[发明专利]一种耐非氧化性酸腐蚀的奥氏体不锈钢药芯焊丝及其应用

说明书

本发明提供了一种耐非氧化性酸腐蚀的奥氏体不锈钢药芯焊丝，包括不锈钢外皮以及填充在不锈钢外皮内的药粉，所述药粉的各成分及其含量占药粉质量百分比如下：天然金红石20～25％；石英砂2～5％；金属铬19～22％；镍粉23～27％；钼粉9～11％；铜粉6～8％；电解锰2～4％；氮锰合金3～5％；烧结剂4～6％。该发明通过药粉补充部分Cr、Ni、Mo合金元素的烧损，过渡Si、Mn合金元素以及Cu、N等合金元素，通过控制药芯焊丝中各粉料的含量，控制药芯焊丝熔敷金属中合金元素的含量和比例，从而保证了药芯焊丝熔敷金属化学成分的稳定性，解决了采用市售普通奥氏体不锈钢药芯焊丝焊接新型Cr‑Ni‑Mo‑Cu‑N系耐酸性奥氏体不锈钢时出现的化学成分不一致、抗腐蚀能力不足的问题。

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种耐非氧化性酸腐蚀的奥氏体不锈钢药芯焊丝及其应用。

背景技术

不锈钢在中性或者弱氧化性酸环境中具有较强的抵抗腐蚀能力，但在含有非氧化性酸、强氧化性酸或者氯化物的环境中则会出现不同程度的腐蚀现象。因此，耐酸性不锈钢及其焊接材料必须根据其应用的环境进行开发。目前，针对化学工业中的各种酸溶液环境，主要采用奥氏体不锈钢制造各种耐酸设备。然而，在化学药品、化肥、纤维、纸浆等领域，对于硫酸、乙酸、醋酸等非氧化性酸，需要不断提高不锈钢中Ni元素的含量，其耐酸性能以及经济性均较差。随着科学研究的不断深入，人们逐渐弄清了Si、Mn、Ni、Cr、Mo等合金元素对不锈钢耐非氧化性酸腐蚀能力的影响规律，一味地提高Cr、Ni、Mo等合金元素的含量，不但增加了制造成本，反而降低了不锈钢对硫酸等环境下的耐腐蚀性能。因此，通过降低碳含量、添加Cu、Si、N等合金元素，既能改善这类不锈钢的焊接加工性能，获得优良的力学性能，也能提高其对非氧化性酸的耐腐蚀性能。

目前，市场上成熟的不锈钢药芯焊丝产品以E308/308L、E309/309L和E316/316L等普通奥氏体不锈钢药芯焊丝为主，以及含有N元素的双相不锈钢药芯焊丝如2209型药芯焊丝、2507型药芯焊丝等产品。对于耐非氧化性酸腐蚀能力更加优异的Cr-Ni-Mo-Cu-N系奥氏体不锈钢，则还未开发出相应的药芯焊丝产品。因此，此类新型耐酸型奥氏体不锈钢在应用过程中，特别是焊接加工中，存在化学成分不匹配、焊缝金属耐非氧化性酸腐蚀能力不足的问题，大大限制了Cr-Ni-Mo-Cu-N系耐酸性奥氏体不锈钢的应用范围。

发明内容

本发明的目的是克服现有Cr-Ni-Mo-Cu-N系奥氏体不锈钢在应用过程中采用现有奥氏体不锈钢药芯焊丝产品焊接时出现的化学成分不一致和抗腐蚀能力不足的问题。

为此，本发明提供了一种耐非氧化性酸腐蚀的奥氏体不锈钢药芯焊丝，包括不锈钢外皮以及填充在不锈钢外皮内的药粉，所述药粉的各成分及其含量占药粉质量百分比如下：天然金红石20～25％；石英砂2～5％；金属铬19～22％；镍粉23～27％；钼粉9～11％；铜粉6～8％；电解锰2～4％；氮锰合金3～5％；烧结剂4～6％。

进一步的，所述药粉质量占药芯焊丝总质量的24～25％。

进一步的，所述烧结剂为钾长石、钛酸钾及氟化钡按质量比1:(0.8～1.5):(1.0～2.5)混合，并添加质量分数为10％的助溶剂LiF后烧结而成；所述烧结温度为850℃，烧结时间为4h。

进一步的，所述烧结剂的粒度为60～80目。

进一步的，所述氮锰合金中各化学成分含量百分比为Mn75％，N8.0％，Si≤3.0％，C≤0.05％，S≤0.03％，P≤0.03％。

进一步的，所述药粉的各成分及其含量占药粉质量百分比如下：天然金红石20％；石英砂4％；金属铬22％；镍粉27％；钼粉10％；铜粉8％；电解锰2％；氮锰合金3％；烧结剂4％。

进一步的，所述药粉的各成分及其含量占药粉质量百分比如下：天然金红石21％；石英砂5％；金属铬20％；镍粉25％；钼粉9％；铜粉6％；电解锰4％；氮锰合金4％；烧结剂6％。