CN107900557A - EQNiCrFe‑7带极堆焊配套用烧结焊剂及其制备方法 - Google Patents

EQNiCrFe‑7带极堆焊配套用烧结焊剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种EQNiCrFe‑7带极堆焊配套用烧结焊剂及其制备方法，包该焊剂包括以下组分：SiO26.0‑10.0重量份、MgO 1.0‑3.0重量份、Al2O325.0‑35.0重量份、CaF2 25.0‑40.0重量份、CaO 2.0‑4.0重量份、MnO5.0‑7.5重量份、NiO 7.0‑9.0重量份、Cr2O36.0‑9.0重量份、Nb2O54.0‑6.0重量份。本发明焊接时焊接过程稳定，焊道于母材之间、焊道与焊道之间熔合良好，脱渣容易，焊道表面成型美观，焊缝边缘整齐，无咬边、气孔、裂纹等焊接缺陷。

Description

EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂，特别涉及EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂及其制备方法。所述EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂广泛应用于石油化工、煤化工、锅炉、核电等设备的表面耐腐蚀堆焊。
背景技术
随着国家加大石油化工和核电的发展力度，镍基带极堆焊在我国石油化工、煤化工、锅炉、核电等设备制造中越来越广泛地被采用。与其他方法相比较，镍基带极堆焊具有熔敷效率高和熔池浅，熔敷金属的化学成分和金相组织稳定，且焊道宽而平整等优点。
国内装备制造业经过十多年的迅猛发展，国内镍基带极堆焊技术应用越来越成熟，堆焊材料国产化趋势明显。随着压力容器趋向大型化，促使镍基带极堆焊材料也朝着更高效、更优质的方向发展。
CN101947703A公开了一种用于高温合金熔焊的活性焊剂及其制备方法，各组分的重量百分比为:AlF3:10～40％；Cr2O3:10～30％；Nb2O5:5～20％；TiO2:余量。CN105345310A也公开了一种原油油船货油舱腐蚀钢用的焊剂及制备方法，由以下成分制成：CaF218-22重量份、SiO24-6重量份、MgO44-50重量份、Al2O320-28重量份、CaO2-4重量份、Na2O 0.5-1重量份、K2O 0.5-1重量份、Fe2O31-1.5重量份、W0.15-0.3重量份、Sb0.1-0.3重量份和Cu0.2-0.5重量份。但将上述二个专利的焊剂用于EQNiCrFe-7带极堆焊的焊接，存在以下缺陷：。
1、焊接工艺性能很差，焊接过程中出现成型差，脱渣困难，压坑、咬边等焊接缺陷。
2、焊缝金属化学成分、力学性能、抗热裂纹性能、抗晶间腐蚀性能不能满足石油化工、煤化工、锅炉、核电等设备的技术要求。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂，该焊剂配合专用EQNiCrFe-7焊带堆焊，具有良好的焊接工艺性能和力学性能。
本发明公开一种EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂。
技术方案是：一种EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂，该焊剂包括以下组分：
SiO26.0-10.0重量份、MgO 1.0-3.0重量份、Al2O325.0-35.0重量份、CaF2 25.0-40.0重量份、CaO 2.0-4.0重量份、MnO 5.0-7.5重量份、NiO 7.0-9.0重量份、Cr2O36.0-9.0重量份、Nb2O54.0-6.0重量份。
作为优选，所述SiO2 6.0重量份、MgO 2.0重量份、Al2O3 26重量份、CaF2 35.0重量份、CaO 3.0重量份、MnO 6.5重量份、NiO 8.0重量份、Cr2O3 7.0重量份、Nb2O5 4.5重量份。
作为优选，所述SiO2 7.5重量份、MgO 1.5重量份、Al2O3 29重量份、CaF2 30.0重量份、CaO 2.0重量份、MnO 6.0重量份、NiO 9.0重量份、Cr2O3 8.0重量份、Nb2O5 5.0重量份。
作为优选，所述SiO2 8.0重量份、MgO 2.5重量份、Al2O3 28重量份、CaF2 27.0重量份、CaO 4.0重量份、MnO 7.0重量份、NiO 7.0重量份、Cr2O3 9.0重量份、Nb2O5 5.5重量份。
作为优选，所述堆焊金属的抗拉强度≥550Mpa、屈服强度≥310Mpa、断后伸长率≥30％、室温冲击≥60J。
本发明公开了一种EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂的制备方法。
技术方案是：一种上述的EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将上述的焊剂各组分粉料置于混合器内、搅拌混合均匀；
步骤二、加入焊剂重量15-20％的粘结剂混合搅拌造粒；
步骤三、再经100-200℃低温烘烤，500-650℃高温烧结，筛分即成。
作为优选，所述粘结剂为含硅酸锂的钾水玻璃，所述低温烘烤为150℃低温烘烤，所述高温烧结为600℃高温烧结。
本发明公开了一种焊接方法。
技术方案是：一种焊接方法，该方法采用上述的EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂，该焊剂与EQNiCrFe-7带极焊带配套使用。
作为优选，所述焊带成分按重量百分比为：C 0.021％；Mn 0.82％；Si 0.034％；P0.0066％；S 0.0012％；Fe 8.74％；Nb 0.78％；Al 0.20％；Ti 0.31％；Co 0.0087％；Cr30.17％；Ni 58.85％；Mo 0.001％；Cu 0.0094％，余量为铁及必不可少的杂质。
发明原理及有益效果：
本发明中所设计了一种SiO2-Al2O3-CaF2碱性渣系。通过对熔渣的表面张力、粘度的调整，改善熔渣的流动性。通过对熔渣熔点、线膨胀系数等方面的调整，改善渣壳的脱渣性。通过对各物质含量的调整，确定熔渣的电导率在一个合适范围，使电弧过程稳定进行。
本发明中各成分作用如下：
CaF2：作为主要的造渣剂、脱硫、去氢成分。融化后能与SiO2等反应生成SiF4气体，有助于排出电弧区的氢气，减小产生气孔的机会；由于熔点低，对熔渣其稀释作用。当加入量过高时，熔渣过稀，导致堆焊层成型不良，含量过低时熔渣粘度增大，且易于产生气孔等缺陷。
Al203：作为主要的造渣剂具有良好的化学稳定性，熔点较高，当其和CaF2共存时，能提高焊剂的脱硫能力，焊剂随Al203含量的提高，脱渣越容易。
SiO2：作为主要的造渣剂，它能与其他氧化物形成低熔点复合物，是熔渣粘度增加，并改善脱渣性能。过高SiO2含量加大堆焊层合金元素的烧损，同时会增加裂纹倾向，为此要严格控制其加入量。
CaO：是碱性氧化物，在焊剂中起造渣和提高焊剂碱度作用。CaO是较强的碱性氧化物，与S、P的结合能力较强，可以降低焊缝金属中的S、P含量，它能有效提高焊剂抗大电流能力，改善焊缝力学性能。
铌铁：加入铌铁能提高强度塑性以及耐蚀性，但铌与硅易生产Nb4Si,是一种低熔点化合物，因此应适当控制硅的含量。
镍粉：Ni除了能促进针状铁素体形成外，还有利于减少冲击值的波动，降低焊缝金属的低温脆性转变温度，但随着Ni含量的增加，焊缝产生热裂纹的倾向又会增大，因此焊缝中含有一定量的Ni，且控制在合适范围。
钼铁：采用铁合金的形式，过渡稳定，波动小，能够有效的提高强度。加入的量必须严格控制，Mo元素虽然对强度贡献极大，甚至远远大于C、Mn等元素，但对冲击韧性的恶化也是非常明显的。
电解锰：加入可起到脱硫脱氧的作用，还可以向焊缝过渡锰元素，提高焊缝强度。
本发明新型的EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂，具有良好的焊接工艺性能和力学性能，满足核电设备用镍基焊接材料的要求。
本发明具有焊接过程稳定，焊道于母材之间、焊道与焊道之间熔合良好，脱渣容易，焊道表面成型美观，焊缝边缘整齐，无咬边、气孔、裂纹等焊接缺陷。
采用本发明的焊剂配合EQNiCrFe-7焊带焊接、其堆焊金属焊后热处理态力学性能：Rp0.2：334MPa,Rm:602MPa,A:50.2％,室温冲击功大于60J，完全满足EQNiCrFe-7镍基的焊接要求，并可充分发挥镍基焊材的优良性能，大幅度提高设备的使用性能及寿命等特点。
本发明堆焊金属的抗拉强度≥550Mpa、屈服强度≥310Mpa、断后伸长率≥30％、室温冲击≥60J。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将SiO2 6.0kg、MgO 2.0kg、Al2O3 26kg、CaF2 35.0kg、CaO 3.0kg、MnO 6.5kg、NiO8.0kg、Cr2O3 7.0kg和Nb2O5 4.5kg的粉料置于混合器内、搅拌混合均匀后，加入18kg钾水玻璃混合造粒，再经150℃低温烘烤、600℃高温烧结、筛分，即制得焊剂产品。
实施例2
将SiO2 7.5kg、MgO 1.5kg、Al2O3 29kg、CaF2 30.0kg、CaO 2.0kg、MnO 6.0kg、NiO9.0kg、Cr2O3 8.0kg和Nb2O5 5.0kg的工业纯粉料置于混合器内、搅拌混合均匀后，加入18kg钾水玻璃混合造粒，再经150℃低温烘烤、600℃高温烧结、筛分，即制得焊剂产品。
实施例3
将SiO2 8.0kg、MgO 2.5kg、Al2O3 28kg、CaF2 27.0kg、CaO 4.0kg、MnO 7.0kg、NiO7.0kg、Cr2O3 9.0kg和Nb2O55.5kg的工业纯粉料置于混合器内、搅拌混合均匀后，加入18kg钾水玻璃混合造粒，再经150℃低温烘烤、600℃高温烧结、筛分，即制得焊剂产品。
将实施例1-3焊剂配合EQNiCrFe-7焊带在40mm厚的Q345E钢板进行堆焊试验。焊接工艺性能见表1；堆焊金属化学成分见表2；侧弯、晶间腐蚀和无损检测见表3；堆焊金属力学性能见表4。另外在表1中，评价√：极好，○：良好，△：一般，×：不良。
该实验用堆焊母材为Q345E，其化学成分按重量百分比为：C 0.14、Mn 1.35、Si0.17、Cr 0.03、Ni0.01、Cu 0.02、Ti 0.002、V 0.002、S 0.005、P 0.018、余量为Fe及微量的杂质。
表1焊接工艺性能
表2堆焊层熔敷金属化学成分(％)
表3无损、晶间腐蚀、弯曲检测情况
表4堆焊金属力学性能
由以上可知，实施例1-3中制备得到的焊剂，经试验后得知该焊剂配合EQNiCrFe-7焊带焊接工艺性能良好；堆焊金属力学性能满足AWS A5.14EQNiCrFe-7相关标准技术要求。

Claims (9)

1.一种EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂，该焊剂包括以下组分：
SiO2 6.0-10.0重量份、MgO 1.0-3.0重量份、Al2O3 25.0-35.0重量份、CaF2 25.0-40.0重量份、CaO 2.0-4.0重量份、MnO 5.0-7.5重量份、NiO 7.0-9.0重量份、Cr2O3 6.0-9.0重量份、Nb2O5 4.0-6.0重量份。
2.根据权利要求1所述的EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂，其特征在于：所述SiO26.0重量份、MgO 2.0重量份、Al2O3 26重量份、CaF2 35.0重量份、CaO 3.0重量份、MnO 6.5重量份、NiO 8.0重量份、Cr2O3 7.0重量份、Nb2O5 4.5重量份。
3.根据权利要求1所述的EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂，其特征在于：所述SiO27.5重量份、MgO 1.5重量份、Al2O3 29重量份、CaF2 30.0重量份、CaO 2.0重量份、MnO 6.0重量份、NiO 9.0重量份、Cr2O3 8.0重量份、Nb2O5 5.0重量份。
4.根据权利要求1所述的EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂，其特征在于：所述SiO28.0重量份、MgO 2.5重量份、Al2O3 28重量份、CaF2 27.0重量份、CaO 4.0重量份、MnO 7.0重量份、NiO 7.0重量份、Cr2O3 9.0重量份、Nb2O5 5.5重量份。
5.根据权利要求1-4任一所述的EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂，其特征在于：所述堆焊金属的抗拉强度≥550Mpa、屈服强度≥310Mpa、断后伸长率≥30％、室温冲击≥60J。
6.一种权利要求1-5任一所述的EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将权利要求1-5任一权利要求所述的焊剂各组分粉料置于混合器内、搅拌混合均匀；
步骤二、加入焊剂重量15-20％的粘结剂混合搅拌造粒；
步骤三、再经100-200℃低温烘烤，500-650℃高温烧结，筛分即成。
7.根据EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂的制备方法，其特征在于：所述所述粘结剂为含硅酸锂的钾水玻璃，所述低温烘烤为150℃低温烘烤，所述高温烧结为600℃高温烧结。
8.一种焊接方法，该方法采用权利要求1-5任一所述的EQNiCrFe-7带极堆焊配套用烧结焊剂，该焊条与EQNiCrFe-7带极焊带配套使用。
9.根据权利要求8所述的焊接方法，所述焊带成分按重量百分比为：C 0.021％；Mn0.82％；Si 0.034％；P 0.0066％；S 0.0012％；Fe 8.74％；Nb 0.78％；Al 0.20％；Ti0.31％；Co 0.0087％；Cr 30.17％；Ni 58.85％；Mo 0.001％；Cu 0.0094％，余量为铁及必不可少的杂质。
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