CN110405381A - 一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂及制备方法 - Google Patents

一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂及制备方法，它涉及烧结焊剂及制备方法，本发明的目的是要解决无法实现在400‑500mm/min焊接速度下与309Nb焊带配合焊接，以提高工作效率的问题，所述烧结焊剂以重量计组分为：CaF270～80份，Al2O3 15～20份，SiO2 4～10份，CaO 2～8份，MgO 1～5份，合金剂1～2份和粘结剂10～15份；将上述组分混合，再依次经造粒和烧结，即得。本发明焊剂匹配与309Nb焊带堆焊，效率较普通单层带极堆焊提高60‑100％，较高速带极带极堆焊提高33‑67％。本发明应用于堆焊领域。

Description

一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧 结焊剂及制备方法
技术领域
本发明涉及烧结焊剂领域，具体涉及一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂及制备方法。
背景技术
目前，随着加氢工艺装置的大型化，设备内壁的耐蚀衬里需要堆焊的面积加大，在反应器内部堆焊不锈钢耐蚀层，通常选用高效、快速的带极堆焊。双层带极堆焊是目前普遍采用的堆焊工艺方法，但该方法存在的首要问题是制造工期长，焊接材料使用量大，从而提高了设备制造厂的生产成本，制约着设备制造厂的发展。单层带极堆焊是近年国内采用的堆焊方法，提高了堆焊效率，缩短了设备的制造工期，同时降低了生产成本。加氢设备的内壁带极堆焊材料通常选用309Nb焊带和匹配焊剂，传统单层堆焊焊接速度大约在160-250mm/min；若是要求提高效率，采用高速单层电渣堆焊，焊接速度大约在300-350mm/min，大多数焊材厂家309Nb焊带和匹配焊剂也都在这个水平上。但是该焊接速度也不能满足目前对309Nb焊带和匹配焊剂工作效率的要求，焊接速度不能得到显著提高。如何开发出一种能够与309Nb焊带相匹配的焊剂，进而提高焊接速度，提高工作效率，是目前需要解决的问题。
公告号为CN 109483083 A，专利名称为核电用不锈钢带极埋弧堆焊焊带、烧结焊剂和核电用不锈钢带极埋弧堆焊的方法，公开出了采用“CaF2，Al2O3，SiO2，CaO，MgO，Cr，Ni，合金剂和粘结剂”作为焊剂匹配不锈钢带极埋弧堆焊焊带，具有稀渣、造渣、改善焊道成形的作用，还能抑制Nb元素增加导致的粘渣问题，并且能够提高焊接接头熔敷金属的抗拉强度。可以采用的焊剂最终是为了提高焊接接头熔敷金属的抗拉强度。该专利焊剂组分虽然与本申请相似，但是其用量与本申请不同，CaF2和Al2O3的比例为0.23～1；明显小于3.7，采用此组分的焊剂与309Nb焊带配合，在焊接速度为400-500mm/min时，就会存在熔渣的导电性不够，容易造成焊带直接粘在母材上导致短路造成堆焊过程不能继续，同时也容易造成熔渣的覆盖不好的问题，因此就不能提高焊接速度，由该专利可知，其焊接的速度为140～170mm/min，也就是该文件只有在此速度下才能实现其发明目的，而且该文件也没有给出如何提高焊接速度，实现焊剂与309Nb焊带配合使用的技术内容。
发明内容
本发明的目的是为了解决无法实现在400-500mm/min焊接速度下与309Nb焊带配合焊接，以提高工作效率的问题。而提供一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂及制备方法。
本发明的一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂，它以重量计组分为：CaF2 70～80份，Al2O3 15～20份，SiO2 4～10份，CaO 2～8份，MgO 1～5份，合金剂1～2份和粘结剂10～15份；
所述的EQ309LNb焊带以质量百分含量组分为：C≤0.02％，Si≤0.65％，Mn 1.5～2.5％，Cr 23.0～25.0％，Ni 12.0～13.0％，Nb 0.7～1.0％，N≤0.06％，Cu≤0.20％，S≤0.010％，P≤0.020％，Mo≤0.20，其余为Fe。
将上述将烧结焊剂的原料混合，再依次经造粒和烧结，即完成烧结焊剂的制备。
本发明包含与以下有益效果：
本发明焊剂匹配与309Nb焊带堆焊，效率较普通单层带极堆焊提高60-100％，较高速带极带极堆焊提高33-67％，大大提高了加氢设备内壁堆焊的工作效率，缩短了设备的制造工期。本发明的烧结焊剂匹配309Nb焊带进行单层堆焊，焊接速度能够达到400-500mm/min，在化学成分、力学性能和耐腐蚀性能满足要求的情况下，极大提高了加氢设备内壁堆焊的工作效率。
本发明发现，当焊接速度为400-500mm/min，CaF2和Al2O3的比例低于3.7时，熔渣的导电性不够，容易造成焊带直接粘在母材上导致短路造成堆焊过程不能继续，同时也容易造成熔渣的覆盖不好；CaF2和Al2O3的比例高于5时，CaF2量的增多，电渣堆焊过程中易出现电弧，同时飞溅增加，导致堆焊过程不能继续。
为了解决上述问题，本发明将烧结焊剂中CaF2和Al2O3的比例调整为3.7-5，增加熔渣的导电性来解决焊接速度的问题，从而发明出高效309Nb单层带极堆焊用焊剂。同时配合其他组分的用量调整，实现下述作用。
烧结焊剂其它组元的作用解释如下：
SiO2：主要起脱渣作用，因为焊剂匹配专用309Nb焊带进行单层堆焊，Nb元素易于Al2O3、CaO和MgO等形成尖晶石化合物造成粘渣，而SiO2从高温冷却到低温共有四个相变过程，当晶格改变时伴随有体积的变化，对脱渣有良好的作用。当SiO2的含量低于4份，对脱渣性改善不大，当SiO2的含量超过10份后，堆焊焊道的波纹变粗，成形不好，因此，SiO2的含量为4-10份。
CaO：主要起造渣和改善成形作用，当CaO的含量低于2份，造渣剂少，焊道覆盖不全，当CaO的含量超过8份后，堆焊焊道的波纹变粗，成形不好，因此，CaO的含量为2-8份。
MgO：主要起造渣和改善搭接作用，当MgO的含量低于1份，焊道搭接出现咬边，当MgO的含量超过5份后，熔渣过多，道边出现黑渣，因此，MgO的含量为1-5份。
合金剂：补充堆焊层合金，调整堆焊层铁素体含量，合金剂主要是Cr和Ni，以金属铬粉和镍粉形式加入。
粘结剂：1:1钾钠水玻璃，主要起粘结作用，提高焊剂的颗粒强度。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂，其特征在于它以重量计组分为：CaF2 70～80份，Al2O3 15～20份，SiO24～10份，CaO 2～8份，MgO 1～5份，合金剂1～2份和粘结剂10～15份；
所述的EQ309LNb焊带以质量百分含量组分为：C≤0.02％，Si≤0.65％，Mn 1.5～2.5％，Cr 23.0～25.0％，Ni 12.0～13.0％，Nb 0.7～1.0％，N≤0.06％，Cu≤0.20％，S≤0.010％，P≤0.020％，Mo≤0.20，其余为Fe。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的烧结焊剂以重量计组分为：CaF2 74～80份，Al2O3 18～20份，SiO2 5～8份，CaO 3～7份，MgO 1.5～4份，合金剂1.3～2份和粘结剂12～15份。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的烧结焊剂以重量计组分为：CaF2 74～77份，Al2O3 16～20份，SiO2 5～8份，CaO 3～6份，MgO 2～4份，合金剂1.5～2份和粘结剂12～15份。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的烧结焊剂以重量计组分为：CaF2 70～77份，Al2O3 15～20份，SiO2 5～8份，CaO 3～6份，MgO 2～4份，合金剂1.5～2份和粘结剂12～15份。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同点在于：合金剂是由Cr和Ni按质量比为1:0.3的比例组成。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同点在于：粘结剂是由钠水玻璃和钾水玻璃组成；其中，钠水玻璃和钾水玻璃的质量比为1：1。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂与EQ309LNb焊带进行堆焊时的焊接速度为400-500mm/min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的焊接速度为450-500mm/min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式的一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂制备方法，包括以下步骤：将所述烧结焊剂组分对应的原料混合，再依次经造粒和烧结，得到烧结焊剂。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同点在于：所述的烧结温度为700-850℃。其它与具体实施方式九相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1
为了确定本发明的适用性，选择2种焊剂配方进行试验，见表1所示，匹配专用EQ309LNb焊带进行单层堆焊试验，焊带成分符合GB/T 29713-2013、ISO 14343-2017和NB/T47018.5-2017标准，焊带成分见表2所示。焊接速度选3种，分别是400mm/min，450mm/min，500mm/min，堆焊层厚度为4.8mm，具体焊接工艺参数和熔敷效率见表3所示，母材采用2.25Cr-1Mo钢板，母材厚度50mm，分别测量了堆焊层弯曲性能和腐蚀性能，热处理工艺为：加热温度690℃、保温32h、降到300℃、空冷。侧弯试验按照GB/T2653-2008要求进行，腐蚀试验按照GB 4334-2008E法要求进行，6种堆焊层侧弯均合格，均无晶间腐蚀倾向。距堆焊层表面3mm取化学成分，按照WRC-92图法计算了6种堆焊层的铁素体含量，堆焊层化学成分和铁素体计算结果见表4所示。
表1 焊剂配方
表2 EQ309LNb焊带化学成分(Wt.％)
表3 309Nb单层带极堆焊工艺参数
表4 309Nb堆焊层化学成分及铁素体含量(Wt.％)
从表3的熔敷效率看出，本实施例的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂的效率要比普通高速烧结焊剂的提高33-67％。
从表4可以看出，本实施例的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂匹配专用309Nb焊带堆焊，堆焊层化学成分和铁素体含量满足标准要求。

Claims (10)

1.一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂，其特征在于它以重量计组分为：CaF2 70～80份，Al2O3 15～20份，SiO2 4～10份，CaO 2～8份，MgO 1～5份，合金剂1～2份和粘结剂10～15份；
所述的EQ309LNb焊带以质量百分含量组分为：C≤0.02％，Si≤0.65％，Mn 1.5～2.5％，Cr 23.0～25.0％，Ni 12.0～13.0％，Nb 0.7～1.0％，N≤0.06％，Cu≤0.20％，S≤0.010％，P≤0.020％，Mo≤0.20，其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂，其特征在于所述的烧结焊剂以重量计组分为：CaF2 74～80份，Al2O3 18～20份，SiO2 5～8份，CaO 3～7份，MgO 1.5～4份，合金剂1.3～2份和粘结剂12～15份。
3.根据权利要求1所述的一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂，其特征在于所述的烧结焊剂以重量计组分为：CaF2 74～77份，Al2O3 16～20份，SiO2 5～8份，CaO 3～6份，MgO 2～4份，合金剂1.5～2份和粘结剂12～15份。
4.根据权利要求1所述的一种配合EQ309LNb焊带使用使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂，其特征在于所述的烧结焊剂以重量计组分为：CaF2 70～77份，Al2O3 15～20份，SiO2 5～8份，CaO 3～6份，MgO 2～4份，合金剂1.5～2份和粘结剂12～15份。
5.根据权利要求1所述的一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂，其特征在于合金剂是由Cr和Ni按质量比为1:0.3的比例组成。
6.根据权利要求1所述的一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂，其特征在于粘结剂是由钠水玻璃和钾水玻璃组成；其中，钠水玻璃和钾水玻璃的质量比为1：1。
7.根据权利要求1所述的一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂，其特征在于所述的309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂与EQ309LNb焊带进行堆焊时的焊接速度为400-500mm/min。
8.根据权利要求7所述的一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂，其特征在于所述的焊接速度为450-500mm/min。
9.制备权利要求1所述的一种配合EQ309LNb焊带使用的高效309Nb单层带极堆焊用烧结焊剂方法，其特征在于包括以下步骤：将所述烧结焊剂组分对应的原料混合，再依次经造粒和烧结，得到烧结焊剂。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述的烧结温度为700-850℃。
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