[发明专利]一种带极埋弧堆焊烧结焊剂

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种可用于核反应堆、石油加氢反应器、化肥合成塔等压力容器内衬大面积堆焊的带极埋弧堆焊烧结焊剂。

背景技术

随着石油、化工和核工业的发展，对厚壁压力容器的需求大增。这类容器在高温高压环境下运行，多数受到介质的腐蚀，因此要求焊剂具有足够的耐蚀性。由于容器壁厚较大，如果整体采用不锈钢制造，既不经济且难度又大，所以目前普遍采用的制造方法是在低合金锻造或厚板卷制的容器内壁进行不锈钢堆焊，使容器既具有满足要求的耐压性能，又具备优良的耐腐蚀性能。

现有带极堆焊工艺主要有两种，分别是带极埋弧堆焊和带极电渣堆焊。对于带极埋弧堆焊而言，由于堆焊过程为电弧过程，钢带熔化靠焊接电弧产生的热量来完成，焊接参数范围较宽，所以该工艺对焊接设备等要求较为简单，堆焊焊缝具有一定的熔深，堆焊层与基材层结合较为紧密，不易出现氢剥离现象。对于带极电渣堆焊来说，由于焊接过程为电渣过程，钢带熔化靠电流通过先期熔融焊渣产生的电阻热来完成，该工艺要求焊接参数稳定，不能有太大波动，所以对焊接设备要求较高，同时由于电渣过程焊缝熔深较浅，易出现未熔合、夹渣等缺陷，对于堆焊层来说，后续使用过程中易出现氢剥离现象。所以在一般场合应用带极堆焊时，普遍采用带极埋弧堆焊。

带极埋弧堆焊用焊剂目前有两种类型，即烧结型和熔炼型。烧结型焊剂由于具有较小的松装比，且焊剂中可以添加适当的合金剂，所以焊接过程中消耗焊剂量较少，堆焊层化学成分易于满足要求，同时通过适当控制原材料可以减小堆焊层的增碳、硫、磷作用；熔炼型焊剂由于其氧化性较大，易造成堆焊层有效化学成分不足、增碳，特别是进行含铌钢带堆焊时由于铌的氧化而造成脱渣困难。现有产品有HJ260、HJ107等，均存在上述情况。

发明内容

鉴于目前极埋弧堆焊用焊剂存在的上述缺陷，本发明的目的是提出一种带极埋弧堆焊烧结焊剂，该带极埋弧堆焊烧结焊剂成分设计合理，既保证堆焊层优异的耐腐蚀性能，又具有较宽焊接参数的带极埋弧堆焊烧结焊剂。

本发明的构成包括下述部分组成：

焊剂化学成分按重量百分比：CaF₂：3.0～12.0％，SiO₂：20.0～40.0％，MnO：0～2.0％，Al₂O₃：9.0～30.0％，MgO：15.0～35.0％，CaO：1.0～15.0％，NaF：0～1.5％，ZrO₂：0～5.0％，合金剂：1.0～5.0％，余量为不可避免的杂质。

在本发明的焊剂化学成分中，我们对各种组分的限定理由分别叙述如下：

CaF₂：主要作用为造渣剂、脱硫和去氢成分。熔化后能与SiO₂等反应生成SiF₄气体，有助于排除电弧区中的氢气，减小产生气孔的机会；由于熔点低，对熔渣起到稀释作用。当焊剂中CaF₂含量过高时，熔渣过稀，导致焊缝成形不良，含量过低时熔渣粘度增大，且易于产生气孔等缺陷。在本发明中将CaF₂含量限定在3.0～12.0％之间。

SiO₂：主要作为造渣剂。它能与其它氧化物形成低熔点复合物，使熔渣粘度增加，并改善脱渣性能。过高的SiO₂含量加大堆焊层中合金元素的烧损，过低的SiO₂含量影响焊缝成形效果。在本发明中将SiO₂含量限定在20.0～40.0％之间。

MnO：作为造渣剂。它能降低熔渣粘度，增加熔渣流动性，并对电弧稳定性有较好的改善作用，适当的MnO含量还可减少焊缝中锰元素的烧损。当MnO过高时，焊剂氧化性强烈，增加合金元素的烧损。在本发明中将MnO含量限定在0～2.0％之间。

Al₂O₃：作为造渣剂。它具有良好的化学稳定性，熔点较高，当其和CaF₂、CaO共存时，能提高焊剂的脱硫能力，在焊剂中随着Al₂O₃含量的提高，脱渣愈容易，Al₂O₃的加入可以替代部分SiO₂，降低焊剂的氧化性，过多的Al₂O₃将影响焊剂的成粒效果。在本发明中将Al₂O₃含量限定在9.0～30.0％。