[发明专利]一种铬钼耐热钢用超低氢陶质焊剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，尤其是涉及一种铬钼耐热钢用超低氢陶质焊剂。

背景技术

已知的，铬-钼钢具有特殊的优质性能，常常被用于制造一些耐高温、耐高压的阀门和压力容器，在压力容器上使用的低合金耐热钢主要以Cr-Mo为主，这一类钢不但具有耐高温的性能，还具有良好的抗氢腐蚀能力，但如何保障在焊接后，焊接接头在高温、高压、各种腐蚀介质条件下具有与母材同样地性能，是对焊接材料的考验。随着Cr-Mo系列耐热钢的应用越来越广泛，压力容器用钢以及焊接接头的安全、经济运行将会对国家的各个行业起到关键的作用，为此，对相应的焊接材料提出了严峻的考验，而且Cr-Mo钢在焊接中容易引起冷、热裂纹等缺陷，常用的耐热钢用焊接材料适用于常温和大间隙焊接条件；而坡口窄间隙和特殊耐热钢焊接中，要求低温冲击韧性（-40℃）环境下，相应的埋弧焊剂还处于空白阶段。

耐热钢常用于制造锅炉、汽轮机、工业炉、动力机械和航空、石油化工、核电等工业部门中在高温下工作的零部件。目前，耐热钢的使用温度范围为200～1300℃，工作压力为几兆帕到几十兆帕，工作环境十分复杂。所以现在的耐热钢焊接材料除要求高温强度外，根据用途不同还要求有足够的韧性、良好的可加工性和焊接性，以及一定的组织稳定性。

大型压力容器的制造以埋弧自动焊接为主，尤其窄间隙埋弧焊接。国内在耐热钢埋弧焊丝、焊剂以及焊接工艺存在着较大的不稳定性，热裂问题等时有发生，急需改进目前市场上常用的高强耐热钢埋弧焊丝和焊剂，市场上配套的焊剂很难满足在不同的热处理条件下在高温时都具有良好的力学性能。

目前国内耐热钢焊剂多为高温烧结焊剂，焊缝残余扩散氢较高。提高埋弧焊剂的碱度被认为是获得高韧性焊缝的有效措施，但随之会使得焊缝中扩散氢增高，导致由氢引起的冷裂纹倾向增大。国内目前研制和生产的中性和碱性熔炼焊剂,满足不了调质型高强度钢的性能要求,所以研制高碱度低含氢量的新非熔炼型焊剂是高强度钢焊接发展的需要。

焊剂碱度提高,其氧化性能降低,而氢含量的减少却又受到了抑制,这是一般的规律。为了获得高碱度低含氢量的焊剂,采取高温烧结,它即可使焊剂中的水分(包括结晶水)在高温下全部或大部去除,又可提高焊剂的强度,减少其碎化,从而也就减少了焊剂吸收水分的表面,亦即减少了焊剂中的水分，但是高温烧结后焊剂吸潮严重，焊接过程中扩散氢含量很难控制在较低的水平。

发明内容

本专利的目的是提出的一种铬钼耐热钢用超低氢陶质焊剂，本焊剂的设计理念是采用气-渣-合金联合保护方式以获得低氢甚至超低氢的焊接接头，传统的埋弧焊剂以熔渣保护为主。陶质焊剂具有制造简单、能源消耗低、工艺性能好的特点。高温烧结焊剂高温烧结后,如何防止碱金属和碱土金属的氧化物吸水，因为无机粘结剂烧到一定的温度后,失去了结晶水,也即失去了粘性。而低温陶质焊剂不存在这些问题，故开发高碱度、超低氢新型低温烧结焊剂具有一定的意义。对容器的制造技术和工艺要求越来越高，不仅要求焊缝金属具有良好的强韧性匹配，而且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其优良的抗裂性能。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种铬钼耐热钢用超低氢陶质焊剂，所述焊剂各组分及其质量百分比含量如下：MgO：28～35％，CaO：6～15％，CaF₂：17～22％，Al2O₃：13～20％，SiO₂：5～10％，K₂O+NaO：1～5％，锰铁：0.5～3.5％，硅铁：0.5～2％，MgCO₃：6～8％。

本发明所述MgCO₃残余的CO₂当量为4%～8%。

一种铬钼耐热钢用超低氢陶质焊剂的制备方法，按配方配料后，过30目筛，混合均匀后，加水调制42～45Be（20℃）的钾钠水玻璃；经300℃低温烘焙3h，500℃高温烘焙60min，然后随炉冷却，过12～60目筛，即成陶质焊剂。