[发明专利]一种铁素体-奥氏体双相不锈钢用埋弧烧结焊剂及其制备方法

说明书

本发明公开的一种用于焊接化学品运输船的铁素体‑奥氏体双相不锈钢用埋弧焊烧结焊剂(简称F‑A)，由焊料和钾钠水玻璃制备而成，其中焊料由Al₂O₃、CaF₂、BaF₂、MgO、SiO₂、TiO₂、K₂O、硅铁、锰铁、钼铁混合而成。本发明还公开了上述化学品运输船用F‑A双相不锈钢埋弧烧结焊剂的制备方法。本发明的组分配方焊缝金属力学性能良好，‑20℃低温冲击韧性高，尤其是铁素体与奥氏体比例能稳定保持在1:1左右，抗腐蚀性能优良；焊接电弧稳定、无烟尘，坡口内脱渣良好，焊缝成形美观，焊道过渡平滑整齐。

技术领域：

本发明涉及化学品船体内壳建造高效埋弧焊接技术领域，尤其是双相钢与双相钢的埋弧自动焊工艺所使用的焊剂。特别涉及一种化学品船用铁素体-奥氏体双相不锈钢用埋弧焊烧结焊剂及其制备方法。

背景技术：

随着化学工业的发展，尤其是石油化学工业的兴起，所需的原料及其产品的运输量日益增加。化学品船，就是用于运载除石油、成品油及气体以外的各种有毒、易燃、易挥发或有腐蚀性化学物质的液货船。第一代散装化学品船是四十年代末期美国由普通油轮改装而成，无论从货仓结构还是内舱材质来说，都没有脱离普通油轮的影子；第二代化学品船出现在六十年代，是由成品油轮改造而成，采用分隔式的货舱，应用舱壁涂层工艺，使装运散装化学品的适应性进一步扩大。到了七十年代，液体化学品货运量和货种不断增加，对货舱结构材料提出了更高的要求，才开始专门设计、建造了化学品运输专用船，其中有1/3到1/2的中央液货舱采用了不锈钢建造，从而扩大了使用范围；第四代化学品船，出现在八十年代中期，其主要特点是：载货吨位大、货舱分隔较密、货舱70％采用了高强度不锈钢材料、设有先进的控制、加热、透气、检测、警报及惰性气体系统，具有更大的灵活性和更好的营运性能。

从化学品船的发展历程来看，化学品船的更新换代主要取决于货舱结构及内壁材质的优化。化学品船所盛物质多具有强烈的腐蚀性，当使用涂层工艺改善货舱内壁耐酸耐蚀性时，同一涂层只能适应某种或某几种液货，大大限制了化学品船的适应范围，因此现代先进的化学品船货舱内壁和管系多采用不锈钢。由于双相不锈钢兼具普通奥氏体不锈钢良好的耐蚀适应性和碳钢较高的强韧性，成为了化学品船货舱内壁的首选用材。双相不锈钢的高效焊接技术也因此成为了建造化学品船的关键技术。

目前，国内用于建造化学品船的双相不锈钢已基本国产化，其中山西太钢不锈钢股份有限公司生产的S32205是应用最广的铁素体-奥氏体双相钢不锈钢种；然而，对应该钢种的焊接材料还基本依赖进口，导致国内化学品船建造成本居高不下。尤其是，一种高效埋弧烧结焊剂，完全处于国外垄断，进口价格高达每吨数十万元。因此，双相不锈钢用高效埋弧烧结焊剂的国产化研制意义非凡。

双相钢高效埋弧焊接技术的难点在于：

双相钢中合金含量高，焊接熔池易产生较多中间相导致焊缝粘渣，脱渣困难；同时，较大的热输入量易使合金元素烧损，焊缝金属中铁素体与奥氏体的双相比例发生较大变化，焊接接头力学性能降低及抗腐蚀性能恶化，尤其是抗晶间腐蚀性能差；与碳钢相比，双相不锈钢具有较大热膨胀系数及更低的热传导率，在高效焊接过程中，输入的热量易聚集在焊缝周围，形成很陡的热梯度，使焊接变形加重，对于超标的焊接变形，由于害怕导致有害相的析出而无法采取碳钢常用的热矫形。

因此，研制出一种埋弧烧结焊剂，既能确保脱渣好、焊接变形小、焊缝美观等优良的焊接工艺性能，又能改善接头力学性能及抗腐蚀性能，是解决双相不锈钢高效埋弧焊接技术的关键。

发明内容

本发明所要解决的关键技术问题之一在于克服技术壁垒、打破国外垄断，提供一种铁素体-奥氏体双相不锈钢用埋弧焊烧结焊剂，并匹配国产双相不锈钢埋弧焊丝，替代AVESTA公司805系列埋弧烧结焊剂，满足国内建造化学品船用双相不锈钢所有厚度(8mm～22mm)的埋弧焊接工艺要求,确保获得优良的焊接接头力学性能、稳定的双相组织及耐腐蚀性能；同时，焊接接头各项性能指标均满足船级社规范要求。