[其他]高温烧结超低氢高碱度烧结焊剂

说明书

本发明系超低氢高碱度烧结焊剂。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。其主要特征是在焊剂的生产工艺上采用６５０～９００℃高温烧结成型，大大提高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，为焊缝金属获得极低的氢、氧含量奠定了基础；在焊剂成分上，在采用高碱度的ＭｇＯ－ＣａＯ－Ａｌ₂Ｏ₃－ＣａＦ₂渣系的同时，通过加入一定量的Ｎａ₂ＡｌＦ₆等可进一步降低焊缝金属的扩散氢含量，达到超低氢效果。

本发明属于焊接材料。主要适用于低合金高强度钢埋弧焊或窄间隙埋弧焊，特别适用于厚壁压力容器的焊接。

随着近代工业技术的发展，对容器制造技术和工艺的要求越来越高，不仅要求焊缝金属有较好的强度匹配，对韧性的要求更高。厚壁容器的窄间隙埋弧焊要求焊剂具有良好的脱渣性能和极优良的抗裂性能。

目前国内外大多数市售的焊剂均满足不了上述要求。日本昭5395145和昭5395144所述的焊剂，虽然具有超低氢和高碱度的特性。但用它们施焊时，焊缝金属具有增硅回磷等特点。因此，上述焊剂若用于对回火脆性特别敏感的Cr-Mo钢时，焊缝金属往往满足不了对回火脆性的技术要求。

本发明的目的在于提供一种新的高碱度烧结焊剂，使之采用该焊剂施焊时，所得焊缝金属不但氢、氧含量非常低，而且焊缝金属不增硅，不回磷，既有高的强度和良好的韧性，又有抗氢脆、回火脆性等能力。特别适用于厚壁窄间隙埋弧焊焊接。

根据上述目的，本发明采用了高碱度的MgO-CaO-Al₂O₃-CaF₂渣系;同时采用了在650～900℃高温下烧结成型。在此温度下，既使CaCO₃不能分解，又要保证MgO不能碳酸化，从而使焊剂具有较高的碱度，同时又能在焊接过程中产生足够的CO₂气体，使焊缝金属扩散氢能降低到≤2.0毫升/100克（ⅡW水银法测氢）。

本发明的具体化学成分配比（重量%）如下：20～24%CaCO₃，22～28%MgO，16～20%Al₂O₃，15～20%CaF₂，10～15%SiO₂，0.5～2%Li₂O，0.5～5%K₂O，0.5～5%Na₂O，0.5～4%Na₃AlF₆。

本发明的生产工艺如下：配料-按化学成分配比进行配备原料;过筛-干粉需通过30目过筛，以去除粉料中的杂物;干粉调湿-干粉混合后，用水玻璃作粘结剂调湿均匀;造粒-在荸荠式或直筒式造粒机内进行造粒;低温烘焙-在低温下烘焙，直至焊剂表面干燥;高温烧结-在650～900℃高温下烧结成型。

采用本发明与相应的焊丝相匹配，焊接低合金高强度钢时，其焊缝金属具有与母材相当的强度和极优良的韧性，焊缝金属的氢含量可降到≤3.0毫升/100克（ⅡW水银法测氢），氧含量可降至≤250～270PPm。该焊剂碱度高，氧化性弱，解决了焊缝金属不增硅，不回磷的问题。这是至今现有技术中的同类焊剂所不及的。为此，该焊剂能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热处理引起脆化的能力。该焊剂的碱度可达2.3～2.7。

本发明的焊接工艺性能良好，在厚壁窄间隙埋弧焊时，具有深坡口脱渣容易，渣的流动性适宜，焊缝呈凹形等优点。

实施例

根据本发明高碱度烧结焊剂的化学成分范围，配制了三组焊剂，即A、B、C三组，其具体化学成分如表1所示。采用A、B、C三组焊剂与相应的焊丝相匹配，焊接板厚为95mm的21/4Cr-1Mo、Mn-Mo-Ni和3.5Ni钢，焊丝的化学成分如表2中的A、B、C所示。焊后测量了焊缝金属的化学成分和机械性能，其结果分别列入表3和表4。为了比较，在表1、表2、表3和表4中分别列入了日本昭5395145和昭5395144相应的焊剂化学成分、焊丝化学成分、焊缝金属化学成分和机械性能。