CN106514054A - 一种镍基625合金带极埋弧堆焊用烧结焊剂及其制备方法 - Google Patents

一种镍基625合金带极埋弧堆焊用烧结焊剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种镍基625合金带极埋弧堆焊用烧结焊剂及其制备方法，涉及焊接材料领域，所述烧结焊剂是由下述重量配比的原料烧结而成：萤石：30~45份，氧化铝：35~45份，锆英砂：0.5~4份，镁砂：6~10份，氟化钠：1~3份，铬绿：1~3份，金属锰：3~10份，以及外加上述粉料总重18~25%的水玻璃。上述原料混合均匀，造粒后，先经200~300℃低温烘干，再经350~450℃高温烧结，即得焊剂成品。本发明的焊剂具有可低温烧结、脱渣容易、电弧稳定、焊缝成型以及耐腐蚀性能良好等优点。

Description

一种镍基625合金带极埋弧堆焊用烧结焊剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及焊接材料领域，具体涉及一种镍基625合金带极埋弧堆焊用烧结焊剂及其制备方法。
背景技术
压力容器广泛应用于石化，核电，煤化工等领域，一般都需要承受高温高压，以及强腐蚀，这就要求压力容器不仅要具有足够的强度和韧性，还需要具备足够的耐腐蚀性能。压力容器管板、封头、法兰等区域经常采用大面积耐蚀层带极堆焊的方式来解决耐腐蚀性问题。耐腐蚀堆焊焊材一般采用不锈钢或镍基625合金。镍基625合金由于具有比不锈钢更优异的耐腐蚀性能，在煤化工等对耐腐蚀性能有更高要求的领域广泛应用。
通过专利查询，目前有关镍基625烧结焊剂相关的专利很少，检索到的专利有：(1)中国专利公开号CN 103447715 A 所公开的镍基埋弧焊用烧结焊剂主要用于丝极埋弧焊。（2）中国专利公开号CN 102990251 A所公开的“电渣堆焊用焊剂”仅适用于镍基合金的电渣堆焊，这些均不适用于镍基带极埋弧堆焊，且焊剂烧结温度普遍较高。通过查询其他相关资料，还没有发现与本申请相关的可低温烧结的烧结焊剂，因此研发一种耐腐蚀性能和工艺性良好且可以低温烧结的镍基625埋弧堆焊用烧结焊剂非常必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可低温烧结、脱渣容易、电弧稳定、焊缝成型以及耐腐蚀性能良好的镍基625合金埋弧焊用焊剂，主要用于煤化工，石化等行业压力容器内壁耐蚀层堆焊。
本发明的烧结焊剂匹配镍基625合金焊带堆焊后，熔敷金属化学成分应满足：按质量百分比计，C：≤0.10%，Si：≤0.5%，Cr：20.0～23.0%，Mn：1.0~2.50%，Cu：≤0.5%，Nb：2.5～3.5%，Mo：8. 0～10.0%，S≤0.015%，P≤0.020%，Fe：≤5.0%，Ni：余量，其它≤0.50%。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种镍基625合金带极埋弧堆焊用烧结焊剂，其是由下述重量配比的原料烧结而成：萤石：30~45份，氧化铝：35~45份，锆英砂：0.5~4份，镁砂：6~10份，氟化钠：1~3份，铬绿：1~3份，金属锰：3~10份，以及外加上述粉料总重18~25%的水玻璃。
本发明的一种镍基625合金带极埋弧堆焊用烧结焊剂的制备方法为：按所述重量配比取各原料，将除水玻璃外的各粉料干混均匀，然后加入水玻璃湿混，造粒后，经200~300℃低温烘干，再经350~450℃高温烧结，即得焊剂成品。
本发明中，各组分原材料的主要作用如下：
CaF2：萤石的主要成分，主要的造渣剂。CaF2能够降低熔渣表面张力，让熔渣变稀，粘度降低，提高渣的流动性，适量的CaF2能使熔渣黏度适中，改善焊缝的成形。CaF2含量太少，熔渣变稠，铺展润湿不好，含量太多容易导致电弧不稳，焊缝搭边时有咬边现象。
Al2O3：主要用作造渣剂。Al2O3熔点高、氧化性低，能够改变焊剂的熔点、粘度和流动性。Al2O3与CaF2共存时能够提高焊剂的脱硫能力。
镁砂：主要作用造渣。改善熔渣粘度和流动性，提高熔渣碱度。
锆英砂：主要是降低熔渣整体热膨胀系数，改善脱渣性。
NaF：低熔点氟化物，稀渣作用更明显，适量加入也可以调节渣池的粘度和流动性，改善焊缝边缘润湿角。低电离电位的钠离子能提高电弧的稳定性。
金属锰：参与脱氧，改善脱渣性，防止焊缝表面被氧化。
铬绿：提高熔渣熔点，防止焊缝金属中合金元素Cr的烧损，减少产生中间层氧化物的生成，改善脱渣。
有益效果：
本发明的一种可低温烧结的镍基埋弧焊焊剂具有如下特点：
（1）、具有良好的焊接工艺性，焊接时电弧稳定，操作方便，焊缝成型好，搭边良好，脱渣容易。
（2）、焊剂生产过程中可以低温烧结，烧结温度可以低至350℃~450℃。
（3）、经690℃×6h热处理后侧弯试验及晶间腐蚀试验检验结果合格。
（4）、主要适用于承压设备领域15CrMoR、14Cr1MoR、Q345R钢的焊接。
具体实施方式
本发明所采用的主要原材料的化学成分见表1。
表1 主要原材料的化学成分
下面列举三个具体实施例，各实施例焊剂的粉料的重量配比见表2。
表2 各实施例焊剂的粉料的重量配比
各实施例烧结焊剂的制备方法：按上述表2中的原料配比将各组分混合搅拌均匀，加入粉料总重18~25%的纯钾水玻璃进行湿混，制成20~120目颗粒，然后进行200~300℃低温烘焙消除水分，再经350~450℃高温烧结，即可。其中，实施例1的高温烧结温度为350℃，实施例2的高温烧结温度为450℃，实施例3的高温烧结温度为420℃。
对上述三个实施例制得的三种焊剂进行工艺性试验，均表现出良好的焊接工艺性，其中实施例2制得的焊剂脱渣、焊缝成型、电弧稳定性最好。
对三个实施例所制得的焊剂进行熔敷金属化学成分分析以及晶间腐蚀力学性能试验。试板堆焊在15CrMoR钢板上进行，堆焊母材板厚30mm，焊带规格60×0.5mm，堆焊尺寸足够用于化学成分和晶间腐蚀取样。总共焊接三层，第一层焊接两道，后面两层都焊接一道。焊接规范：直流反接，焊接电流700~850A，电压27~28V，焊接速度为160mm/min，150℃的预热和道间温度，焊接完成后进行690℃×6h的热处理。EQNiCrMo-3焊带、15CrMoR钢板、熔敷金属化学成分分析见表3，各实施例焊剂的晶间腐蚀性能测试结果相同，见表4。
表3 EQNiCrMo-3焊带、15CrMoR钢板、熔敷金属化学成分（质量百分数，%）
表4 晶间腐蚀结果(690℃×6h)
根据ASTM A 262-15 E法以及 ASTM G28-02 A法进行熔敷金属侧弯以及晶间腐蚀试验，试验结果均合格，满足使用要求。

Claims (2)

1.一种镍基625合金带极埋弧堆焊用烧结焊剂，其特征在于：其是由下述重量配比的原料烧结而成：萤石：30~45份，氧化铝：35~45份，锆英砂：0.5~4份，镁砂：6~10份，氟化钠：1~3份，铬绿：1~3份，金属锰：3~10份，以及外加上述粉料总重18~25%的水玻璃。
2.如权利要求1所述的一种镍基625合金带极埋弧堆焊用烧结焊剂的制备方法，其特征在于：按所述重量配比取各原料，将除水玻璃外的各粉料干混均匀，然后加入水玻璃湿混，造粒后，经200~300℃低温烘干，再经350~450℃高温烧结，即得焊剂成品。
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