CN106392379A - 一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂包括化学组分：CaF2、AL2O3、SiO2、CaO、Nb2O5、Na2O和K2O，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂通过所述化学组分在650℃‑850℃烧结制备；通过调控化学组分：CaF2、AL2O3、SiO2、CaO、Nb2O5、Na2O和K2O的重量百分比，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂具有优良的堆焊工艺性能，在焊接过程中脱渣容易，焊道成型美观，焊缝杂质含量低，具有极佳的抗晶间腐蚀能力；其可广泛应用于含Nb/Ti奥氏体不锈钢在各种容器、管件的埋弧焊接使用。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料领域，具体涉及一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂。
背景技术
不锈钢在20世纪50年代进入工业化的生产时代，在本世纪初全球不锈钢粗钢产量已达到3000万吨/年，不锈钢因其耐腐蚀、耐高温、耐低温的特性被广泛使用于人们生活的各个领域。在工业领域中如石化行业，核电行业、造船、海洋工程等亦有着广泛的应用，发挥着巨大的作用。
在工业领域中多数使用Cr-Ni系的奥氏体不锈钢，Cr是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含Cr量达到12％左右时，Cr与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜，可阻止钢基体的进一步腐蚀；Ni是稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素，可以显著提高不锈钢的低温冲击韧性，Ni还提高奥氏体不锈钢的高温抗氧化性能。一般的Cr-Ni奥氏体不锈钢仅用于要求不锈性和耐氧化性介质的使用条件下，因Cr-Ni奥氏体不锈钢在450℃～800℃温度区间加热，常发生沿晶界的腐蚀破坏，称为晶间腐蚀。一般认为，晶间腐蚀是碳从饱和的奥氏体以Cr23C6形态析出，造成晶界处奥氏体贫Cr所致。防止晶界贫Cr是防止晶间腐蚀的有效方法。如将各种元素按与碳的亲和力大小排列，顺序为：Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn。Ti和Nb与C的亲和力比Cr大，把它们加入钢中后，C优先与它们结合生成TiC和CHNb，这样就避免了析出Cr23C6而造成晶界贫Cr，从而有效防止晶间腐蚀。
埋弧焊接因其高效、焊接质量稳定、焊道成型美观、污染小等优点目前被广泛应用在各设备生产企业，尤其不锈钢的焊接，对焊后表面要求更高，希望焊道美观且不能有飞溅，所以不锈钢中厚板的焊接时往往采用埋弧焊接填充及盖面。但添加了Ti和Nb的不锈钢在焊接过程中，往往有焊接作业性恶化，脱渣困难，有多量残渣等缺陷，影响了焊道表面质量，也给焊接现场施工带来诸多不便。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种堆焊工艺性能优良，脱渣容易，焊道成型美观，焊缝杂质含量低，有极佳的抗晶间腐蚀能力的奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，其特征在于，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂包括化学组分：CaF2、AL2O3、SiO2、CaO、Nb2O5、Na2O和K2O，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂通过所述化学组分在650℃-850℃烧结制备。
本发明的有益效果是：通过调控化学组分：CaF2、AL2O3、SiO2、CaO、Nb2O5、Na2O和K2O的重量百分比，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂通过所述化学组分在650℃-850℃烧结制备，其具有优良的堆焊工艺性能，脱渣容易，焊道成型美观，焊缝杂质含量低，具有极佳的抗晶间腐蚀能力，其可广泛应用于含Nb/Ti奥氏体不锈钢在各种容器、管件的埋弧焊接使用。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下改进：
作为优选方案，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂的粒度尺寸为8目-60目。
采用上述优选的方案，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂的粒度尺寸可以满足含Nb/Ti奥氏体不锈钢在各种容器、管件的埋弧焊接生产的需求。
作为优选方案，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂的化学组分重量百分比如下：
CaF2：10％-25％，
AL2O3：10％-30％，
SiO2：25％-40％，
CaO：10％-30％，
Nb2O5：0.5％-1.5％，，
Na2O：1％-5％，
K2O：1％-5％。
CaF2主要是作为造渣剂成分，还可以稳定电弧，提高熔渣的流动性，但若含量太高会造成流动性太强不利于焊道成型，因此CaF2重量百分比设定在10％-25％范围内。
AL2O3是良好的造渣剂，其熔点高，化学性能稳定，且具有较高的粘度和电阻，还能调节熔渣粘度，改善焊道成型，但超过重量百分比的30％时会导致成型恶化，因此AL2O3重量百分比控制在10％-30％范围内。
SiO2主要作为造渣剂，它可以与MgO、AL2O3等作用，生成低熔点复合物增加焊渣的高温粘度，调节湿润角，改善焊道成型，因此SiO2重量百分比控制在25％-40％范围内。
CaO用作造渣剂且可以稳定焊接过程，有良好的脱硫作用，因此CaO重量百分比设定为10％-30％。
Nb2O5增加焊渣粘度，有利于防止合金元素的烧损，有利于Nb在焊道表面的均匀分布，因此Nb2O5重量百分比设定为0.5％-1.5％。
Na2O、K2O总量小于或等于5wt％，否则影响熔池气体的溢出，因此Na2O或K2O的重量百分比分别控制在1％-5％或1％-5％。
采用上述优选的方案，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂堆焊性能优良，提高了抗晶间腐蚀能力，其在焊接过程中脱渣容易，焊道成型美观，其可广泛应用于含Nb/Ti奥氏体不锈钢在各种容器、管件的埋弧焊接使用。
作为优选方案，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂优选的化学组分重量百分比如下：
CaF2：14％-18％，
AL2O3：23％-27％，
SiO2：33％-34％，
CaO：20％-22％，
Nb2O5：1％，
Na2O：1％-2％，
K2O：1％-2％。
作为优选方案，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂优选的化学组分重量百分比如下：
CaF2：14％-16％，
AL2O3：23％-26％，
SiO2：33％-34％，
CaO：20％-21％，
Nb2O5：1％，
Na2O：1％-2％，
K2O：1％-2％。
作为优选方案，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂优选的化学组分重量百分比如下：
CaF2：16％-18％，
AL2O3：26％-27％，
SiO2：33％-34％，
CaO：21％-22％，
Nb2O5：1％，
Na2O：1％-2％，
K2O：1％-2％。
作为优选方案，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂化学组分的重量百分比之和为100％。
作为优选方案，所述Na2O与所述K2O重量百分比之和至少不大于5％。
采用上述优选的方案，在奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂制备过程中不会影响熔池气体的溢出。
作为优选方案，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂添加至少不大于3％的金属粉末。
采用上述优选的方案，金属粉末添加到奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂的化学组分中补偿焊接过程中合金的氧化。
作为优选方案，所述焊剂配合所述直径3.2的含Nb的347焊丝或所述含Ti的321焊丝，在焊丝上测试其堆焊工艺性能。
采用上述优选的方案，能够证明本发明提供的焊剂的堆焊工艺优良。
本发明所提供的一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，通过调控化学组分：CaF2、AL2O3、SiO2、CaO、Nb2O5、Na2O和K2O的重量百分比，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂通过所述化学组分在650℃-850℃烧结制备，其具有优良的堆焊工艺性能，脱渣容易，焊道成型美观，焊缝杂质含量低，具有极佳的抗晶间腐蚀能力；其可广泛应用于含Nb/Ti奥氏体不锈钢在各种容器、管件的埋弧焊接使用。
具体实施方式
除非特别指明，以下实施例中化学元素重量百分比均由“火花原子发射光谱仪”检测，化学组分重量百分比均由“X射线荧光光谱仪(XRF)”检测，焊剂配合焊丝347焊缝金属的物理性能由“液压万能试验机”检测。
下面详细说明本发明的优选实施方式。
实施例1，
为了达到发明的目的，本发明提供一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂包括化学组分：CaF2、AL2O3、SiO2、CaO、Nb2O5、Na2O和K2O，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂通过所述化学组分在650℃-850℃烧结制备。所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂在此实施例中选取的焊剂被标记为焊剂1，焊剂1化学组分的具体重量百分比如下表1：
表1焊剂1化学组分具体重量百分比(％)
从表1可以观察到，焊剂1化学组分的重量百分比之和为100％。
在堆焊过程中选取焊接设备为林肯DC600，焊接试板为321母材，堆焊工艺参数如下表2：
表2堆焊工艺参数
焊剂1的堆焊工艺性能如下表3：
表3焊剂1的堆焊工艺性能
注：A：优，B：良，C：一般，D：不合格。
焊剂1配合焊丝焊缝金属物理性能如下表4：
表4焊剂1配合焊丝焊缝金属物理性能
焊剂1配合焊丝焊缝化学元素重量百分比如下表5：
表5焊剂1配合焊丝焊缝化学元素重量百分比(％)
现取市面上同场合使用焊剂，记为F1与表1中的焊剂1做对比实验，焊剂1分别配合直径3.2的含Nb的347焊丝和含Ti的321焊丝在对应焊丝上测试其堆焊工艺性能，从表2中可以观察到，本发明所提供的焊剂1的堆焊工艺性能要优于市面上F1的堆焊工艺性能，其稳定性、脱渣性和焊道成型均处于最优水平；从表3可以看到焊剂1配合焊丝焊缝金属的抗拉强度为580MPa，延伸率为34％，经硫酸-硫酸铜溶液72小时腐蚀后180°弯曲，实验结果表明其无腐蚀倾向，完全无裂纹。从表5可以观察到焊剂1配合焊丝焊缝化学元素组分稳定，具有极佳抗晶间腐蚀能力。
实施例2，
为了达到发明的目的，本发明提供一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂的制备与实施例1相同，不同之处在于所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂的化学组分的具体重量百分比，在此实施例中选取奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂被标记为焊剂2，焊剂2化学组分的具体重量百分比如下表6：
表6焊剂2化学组分具体重量百分比(％)
从表6可以观察到，焊剂2化学组分的重量百分比之和为100％。
在堆焊过程中选取焊接设备为林肯DC600，焊接试板为321母材，此实施例中的堆焊工艺参数与实施例1相同，不同之处在于堆焊工艺性能，焊剂2的堆焊工艺性能如下表7：
表7焊剂2的堆焊工艺性能
注：A：优，B：良，C：一般，D：不合格。
焊剂2配合焊丝焊缝金属物理性能如下表8：
表8焊剂2配合焊丝焊缝金属物理性能
焊剂2配合焊丝焊缝化学元素重量百分比如下表8：
表9焊剂2配合焊丝焊缝化学元素重量百分比(％)
现取市面上同场合使用焊剂，记为F1与表6中的焊剂2做对比实验，焊剂2分别配合直径3.2的含Nb的347焊丝和含Ti的321焊丝在对应焊丝上测试其堆焊工艺性能，从表7中可以观察到，本发明的提供的焊剂2的堆焊工艺性能要优于市面上F1的堆焊工艺性能，其稳定性、脱渣性和焊道成型均处于优良水平；从表8可以看到焊剂2配合焊丝焊缝金属的抗拉强度为591MPa，延伸率为33％，经硫酸-硫酸铜溶液72小时腐蚀后180°弯曲，实验结果表明其无腐蚀倾向，完全无裂纹。从表9可以观察到焊剂2配合焊丝焊缝化学元素组分稳定，具有极佳抗晶间腐蚀能力。
实施例3，
为了达到发明的目的，本发明提供一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂的制备与实施例1相同，不同之处在于所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂的化学组分的具体重量百分比，在此实施例中选取奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂被标记为焊剂3，焊剂3化学组分的具体重量百分比如下表10：
表10焊剂3化学组分具体重量百分比(％)
从表10可以观察到，焊剂3化学组分的重量百分比之和为100％。
在堆焊过程中选取焊接设备为林肯DC600，焊接试板为321母材，此实施例中的堆焊工艺参数与实施例1相同，不同之处在于堆焊工艺性能，焊剂3的堆焊工艺性能如下表11：
表11焊剂3的堆焊工艺性能
注：A：优，B：良，C：一般，D：不合格。
焊剂3配合焊丝焊缝金属物理性能如下表12：
表12焊剂3配合焊丝焊缝金属物理性能
焊剂3配合焊丝焊缝化学元素重量百分比如下表13：
表13焊剂3配合焊丝焊缝化学元素重量百分比(％)
现取市面上同场合使用焊剂，记为F1与表10中的焊剂3做对比实验，焊剂3分别配合直径3.2的含Nb的347焊丝和含Ti的321焊丝在对应焊丝上测试其堆焊工艺性能，从表11中可以观察到，本发明的提供的焊剂3的堆焊工艺性能要优于市面上F1的堆焊工艺性能，其稳定性、脱渣性和焊道成型均处于优良水平；从表12可以看到焊剂3配合焊丝焊缝金属的抗拉强度为586MPa，延伸率为35％，经硫酸-硫酸铜溶液72小时腐蚀后180°弯曲，实验结果表明其无腐蚀倾向，完全无裂纹。从表13可以观察到焊剂3配合焊丝焊缝化学元素组分稳定，具有极佳抗晶间腐蚀能力。
总体来说，本发明提供的一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，堆焊性能优良，其物理性能和化学性能均能满足含Nb/Ti奥氏体不锈钢在各种容器、管件的埋弧焊接生产的需求。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，其特征在于，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂包括化学组分：CaF2、AL2O3、SiO2、CaO、Nb2O5、Na2O和K2O，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂通过所述化学组分在650℃-850℃烧结制备。
2.根据权利要求1所述一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，其特征在于，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂的粒度尺寸为8目-60目。
3.根据权利要求1所述的一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，其特征在于，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂的化学组分重量百分比如下：
CaF2：10％-25％，
AL2O3：10％-30％，
SiO2：25％-40％，
CaO：10％-30％，
Nb2O5：0.5％-1.5％，
Na2O：1％-5％，
K2O：1％-5％。
4.根据权利要求1所述的一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，其特征在于，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂优选的化学组分重量百分比如下：
CaF2：14％-18％，
AL2O3：23％-27％，
SiO2：33％-34％，
CaO：20％-22％，
Nb2O5：1％，
Na2O：1％-2％，
K2O：1％-2％。
5.根据权利要求1所述的一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，其特征在于，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂优选的化学组分重量百分比如下：
CaF2：14％-16％，
AL2O3：23％-26％，
SiO2：33％-34％，
CaO：20％-21％，
Nb2O5：1％，
Na2O：1％-2％，
K2O：1％-2％。
6.根据权利要求1所述的一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，其特征在于，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂优选的化学组分重量百分比如下：
CaF2：16％-18％，
AL2O3：26％-27％，
SiO2：33％-34％，
CaO：21％-22％，
Nb2O5：1％，
Na2O：1％-2％，
K2O：1％-2％。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，其特征在于，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂化学组分的重量百分比之和为100％。
8.根据权利要求3所述的一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，其特征在于，所述Na2O与所述K2O重量百分比之和至少不大于5％。
9.根据权利要求1所述一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，其特征在于，所述奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂添加至少不大于3％的金属粉末。
10.根据权利要求1所述一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂，其特征在于，所述焊剂配合所述直径3.2的含Nb的347焊丝或所述含Ti的321焊丝，在焊丝上测试其堆焊工艺性能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20170215 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |