ES2971259T3 - Método para depositar un material de recubrimiento sobre una superficie de metal mediante revestimiento en banda por electroescoria - Google Patents

Método para depositar un material de recubrimiento sobre una superficie de metal mediante revestimiento en banda por electroescoria Download PDF

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Abstract

En un método para depositar un material de recubrimiento sobre una superficie metálica mediante un revestimiento de tira de electroescoria, se utiliza un electrodo de tira de soldadura hecho de acero inoxidable austenítico, tal como una aleación 308L o 309L, y un material fundente que tiene la siguiente composición: Al2O3: 20-30 % en peso- CaF2: 55-70 % en peso- Mo: 0,3-3 % en peso- Nb: 1,2-2,5 % en peso- Cr: 3-6 % en peso- Mn: 1-3,5 % en peso- Na2SiO3: 1-6 % en peso y, opcionalmente, otros componentes, en particular:- MgO: < 1 % en peso- CaO. Al2O3: < 1% en peso - Carbonatos: < 1% en peso así como impurezas inevitables. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCION
Método para depositar un material de recubrimiento sobre una superficie de metal mediante revestimiento en banda por electroescoria
La invención se refiere a un método para depositar un material de recubrimiento sobre una superficie de metal mediante revestimiento en banda por electroescoria (“electroslag strip cladding”).
En aplicaciones de energía nuclear, así como en las industrias aguas arriba y aguas abajo del gas y el petróleo, se depositan recubrimientos por soldadura sobre las paredes de vasos y componentes de vasos con el fin de proteger las paredes frente a la corrosión, las temperaturas elevadas y/o la fragilización química. El vaso del reactor es el componente estructural más importante para la seguridad de una central energética nuclear. El vaso de un reactor nuclear es un componente cilíndrico construido utilizando aceros de baja aleación con un revestimiento de aceros inoxidables austeníticos para evitar los procesos corrosivos. La corrosión con frecuencia es la causa de fracturas o deformaciones. Por lo tanto, la ventaja del acero inoxidable austenítico es su elevada resistencia a la corrosión. Los materiales de revestimiento son susceptibles de fenómenos de agrietamiento en caliente y agrietamiento por corrosión bajo tensión. Las grietas en el revestimiento pueden generar un fallo catastrófico.
Los métodos de recubrimiento por soldadura normalmente utilizan electrodos de banda con el fin de producir un recubrimiento de soldadura sobre la superficie de metal. Los dos métodos más comunes para recubrir componentes de gran tamaño son el revestimiento de bandas con arco sumergido y el revestimiento en banda por electroescoria.
En el revestimiento en banda por electroescoria, se alimenta en continuo un electrodo de banda en una capa poco profunda de fundente eléctricamente conductor. El calor requerido para fundir la banda, el fundente formador de escoria y la capa superficial del metal de base es generado por el calentamiento por resistencia producido por el tránsito de la corriente de soldadura a través de la escoria conductora en estado fundido. El proceso produce suficiente calor para mantener la estabilidad del mismo y para fundir la banda, formando la escoria líquida, de manera que transfiere la banda hasta el interior del metal fundido depositado sobre el metal de base.
El revestimiento en banda por electroescoria se caracteriza por una velocidad elevada de deposición y una baja dilución. El grado de dilución determina, entre otros factores, la cantidad de hierro que se diluye a partir del metal de base en el interior del revestimiento depositado.
Sin embargo, en aplicaciones de energía nuclear actualmente únicamente se utiliza el método de revestimiento de bandas con arco sumergido, que es menos eficiente.
El contenido de las publicaciones de patente WO 2015/082973 A1, JP H11 291086 A, JP 2019 115927 A así como AU 2020 101 820 A4 constituyen los antecedentes técnicos de la materia objeto de la presente invención.
La composición metalúrgica del electrodo de la banda de soldadura influye fuertemente en la calidad del revestimiento resultante con respecto a la resistencia a la corrosión, la resistencia a temperaturas elevadas y la resistencia química. Una aleación habitual utilizada para los electrodos de banda de soldadura en aplicaciones de energía nuclear son las aleaciones denominadas 308L y 309L. La composición de la aleación 308L se define en la norma AWS SFA-5.9:EQ308L y es la siguiente:
C 0.014 % en peso
Mn 1.71 % en peso
Si 0.40 % en peso
Cr 20.4 % en peso
Ni 10.3 % en peso
Mo 0.02 % en peso
S 0.002 % en peso
P 0.012 % en peso
Nb
Cu 0.03 % en peso
N 0.048 % en peso
siendo el resto de Fe.
La composición de la aleación 309L se define en la norma AWS SFA-5.9:EQ309L y es la siguiente:
C 0.013 % en peso
Mn 1.69 % en peso
Si 0.40 % en peso
Cr 23.7 % en peso
Ni 13.6%en peso
Mo 0.10 % en peso
S 0.001 % en peso
P 0.016 % en peso
Nb 0.01 % en peso
Cu 0.03 % en peso
N 0.055 % en peso
siendo el resto de Fe.
Las bandas de aleación 308L y 309L se comercializan en diferentes variantes y diversas marcas comerciales, tales como Soudotape 308L y Soudotape 309L, obtenidas de Voestalpine Bohler Welding.
El revestimiento en banda por electroescoria es un procedimiento de soldadura ventajoso que ofrece una productividad incrementada en comparación con el revestimiento de bandas con arco sumergido. Sin embargo, actualmente no se dispone de ningún material fundente adecuado para depositar una aleación 308L o 309L mediante un procedimiento de revestimiento en banda por electroescoria que cumpla los requisitos técnicos de las aplicaciones nucleares. En particular, las combinaciones actuales de banda-fundente no garantizan una resistencia a la tracción máxima de 520 MPa y el mantenimiento simultáneo del contenido de ferrita del material de recubrimiento en un valor aproximado de 15 FN (FN=número de ferrita). Este requisito actualmente únicamente se cumple en las soluciones de revestimiento de bandas con arco sumergido.
Los fabricantes de componentes estructurales para las centrales energéticas nucleares son reacios a cambiar de un consumible de soldadura a otro debido a que la calificación del producto es un proceso engorroso y el cambio a otro producto siempre conlleva algunos riesgos. Lo anterior es particularmente cierto para el cambio del procedimiento de soldadura.
Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención proporcionar un método mejorado para depositar un material de recubrimiento sobre una superficie de metal mediante revestimiento en banda por electroescoria utilizando un electrodo de banda de soldadura realizado en un acero inoxidable austenístico, tal como una aleación 308L o 309L. En particular, es un objetivo de la invención proporcionar un método, en el que el material de recubrimiento presenta una resistencia a la tracción máxima (RTM) superior a 520 MPa y un contenido de ferrita inferior a 17 FN.
Con el fin de resolver por lo menos algunos de los objetivos mencionados anteriormente, la invención proporciona generalmente un método para depositar un material de recubrimiento sobre una superficie de metal mediante revestimiento en banda por electroescoria según la reivindicación 1. El método comprende la utilización de un electrodo de bandas de soldadura realizado en un acero inoxidable austenítico, tal como una aleación 308L o 309L, y un material fundente que presenta la composición siguiente:
• AhOa: 20-30 % en peso
• CaF<2>: 55-70 % en peso
• Mo: 0.3-3 % en peso
• Nb: 1.2-2.5 % en peso
• Cr: 3-6 % en peso
• Mn: 1-3.5 % en peso
• Na<2>SiO<3>: 1-6 % en peso
y opcionalmente, constituyentes adicionales, en particular:
• MgO: <1 % en peso
• CaO-AhO<3>: <1 % en peso
• Carbonatos: <1 % en peso
así como impurezas inevitables.
La invención proporciona una mezcla específica de elementos de aleación para el material fundente que se encuentran dentro del intervalo permitido de las normas de AWS para la aleación 308L y que garantiza el comportamiento requerido del material de recubrimiento con respecto a la resistencia a la tracción máxima y el número de ferrita. Se proporcionan AhO<3>y CaF<2>en el material fundente a modo de formadores de escoria. El molibdeno (Mo) funciona como promotor de ferrita con el fin de mejorar la resistencia a la corrosión por picadura. El niobio (Nb) mejora la resistencia intergranular y funciona como un reforzador de la aleación. El cromo (Cr) funciona como un promotor de ferrita y mejora la resistencia a la corrosión. El manganeso (Mn) reduce la sensibilidad a la fractura en caliente. Na<2>SiO<3>actúa como un aglutinante.
Además, el procedimiento de revestimiento en banda por electroescoria permite una velocidad de deposición especialmente elevada, en particular una velocidad de deposición incrementada en aproximadamente 20%respecto a los procedimientos conocidos de revestimiento de bandas con arco sumergido.
Según una forma de realización preferida, se depositan dos capas de material de recubrimiento sobre la superficie de metal, cada una mediante un procedimiento de revestimiento en banda por electroescoria. Dicha técnica de doble capa se caracteriza porque se deposita una primera capa de revestimiento sobre la superficie de metal y posteriormente se deposita una segunda capa de revestimiento sobre la primera capa en un procedimiento separado de revestimiento en banda por electroescoria. La aplicación de dos capas resulta beneficiosa para obtener un grosor total suficiente del material de recubrimiento. En los procedimientos de revestimiento en banda por electroescoria, la primera capa de revestimiento presentará un número de ferrita relativamente bajo y la segunda capa presentará un número de ferrita más elevado. Por lo tanto, la aplicación de una segunda capa que forma la superficie externa del material de recubrimiento resulta beneficiosa para mantener el número de ferrita dentro de un intervalo preferido de entre 13 y 17 FN.
En cualquier caso, una forma de realización preferida proporciona que la segunda capa del depósito de material de recubrimiento presente un contenido de ferrita inferior a 17 FN, preferentemente inferior a 15 FN (medido en su superficie superior). Preferentemente, el depósito de material de recubrimiento presenta un contenido de ferrita de entre 13 y 17 FN, en particular de entre 13 y 15 FN.
Dentro del alcance de la invención, el número de ferrita se mide con la ayuda de un aparato Fischer Ferrite-scope FMP30 de acuerdo con la norma AWS A4.2.
Preferentemente, la primera capa y/o la segunda capa de depósito de material de recubrimiento presenta una resistencia a la tracción máxima superior a 520 MPa, medida tal como se describe en la sección de ejemplo de la solicitud (deposición de 8 capas de depósito de metal de soldadura sobre la superficie de una plancha de acero con el fin de construir un bloque de metal y mecanización de una probeta a partir de dicho bloque). La resistencia a la tracción máxima (RTM) es la tensión máxima que puede resistir un material sometido a tracción o estiramiento antes de romperse. La resistencia a la tracción máxima (Rm) se mide de acuerdo con la norma AWS B.4.
En una forma de realización preferida de la invención, el material fundente presenta la composición siguiente:
• AhOa: 22-25 % en peso
• CaF<2>: 58-68 % en peso
• Mo: 0.5-2 % en peso
• Nb: 1.5-2.3 % en peso
• Cr: 3-5 % en peso
• Mn: 1.2-3% en peso
• Na<2>SiO<3>: 2-6 % en peso
y opcionalmente, constituyentes adicionales, en particular:
• MgO: <1 % en peso
• CaO-AhO<3>: <1 % en peso
• Carbonatos: <1 % en peso
así como impurezas inevitables.
En una forma de realización particularmente preferida de la invención, el material fundente presenta la composición siguiente:
• AhO<3>: 23-24 % en peso
• CaF<2>: 60-65 % en peso
• Mo: 0.8-1.5% en peso
• Nb: 1.8-2.2 % en peso
• Cr: 3.4-4.5 % en peso
• Mn: 1.2-2.5% en peso
• Na<2>SiO<3>: 4-6 % en peso
y opcionalmente, constituyentes adicionales, en particular:
• MgO: <1 % en peso
• CaO-AhO<3>: <1 % en peso
• Carbonatos: <1 % en peso
así como impurezas inevitables.
Especialmente, el material fundente puede presentar la composición siguiente:
• AhOa: 24 % en peso
• CaF<2>: 62 % en peso
• Mo: 1 % en peso
• Nb: 2% en peso
• Cr: 4 % en peso
• Mn: 2 % en peso
• Na<2>SiO<3>: 5 % en peso
y opcionalmente, constituyentes adicionales, en particular:
• MgO: <1 % en peso
• CaO-AhOa: <1 % en peso
• Carbonatos: <1 % en peso
así como impurezas inevitables.
Tal como se ha mencionado anteriormente, el material fundente de la invención se desarrolló para combinarse con un electrodo de bandas de soldadura realizado en un acero inoxidable austenítico. En particular, el electrodo de banda de soldadura presenta la composición siguiente:
C 0.012-0.015 % en peso
Mn 1.65-1.75 % en peso
Si 0.38-0.42 % en peso
Cr 20-25 % en peso
Ni 10-15 % en peso
Mo 0.01-0.15 % en peso
y opcionalmente, constituyentes adicionales, en particular:
S 0.0005-0.003 % en peso
P 0.012-0.020 % en peso
Nb 0.01 % en peso
Cu 0,02-0.04 % en peso
N 0.045-0.60
así como impurezas inevitables, siendo el resto de hierro.
Los electrodos de banda de soldadura comprendidos dentro de dichos intervalos son comercializados por Voestalpine Bohler Welding Belgium s.a. bajo las marcas comerciales SOUDOTAPE 308L y SOUDOTAPE 309L. Según una forma de realización preferida, se deposita una primera capa de material de recubrimiento mediante la utilización de un electrodo de banda de soldadura de 309L y se deposita una segunda capa de material de recubrimiento sobre la primera capa mediante la utilización de un electrodo de banda de soldadura de 308L. Según la invención, el revestimiento en banda por electroescoria comprende:
• proporcionar el electrodo de banda de soldadura,
• proporcionar el material fundente,
• posicionar el electrodo de banda de soldadura a cierta distancia sobre la zona de soldadura de la superficie de metal,
• aplicar una capa de material fundente sobre la superficie de metal en la zona de soldadura,
• aplicar una corriente de soldadura en el electrodo de banda de soldadura, fundiendo de esta manera el material fundente, el electrodo de banda y la superficie de metal,
• alimentar en continuo el electrodo de banda de soldadura en la capa de material fundente fundido, haciendo avanzar simultáneamente el electrodo de banda de soldadura sobre la superficie de metal para producir un depósito de material de recubrimiento sobre la superficie de metal a lo largo del recorrido de avance.
Es conocido que los parámetros de soldadura seleccionados para el procedimiento de revestimiento en banda por electroescoria, tal como la corriente de soldadura, el voltaje de soldadura, la velocidad de soldadura y la longitud del electrodo expuesto tienen una influencia sobre el grosor de penetración (el grosor de la capa de material del metal de base que está fundido) y el grosor del depósito. En una forma de realización preferida de la invención, se consigue optimizar los parámetros de la soldadura para mantener la proporción correcta entre penetración y grosor del depósito, y asimismo para proporcionar suficiente tiempo a la transferencia de los elementos entre el baño de soldadura y la escoria líquida. De acuerdo con lo anterior, dicho revestimiento en banda por electroescoria puede comprender la aplicación de una corriente de soldadura de entre 400 y 1800 A, preferentemente de entre 1200 y 1300 A, y un voltaje de soldadura de entre 22 y 26 V, especialmente de entre 23 y 25 V.
La corriente de soldadura puede seleccionarse preferentemente de manera que se adapte a la anchura del electrodo de banda de soldadura. Según una forma de realización preferida, se utiliza un electrodo de banda de soldadura con un grosor de entre 10 y 90 mm, preferentemente de 60 mm. Con el fin de ajustar la corriente de soldadura a la anchura de la banda, se procede ventajosamente de manera que la proporción de corriente de soldadura [A] a anchura de la banda [mm] del electrodo se seleccione del intervalo de 18 a 22, y preferentemente es 20.
Además, dicho revestimiento en banda por electroescoria ventajosamente puede comprender el posicionamiento del electrodo de banda de soldadura a cierta distancia sobre la zona de soldadura de la superficie de metal de manera que la distancia de electrodo expuesto sea de entre 28 y 42 mm, preferentemente de entre 29 y 40 mm.
Además, la velocidad de soldadura se selecciona preferentemente del intervalo de 16 a 24 cm/min, preferentemente de 18 a 22 cm/min.
Es conocido que la boquilla de alimentación de la banda desempeña una función importante en el procedimiento de revestimiento de bandas. La boquilla guía el electrodo de banda de soldadura, garantiza una distribución uniforme de la corriente de soldadura en toda la anchura del electrodo de banda de soldadura y debe poder resistir y disipar el calor suficientemente para evitar el sobrecalentamiento durante el funcionamiento en continuo.
Según una forma de realización preferida de la invención, la boquilla de alimentación de bandas está montada de manera que es giratoria respecto a la superficie de metal. Según la curvatura del material de la base, resulta ventajoso proporcionar una inclinación al electrodo de banda de soldadura mediante la utilización de una boquilla giratoria. Lo anterior permite controlar el ángulo entre la banda y la superficie que debe revestirse. De acuerdo con lo anterior, una forma de realización preferida proporciona que dicho revestimiento en banda por electroescoria comprenda sostener una boquilla de alimentación de banda de manera que el electrodo de banda de soldadura esté dispuesto en un ángulo de inclinación máximo de ±25° con respecto a la perpendicular a la superficie de metal.
Según un aspecto adicional, la invención se refiere a un material fundente para la utilización en un método para depositar un material de recubrimiento sobre una superficie de metal mediante revestimiento en banda por electroescoria, presentando dicho material fundente la composición siguiente:
• AhOa: 20-30 % en peso
• CaF<2>: 55-70 % en peso
• Mo: 0.3-3 % en peso
• Nb: 1.2-2.5 % en peso
• Cr: 3-6 % en peso
• Mn: 1-3.5 % en peso
• Na<2>SiO<3>: 1-6 % en peso
y opcionalmente, constituyentes adicionales, en particular:
• MgO: <1 % en peso
• CaO-AhO<3>: <1 % en peso
• Carbonatos: <1 % en peso
así como impurezas inevitables.
Según un aspecto adicional, la invención se refiere a un conjunto para la utilización en un método para depositar un material de recubrimiento sobre una superficie de metal mediante revestimiento en banda por electroescoria, que comprende un material fundente de la invención y un electrodo de banda de soldadura, en el que el electrodo de banda de soldadura está realizado en un acero inoxidable austenítico, tal como una aleación 308L o 309L.
El método de la presente invención puede proporcionar un artículo, tal como una plancha, un vaso o una tubería, que comprende una superficie de metal y por lo menos dos capas de material de recubrimiento depositadas sobre la superficie de metal mediante un procedimiento de soldadura, en el que la segunda capa del material de recubrimiento presenta un contenido de ferrita inferior a 17 FN, preferentemente inferior a 15 FN (medido sobre su superficie superior).
Preferentemente, el material de recubrimiento presenta la composición siguiente en su superficie superior:
C 0.022-0.025 % en peso
Mn 2.35-2.45 % en peso
Si 0.45-0.50 % en peso
Cr 18-21% en peso
Ni 9.5-11% en peso
Mo 0.35-0.40 % en peso
Nb 0.4-0.5 % en peso
y opcionalmente, constituyentes adicionales, en particular:
S <0.0005 % en peso
P 0.014-0.018% en peso
Cu 0,03-0.07 % en peso
N 0.045-0.55 % en peso
así como impurezas inevitables, siendo el resto de hierro.
A continuación, se explicará la invención con mayor detalle mediante una forma de realización ejemplificativa.
Se utilizó una plancha de acero al carbono plana (0.2 % en peso de C; grosor: 30 mm) como el metal de base. La superficie de metal de dicha plancha de acero se cubrió con dos capas superpuestas de un material de recubrimiento mediante un procedimiento de soldadura. A modo de dicho procedimiento de soldadura se utilizó un procedimiento de revestimiento en banda por electroescoria. En el procedimiento de revestimiento en banda por electroescoria, los consumibles (electrodo de banda de soldadura y material fundente) se funden mediante calentamiento por resistencia. El calentamiento es proporcionado por una corriente eléctrica transmitida al baño fundido mediante un fundente eléctricamente conductor que, después de fundirse, participa en la fusión de la banda y genera una escoria. En este procedimiento, se introduce fundente por un tubo de fundente colocado delante de la boquilla de revestimiento y la banda se alimenta mediante un rodillo de alimentación.
Se utilizaron dos electrodos de banda de soldadura comercializados por Voestalpine Bohler Welding Belgium s.a. bajo las marcas comerciales SOUDOTAPE 309L y SOUDOTAPE 308L, que presentan la composición siguiente:
SOUDOTAPE 309L:
C 0.013 % en peso
Mn 1.69 % en peso
Si 0.40 % en peso
S 0.001 % en peso
P 0.016 % en peso
Cr 23.7 % en peso
Ni 13.60 % en peso
Mo 0.10 % en peso
Nb 0.01 % en peso
Cu 0.03 % en peso
N 0.055 % en peso
siendo el resto de Fe.
SOUDOTAPE 308L:
C 0.014 % en peso
Mn 1.71 % en peso
Si 0.40 % en peso
S 0.002 % en peso
P 0.012 % en peso
Cr 20.4 % en peso
Ni 10.3 % en peso
Mo 0.02 % en peso
Nb -Cu 0.03 % en peso
N 0.048 % en peso
siendo el resto de Fe.
El electrodo de banda presentaba una anchura de 60 mm y un grosor de 0.5 mm.
Además, se utilizó un material fundente en polvo, que presentaba la composición siguiente:
AI<2>O<3>24 % en peso
CaF<2>62 % en peso
CaO-AhO<4>9,5 % en peso
Cr 4 % en peso
Mo 1 % en peso
Nb 2 % en peso
Mn 2 % en peso
Na<2>O SiO<2>5 % en peso
Se utilizaron los parámetros de soldadura siguientes:
Corriente de soldadura: 1250 A
Voltaje de soldadura: 24 V
Velocidad de soldadura: 20 cm/min
Longitud de electrodo expuesto: 30 mm
Se depositaron tres cordones de material de recubrimiento dispuestos en paralelo de SOUDOTAPE 309L y el material fundente sobre la superficie de la plancha de acero con el fin de formar la primera capa. Se depositaron dos cordones de material de recubrimiento dispuestos en paralelo de SOUDOTAPE 308L y el material fundente sobre la superficie de la plancha de acero con el fin de formar la segunda capa.
El revestimiento de banda resultante se sometió a varios procedimientos de análisis, tales como ensayos de flexión lateral (según la norma AWS B4.0), observaciones de ultrasonidos (según la norma ASME), contenido de ferrita (con el instrumento Feritscope FMP30) y análisis químicos del recubrimiento sobre la superficie superior (mediante espectrometría de emisión atómica) con el fin de comprobar la calidad del depósito.
Los resultados del ensayo fueron positivos: la superficie era continua y no presentaba ningún defecto. El análisis químico y el contenido de ferrita del depósito obtenido mostraron los resultados siguientes, en referencia a los requisitos definidos por la norma AWS SFA-5.4:E308L:
Adicionalmente, se depositaron 8 capas de SOUDOTAPE 309L con el material fundente sobre la superficie de la plancha de acero con el fin de construir un bloque de metal. A continuación, se mecanizó una probeta para ensayo de tracción de 309L a partir del bloque de metal.
De manera similar, se depositaron 8 capas de SOUDOTAPE 308L con el material fundente sobre la superficie de la plancha de acero con el fin de construir un bloque de metal. A continuación, se mecanizó una probeta para ensayo de tracción de 308L a partir del bloque de metal.
Los ensayos de tracción se llevaron a cabo en las probetas según las normas AWS B4.0 y condujeron a los resultados siguientes:
De esta manera, el contenido de todos los elementos químicos en la segunda capa se encontraba dentro de los límites estipulados en la norma AWS SFA 5.4:E308L. Además, la resistencia a la tracción de las probetas de 309L y 308L era superior a 520 MPa y el contenido de ferrita delta de la 2a capa era inferior a 17 FN, que es un requisito habitual de los fabricantes para la industria nuclear.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Método para depositar un material de recubrimiento sobre una superficie de metal mediante revestimiento en banda por electroescoria, en el que dicho revestimiento en banda por electroescoria comprende utilizar un electrodo de banda de soldadura realizado en un acero inoxidable austenítico y un material fundente que presenta la composición siguiente:
    - AhOa: 20-30 % en peso
    - CaF<2>: 55-70 % en peso
    - Mo: 0.3-3 % en peso
    - Nb: 1.2-2.5 % en peso
    - Cr: 3-6 % en peso
    - Mn: 1-3.5 % en peso
    - Na<2>SiO<3>: 1-6 % en peso
    y opcionalmente unos constituyentes adicionales, en particular:
    - MgO: <1 % en peso
    - CaO-AhO<3>: <1 % en peso
    - Carbonatos: <1 % en peso
    así como impurezas inevitables, en el que el revestimiento en banda por electroescoria comprende:
    - proporcionar el electrodo de banda de soldadura,
    - proporcionar el material fundente,
    - posicionar el electrodo de banda de soldadura a una distancia sobre una zona de soldadura de la superficie de metal,
    - aplicar una capa de material fundente sobre la superficie de metal en la zona de soldadura,
    - aplicar una corriente de soldadura al electrodo de banda de soldadura, fundiendo así el material fundente, el electrodo de banda y la superficie de metal,
    - alimentar en continuo el electrodo de banda de soldadura en la capa de material fundente fundido, mientras se hace avanzar el electrodo de banda de soldadura sobre la superficie de metal para producir un depósito de material de recubrimiento sobre la superficie de metal a lo largo del recorrido de avance.
    2. Método según la reivindicación 1, en el que se depositan dos capas de material de recubrimiento sobre la superficie de metal.
    3. Método según la reivindicación 2, en el que la segunda capa del depósito de material de recubrimiento presenta un contenido de ferrita de <17 FN, preferentemente < 15 FN (medido sobre su superficie superior), en el que el número de ferrita (FN) se mide con ayuda de Fischer Ferrite-scope FMP 30 según la AWS A4.2.
    4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el material fundente presenta la composición siguiente:
    - Al<2>O<3>: 22-25 % en peso
    - CaF<2>: 58-68 % en peso
    - Mo: 0.5-2 % en peso
    - Nb: 1.5-2.3 % en peso
    - Cr: 3-5 % en peso
    - Mn: 1.2-3% en peso
    - Na<2>SiO<3>: 2-6 % en peso
    y opcionalmente unos constituyentes adicionales, en particular:
    - MgO: <1 % en peso
    - CaO-AhO<3>: <1 % en peso
    - Carbonatos: <1 % en peso
    así como impurezas inevitables.
    5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el material fundente presenta la composición siguiente:
    - AI<2>O<3>: 23-24 % en peso
    - CaF<2>: 60-65 % en peso
    - Mo: 0.8-1.5% en peso
    - Nb: 1.8-2.2 % en peso
    - Cr: 3.4-4.5 % en peso
    - Mn: 1.2-2.5% en peso
    - Na<2>SiO<3>: 4-6 % en peso
    y opcionalmente unos constituyentes adicionales, en particular:
    - MgO: <1 % en peso
    - CaO-AhO<3>:<< 1>% en peso
    - Carbonatos: <1 % en peso
    así como impurezas inevitables.
    <6>. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el material fundente presenta la composición siguiente:
    - Al<2>O<3>: 24 % en peso
    - CaF<2>: 62 % en peso
    - Mo: 1 % en peso
    - Nb: 2% en peso
    - Cr: 4 % en peso
    - Mn: 2 % en peso
    - Na<2>SiO<3>: 5 % en peso
    y opcionalmente unos constituyentes adicionales, en particular:
    - MgO: <1 % en peso
    - CaO-AhO<3>:<< 1>% en peso
    - Carbonatos: <1 % en peso
    así como impurezas inevitables.
    7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a<6>, en el que el electrodo de banda de soldadura presenta la composición siguiente:
    C 0.012-0.015 % en peso
    Mn 1.65-1.75 % en peso
    Si 0.38-0.42 % en peso
    Cr 20-25 % en peso
    Ni 10-15 % en peso
    Mo 0.01-0.15 % en peso
    y opcionalmente unos constituyentes adicionales, en particular:
    S 0.0005-0.003 % en peso
    P 0.012-0.020 % en peso
    Nb 0.01 % en peso
    Cu 0.02-0.04 % en peso
    N 0.045-0.60
    así como impurezas inevitables, siendo el resto de hierro.
    8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho revestimiento en banda por electroescoria comprende aplicar una corriente de soldadura de 400-1800 A, preferentemente 1200-1300 A, y un voltaje de soldadura de 22-26 V, en particular 23-25 V.
    9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que se utiliza una velocidad de soldadura de 16-24 cm/min, preferentemente 18-22 cm/min.
    10. Material fundente para la utilización en un método para depositar un material de recubrimiento sobre una superficie de metal mediante revestimiento en banda por electroescoria, presentando dicho material fundente la composición siguiente:
    - AI<2>O<3>: 20-30 % en peso
    - CaF<2>: 55-70 % en peso
    - Mo: 0.3-3 % en peso
    - Nb: 1.2-2.5 % en peso
    - Cr: 3-6 % en peso
    - Mn: 1-3.5 % en peso
    - Na<2>SiO<3>:<1 - 6>% en peso
    y opcionalmente unos constituyentes adicionales, en particular:
    - MgO: <1 % en peso
    - CaO-AhO<3>:<< 1>% en peso
    - Carbonatos: <1 % en peso
    así como impurezas inevitables.
    11. Material fundente según la reivindicación 10, en el que el material fundente presenta la composición siguiente: - Al<2>O<3>: 23-24 % en peso
    - CaF<2>: 60-65 % en peso
    - Mo: 0.8-1.5% en peso
    - Nb: 1.8-2.2 % en peso
    - Cr: 3.4-4.5 % en peso
    - Mn: 1.2-2.5% en peso
    - Na<2>SiO<3>: 4-6 % en peso
    y opcionalmente unos constituyentes adicionales, en particular:
    - MgO: <1 % en peso
    - CaO-AhO<3>:<< 1>% en peso
    - Carbonatos: <1 % en peso
    así como impurezas inevitables.
    12. Material fundente según la reivindicación 10 u 11, en el que el material fundente presenta la composición siguiente:
    - Al<2>O<3>: 24 % en peso
    - CaF<2>: 62 % en peso
    - Mo: 1 % en peso
    - Nb: 2 % en peso
    - Cr: 4 % en peso
    - Mn: 2 % en peso
    - Na<2>SiO<3>: 5 % en peso
    y opcionalmente unos constituyentes adicionales, en particular:
    - MgO: <1 % en peso
    - CaO-AhO<3>:<< 1>% en peso
    - Carbonatos: <1 % en peso
    así como impurezas inevitables.
    13. Conjunto para la utilización en un método para depositar un material de recubrimiento sobre una superficie de metal mediante revestimiento en banda por electroescoria, que comprende un material fundente según una cualquiera de las reivindicaciones<10>a<12>y un electrodo de banda de soldadura, en el que el electrodo de banda de soldadura está realizado en un acero inoxidable austenítico, tal como una aleación 308L o 309L.
    14. Conjunto según la reivindicación 13, en el que el electrodo de banda de soldadura presenta la composición siguiente:
    C 0.012-0.015% en peso
    Mn 1.65-1.75 % en peso
    Si 0.38-0.42 % en peso
    Cr 20-25%en peso
    Ni 10-15% en peso
    Mo 0.01-0.15% en peso
    y opcionalmente unos constituyentes adicionales, en particular:
    S 0.0005-0.003 % en peso
    P 0.012-0.020 % en peso
    Nb 0.01 % en peso
    Cu 0.02-0.04 % en peso
    N 0.045-0.60 % en peso
    así como impurezas inevitables, siendo el resto de hierro.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6313694A (ja) * 1986-07-02 1988-01-20 Kobe Steel Ltd サブマ−ジア−ク溶接用焼成型フラツクス
JPH11291086A (ja) * 1998-04-15 1999-10-26 Nippon Steel Corp 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法
TW201318757A (zh) * 2011-11-01 2013-05-16 Sorex Welding Co Ltd 不鏽鋼帶極電渣堆焊材料
US20150027993A1 (en) * 2013-07-29 2015-01-29 Siemens Energy, Inc. Flux for laser welding
PL2881211T3 (pl) * 2013-12-05 2017-09-29 Voestalpine Böhler Welding Belgium S.A. Sposób osadzania materiału okładzinowego na powierzchni metalowej za pomocą elektrożużlowego napawania taśmą, z topnikiem mającym więcej niż 55% wag. CaF<sub>2</sub>; odpowiedni topnik i wyrób z taką okładziną
EP3360641A1 (en) * 2017-02-09 2018-08-15 Oerlikon Schweisstechnik GmbH Agglomerated welding flux and submerged arc welding process of austenitic stainless steels using said flux
JP7092634B2 (ja) * 2017-12-27 2022-06-28 株式会社神戸製鋼所 二相ステンレス鋼のサブマージアーク溶接用ボンドフラックス
AU2020101820A4 (en) * 2020-08-14 2020-10-01 Harbin Welding Institute Limited Company Sintered flux for high-efficiency 309nb single-layer strip surfacing used in cooperation with eq309lnb welding strip and preparation method therefor

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