CN87102741A - 高碱度烧结焊剂 - Google Patents
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Abstract
本发明系高碱度烧结焊剂。主要适用于低合金高强度钢的焊接,特别是厚壁容器用钢的焊接。本发明采用BaO-MgO-CaF2-Al2O3型渣系和由Na3AlF6和Li2O等组成的烧结剂,生产工艺上采用650~900℃高温烧结。采用本发明和相应的焊丝施焊,其焊缝金属的扩散氢含量[H]≤2.4毫升/100克(水银法测定),氧含量可降到250PPm以下;焊缝金属不增Si,不回P,既有高的强度和良好的韧性,又有优异的抗氢脆和抗回火脆化的性能。
Description
本发明属于焊接材料。主要适用于低合金高强度钢的焊接,特别是厚壁压力容器的焊接。
象石油炼制工业中热壁加氢反应器之类的厚壁容器,长期在高温、高压、临氢条件下工作,因此,除要求容器的材质(包括焊缝)具有高的强度和良好的韧性外,还需具有抗氢脆,抗回火脆化,抗长时间热焊效脆化以及消除应力热处理脆化的能力。这样,容器材质就必须具有较低含量的氢、氧、硫、磷和硅等。对于焊缝来说,除了焊丝满足以上要求外,更主要的是在焊接过程中保证焊缝具有低氢、低氧,并且不增硅,不回磷。这样,不但对基体金属,而且对焊丝和焊剂都有更高的技术要求。
目前,国内外在焊接厚壁容器用低合金高强度钢时,通常采用的焊剂有三种,即熔炼型焊剂、陶瓷焊剂和烧结焊剂。熔炼焊剂的含氢量和氧量均高,且焊缝金属的韧性差;陶质焊剂的吸潮性大,颗粒强度低,易于粉化,含氢量也不稳定。故七十年代以来,国际上相继出现了多种烧结焊剂,即高碱度烧结焊剂。如昭58-77790,是焊接高强度钢的烧结焊剂,它具有优良的综合机械性能和耐吸潮性能。该焊剂为了获得极低的扩散氢含量,将烧结温度严格地限制在500~570℃范围内,并认为低于500℃或高于570℃的烧结温度,都将导致扩散氢急激增加。
本发明的目的在于提供一种新的超低氢型高碱度烧结焊剂。采用该焊剂焊接低合金高强度钢等时,不仅能保证焊缝金属扩散氢含量低于24毫升/100克(IIW-ISO3690水银法测定),氧含量低于250PPm,而且焊缝金属不增硅,不回磷,使焊缝金属既有较高的强度和良好的韧性,又有较好的抗回火脆性和满意的工艺性能;并且能用于厚壁窄坡口埋弧焊。
为了达到上述目的,本发明采用了如下解决措施:
(1)在焊剂化学成分上,一是采用了高碱度的BaO-MgO-CaF-Al2O3型渣系。BaCO3分解成BaO+CO2,CO2可降低电弧气氛中的氢分压,有助于降低焊缝金属中的〔H〕含量,CaF2亦与水蒸汽及氢直接反应而去氢;二是通过加入Na3AlF6等,可进一步降低焊缝金属的扩散氢含量,达到超低氢的结果。同时,通过原材料的选择和控制渣系碱度,使焊缝金属的Si、S、P含量控制在最低限度;另外,考虑到焊接工艺性能,加入少量SiO2,并通过控制中性低磷氧化物和低硫Al2O3的含量来调整渣的粘度。
(2)在焊剂的生产工艺上,采用650~900℃的高温烧结,大大提高了焊剂的颗粒强度和致密性,使焊剂具有极低的含水量及低的吸潮性,保证焊缝金属极低的扩散氢含量和低的含氧量。
根据上述意旨,本发明焊剂的具体化学成分(重量%)如下:18~21%BaCO3,24~30%MgO,8~12%Al2O3,20~25%CaF2,8~12%SiO2,5~15%烧结剂。烧结剂由Na3AlF6、Li2O、CaO、K2O、Na2O中包括Na3AlF6和Li2O在内的两种或两种以上。
本发明的生产工艺如下:原料粉碎后,30目过筛,以去除粉料中的夹杂物;按成分配比配料后,将干粉混合,并加水玻璃湿润调和;在荸荠式或直式滚筒里造粒,过筛;具有一定粒度的坯料在低温下进行烘焙,保证造粒后的焊剂不粘结;最后焊剂经650~900℃高温烧结成型。
采用本发明超低氢高碱度烧结焊剂与相应的焊丝相匹配,焊接低合金高强度钢时,其焊缝金属不仅具有与母材相对应的高的强度和良好的韧性,而且氢含量可降低到2.4毫升/100克(IIW-ISO3990水银法测定)以下,氧含量降低到250PPm以下,焊缝金属中的Si和P较母材和焊丝中的Si、P含量还有所下降。从而保证焊缝金属具有良好的综合性能,特别是具有良好的抗氢脆、抗回火脆性和抗长期时效处理而引起脆化的性能。焊剂的碱度达到3.0~3.2。
本发明还具有优异的焊接工艺性能,有优良的热脱渣性,在平的钢板上堆焊4层,层温在250~350℃之间,焊渣能够平整去除。对不同钢种不同板厚的钢板进行窄坡口焊接时,能满足厚壁容器窄坡口埋弧焊的工艺要求,具有深坡口脱渣容易,渣的流动性适宜,熔渣易破碎,焊缝呈凹形等特点。
实施例
按照本发明所设计的成分配比,配制和生产了两组超低氢高碱度烧结焊剂,其具体化学成分如表1中的A、B组。采用A、B组焊剂与相应的两组焊丝(焊丝成分如表2中A、B组所示)相匹配,对壁厚为152mm的2 1/4 Cr-1Mo锻钢和厚壁为200mm的A508-3钢进行了焊接。坡口型式为变截面窄坡口;焊接线能量控制在22~28KJ/cm之间;焊后消除应力热处理,其回火参数分别为Tp=20.56和Tp=19.0,最终测量了焊缝金属的化学成分(如表3中的A、B组)和机械性能(如表4中的A、B组)。
为了比较,在表1、表2、表3和表4中分别列入了昭59212191和昭5689396相应的焊剂化学成分、所采用的焊丝成分、焊缝金属的化学成分和机械性能。
表1 实施例与对比文献的焊剂化学成分(重量%)
续表1
表2 实施例和对比文献相应焊丝的化学成分(重量%)
表3 实施例和对比文献相应的焊缝金属化学成分(重量%)
表4 实施例和对比文献焊缝金属的机械性能
由上述实施例中所测试的各类指标和性能看出,采用本发明焊剂施焊低合金高强度钢,所得的焊缝金属,不仅氢、氧含量低;其Si、P、S含量,焊缝金属与焊丝相比,不增加或有所下降。
实施例A、B焊缝金属的扩散氢〔H〕含量分别为2.25和2.40毫升/100克(IIW-ISO3690水银法测定)。
Claims (3)
1、一种采用烧结成型的高碱度烧结焊剂的制造方法,其特征在于采用650~900℃高温烧结成型。
2、一种采用权利要求1所述的制造方法生产的高碱度烧结焊剂,其特征在于焊剂的化学成分(重量%)为:18~21%BaCO3,24~30%MgO,8~12%Al2O3,20~25%CaF2,8~12%SiO2,5~15%烧结剂。
3、根据权利要求2所述的焊剂,其特征在于烧结剂由Na3AlF6、Li2O、CaO、K2O、Na2O中包括Na3AlF6和Li2O在内的两种或两种以上。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104096987A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-10-15 | 武汉铁锚焊接材料股份有限公司 | 一种海洋工程用高碱度、高韧性埋弧焊剂及其制备方法 |
CN106392379A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-02-15 | 昆山京群焊材科技有限公司 | 一种奥氏体含Nb/Ti不锈钢埋弧焊剂 |
CN114289931A (zh) * | 2022-01-30 | 2022-04-08 | 武汉科技大学 | 高锰奥氏体低温钢埋弧横焊用实芯焊丝及其焊接工艺 |
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1987
- 1987-04-16 CN CN87102741A patent/CN87102741B/zh not_active Expired
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