元素，它的加入提高了堆焊层的热稳定性和高温硬度。Mo和W等元素的加入有二次硬化效应，使堆焊层有良好的热稳定性。由于该焊条堆焊金属为Cr-Mn-Mo-W-V-B合金，基体是奥氏体组织，含有硬质相，不含马氏体组织；同时由于含Mn量较高，大大提高了脱硫的能力，几百次的化验结果证实，堆焊金属含硫量很低，一般均在0.003％以下，由于药皮原材料都选用纯金属如电解锰、纯钨粉等材料，使堆焊金属的含磷量也很低，一般不超过0.02％，所有这一切促使堆焊金属具有良好的抗裂性。这一点对堆焊生产，对保证高温耐蚀阀门密封面使用性能，意义十分重大。
表一    高温耐蚀阀门堆焊焊条的药皮配方
焊条名称 焊丝牌号 大理石 萤石 钛白粉 石英砂 钛铁粉 电解锰 钼铁粉 钨粉 硅合铬金 碳化硼 钒铁粉 纯碱 水玻璃加入量占干粉％
新型 HlCr13  20～24  11～15  2～5  1～4  1～2．7  13～17  7～9．5  2～5  19～23  1～4  5～8 0．2～0．6 10～13
表二    新型焊条原材料和H1Cr13焊丝成份要求
  原材料名称     成份要求(％) 粒度
    大理石 CaCo3≥92  S≤0．04    P≤0．015 过80目筛
    萤石 CaF2≥92   S≤0．10    P≤0．015 过80目筛
    钛白粉 TiO2≥98   S≤0．012   P≤0．015 过200目筛
    石英粉 SiO2≥97    其它杂质≤3．0 过80目筛
    钛铁粉 n≥20    Cu≤4．0    C≤0．20 过50目筛
    电解锰 Mn≥98    C≤0．10 过50目筛
    钼铁粉 Mo≥60-72 C=0．05-0．15 Si=0．3-0．8 过50目筛
    钨粉 W≥99(工业纯) 过200目筛
  硅铬合金 C≤0．2    Cr=54～60    Si=6～8 过50目筛
    钒铁粉 C=0．2～0．35 Si=1．5-1．8 V=54-57 过50目筛
    纯碱     工业纯(Na2Co3) 过80目筛
碳化硼 B4C≥96    总B≥80游离B=0．05-0．2总C=16-19    游离C=0．5-1．1 过70目筛
水玻璃 SiO2=25-39 Na2O=10-13．5 S≤0．07P≤0．07其余为水，浓度37-40 模数M=2．6～3．0
    HlCr13焊丝 C≤0．12    Mn＜0．06    Si≤0．50Cr=11．5～13．5 S≤0．03 P≤0．03 φ3．2mmφ4．0mmφ5．0mm
备注 φ3．2芯焊条外径模6．5mm，φ4．0芯焊条外径模8．0mm；φ5．0芯焊条外径模10．5mm
表三    焊条堆焊金属成份和硬度范围表
堆焊基体金属     堆焊金属成份(％) 硬度(HRC) 焊层高(mm)
C Si Mn Cr B Mo W V S P
18～8   0.250.40   1.5～2.5   7.0～9.0   14.0～18.0   0.7～1.1   2.5～4.5   1.5～2.8   1.5～2.5 小于0.02 小于0.03 33～40 2-2.5
25钢或WCB   0.250.40   1.5～2.5   7.0～9.0  14.0～18.0   0.7～1.1   2.5～4.0   1.5～2.8   1.5～2.5 小于0.02 小于0.03 33～40 2-2.5
从该发明的药皮配方可知，该配方属于高合金厚药皮碱性焊条。碱性药皮配方焊条均采用高压油压焊条涂料机压涂生产。
实施例：
压制φ4mm焊芯。
按照表二所给的成份要求严格检查原材料成份及粒度，完全合格后，按配方称重(单位Kg)，大理石21.9，萤石13.5，钛白粉3.4，石英砂2.5，钛铁粉1.7，电解锰15.1，钼铁粉8.4，钨粉3.4，硅铬合金21.0，碳化硼2.5，钒铁粉6.2，纯碱0.4，分别称重后，将各种材料都放在秤上称总重量，各单项材料之总重与一次焊药配粉量相同时，才允许干混，干混的原材料在搅拌机中搅拌，力求搅拌均匀，将搅均匀的干粉再加入12Kg水玻璃，继续湿搅拌，湿搅拌时间力求湿粉搅拌均匀。采用φ4mmH1Cr13焊芯，采用φ8.0mm焊条外径模，压涂机的压力根据加入水玻璃的数量及不同质量，在4～10MPa之间选用，本实施例采用5Mpa。压涂后，自然凉干24小时，然后放入300℃烘干窑中烘干，最后将生产好的焊条在WCB工件上堆焊3～4层，在堆焊层3mm处车取化验度料，化验成份在堆焊层3mm高处检查硬度。成份和硬度是验收焊条的主要技术指标，验收合格后即为成品。

Claims (2)

1．一种高温耐蚀阀门密封面堆焊用焊条，药皮成份包括大理石、萤石、钛白粉、石英砂、钛铁、电解锰、钼铁粉、钨粉、硅铬合金、碳化硼、钒铁、纯碱、水玻璃，其特征在于，该焊条采用H1Cr13焊芯，药皮成份组成为：大理石20～24％、萤石11～15％、钛白粉2～5％、石英砂1～4％、钛铁1～2.7％、电解锰13～17％、钼铁粉7～9.5％、钨粉2～5％、硅铬合金19～23％、碳化硼1～4％、钒铁粉5～8％、纯碱0.2～0.6％、水玻璃为干粉总重量的10～13％。
2．按照权利要求1所述的高温而蚀阀门密封面堆焊用焊条，其特征在于所述的药皮组成为：大理石21.9％、萤石13.5％、钛白粉3.4％、石英砂2.5％、钛铁1.7％、电解锰15.1％、钼铁粉8.4％、钨粉3.4％、硅铬合金21％、碳化硼2.5％、钒铁粉6.2％、纯碱0.4％。
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