[发明专利]一种铬镍奥氏体不锈钢埋弧焊烧结焊剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接材料技术，特别是一种铬镍奥氏体不锈钢埋弧焊烧结焊剂。

背景技术

铬镍奥氏体不锈钢具有良好的力学性能和耐腐蚀性能，广泛应用于石油化工等重要领域。铬镍奥氏体不锈钢的埋弧焊接主要用于压力容器的耐蚀层堆焊和结构焊接。关于铬镍奥氏体不锈钢埋弧焊接配套焊剂，目前国内也有一些品种，其所走的技术路线也各不相同，但是选择多家试用之后才发现其中焊接工艺性能好、焊缝综合性能佳、供货质量稳定的产品却是少之又少。例如，有含有MgO和Cr₂O₃等高熔点物质较多的焊剂，会导致焊道发鼓，铺展较窄，严重时出现横向粘渣；有含SiO₂较多的焊剂，会导致合金成分烧损量大和焊道边缘粘渣，且使焊缝金属增Si严重；也有的选用原材料种类较多，使焊剂组分过于复杂，容易导致产品性能波动。公开号为CN 101585123A的发明专利提供的不锈钢烧结焊剂，Cr₂O₃和MgO的用量明显过高，容易造成焊道发鼓，铺展较窄。公开号为CN 101733587A的发明专利提供的不锈钢烧结焊剂，SiO₂含量较高，其实施例中熔敷金属的Si含量均在0.7%以上。Si是强铁素体形成元素，Si的含量过高对奥氏体不锈钢中铁素体含量的控制不利。所以，目前急需一种焊接工艺性好、焊缝综合性能佳、焊剂组分简单（质量容易控制）的铬镍奥氏体不锈钢埋弧焊烧结焊剂。

发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种铬镍奥氏体不锈钢埋弧焊烧结焊剂，可以具有焊接工艺性能好、氧化性低、渗杂质元素少、组分较为简单等特点，

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种铬镍奥氏体不锈钢埋弧焊烧结焊剂，为矿物原料干粉组分和水玻璃混合后的烘焙烧结物，干粉组分及其重量百分比为： CaF₂：38～55％、Al₂O₃：30～40％、CaSiO₃：4.5～19％、氟铝酸钾：0.5～3％；水玻璃为占矿物原料干粉组分质量20~30% 的钾钠水玻璃。

所述的铬镍奥氏体不锈钢埋弧焊烧结焊剂，优选的技术方案可以是：所述的水玻璃为钾钠1:1水玻璃。进一步优选的，所述的水玻璃为20℃时粘度为600~1200MPa·S的钾钠1:1水玻璃。

本发明的一种铬镍奥氏体不锈钢埋弧焊烧结焊剂，其制备方法为：将上述的矿物原料干粉组分混合均匀后，加入规定质量和规格的钾钠水玻璃，经200～250℃低温烘焙40min～60min，800℃～830℃高温烧结30min～50min，然后出炉冷却，过12～60目筛，即为成品烧结焊剂。所配焊丝类型为ER308/L和ER316/L等奥氏体不锈钢焊丝。

针对铬镍奥氏体不锈钢合金元素含量高、流动性差的特点，本发明选择氧化性较低、熔点也较低的CaF₂-Al₂O₃渣系，配以适量的CaSiO₃脱硫和改善焊缝成形，添加少许氟铝酸钾调节熔渣粘度，用钾钠1:1水玻璃作粘结剂，通过各组分的调整，焊剂碱度B_IIW范围为1.7～2.0。

本发明涉及的铬镍奥氏体不锈钢烧结焊剂各干粉组分的作用详述如下：

CaF₂：偏碱性的盐，熔点较低，能够降低熔渣表面张力和提高熔渣流动性；其在高温下比较活泼，分解产生的氟气能够降低电弧中氢的分压，从而有效降低焊缝金属扩散氢含量。含量过低时，会使焊剂碱度不够和去氢效果不佳；含量过高时，会导致电弧不稳和焊缝波纹粗大。主要通过萤石来加入，粒度要求全部通过60目。

Al₂O₃：调节熔渣熔点和粘度的有效成分，能使熔渣具有良好的流动性，焊缝金属与母材过渡平滑，焊缝成形美观。含量过低时上述效果不明显，含量过高时导致熔渣流动性变差，焊缝容易产生咬边、气体压坑和夹渣等缺陷。主要通过α-Al₂O₃来加入，粒度要求全部通过200目。

CaSiO₃：兼有CaO和SiO₂的作用，有脱硫和平衡焊剂酸碱度及改善焊缝成形的作用，含量过高时，其中的SiO₂对熔渣的稀释作用明显，导致焊缝波纹粗大，中间结晶线纹明显；含量过低时，焊缝宽窄不均匀，严重时无法施焊。主要通过硅灰石来加入，粒度要求全部通过60目。