专利名称：带状电极电渣堆焊用焊剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及焊接材料，尤其涉及一种适用于核电反应堆、石油加氢反应器、化肥合成塔等压力容器的大面积内衬堆焊的带状电极电渣堆焊用焊剂及其制备方法。
背景技术：
随着核工业、石油和化工行业的发展，对厚壁压力容器的需求大增。诸如核反应堆、石油加氢反应器、化肥合成塔等压力容器都是在高温高压环境下运行，并且多数受到介质的腐蚀，因此要求其具有足够的耐腐蚀性。这类厚壁容器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钢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，又具有优良的耐腐蚀性能。现有的带状电极(以下简称带极)堆焊工艺主要包括带极埋弧堆焊和带极电渣堆焊。电渣堆焊与埋弧堆焊两种焊接工艺的主要差别是熔化方式，埋弧堆焊工艺中，熔化母材和焊材所需要的热量是从电弧中得到，而电渣堆焊工艺中，热量是从电流通过熔融态渣池所产生的电阻热中得到。电渣堆焊的电流密度比埋弧堆焊的几乎大两倍，在相同的热输入条件下，电渣堆焊的稀释率仅为埋弧堆焊的一半，而熔敷率则可达到埋弧堆焊的两倍，焊道金属内的碳、氧等杂质含量也相对较低，因此目前不锈钢堆焊工艺中，普遍采用过渡层+不锈耐蚀层的双层不锈钢(带极)电渣堆焊。但是不论采用哪种堆焊方法，作为基体的低合金钢都会对堆焊不锈钢层有一定程度的稀释。带极电渣堆焊焊剂发展至今，焊剂已经普遍能保证较高且适宜的导电性，现在技术发展的关键是在保证焊剂工艺性和冶金性能的前提下，兼顾降低母材对堆焊金属的稀释。因此带极电渣堆焊工艺中，为带极电渣堆焊选择或配备焊剂至关重要，首先要在良好工艺性下保证获得优良的不锈钢内衬，其次焊剂品质的优劣也决定着要匹配的焊带，而与焊剂匹配的不锈钢钢带、焊剂的消耗都会影响着压力容器的制造成本。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种带状电极电渣堆焊用焊剂及其制备方法，该焊剂成分设计合理，制备方法简便，可以保证焊接过程中的低稀释率、低合金烧损，能够获得性能优异的堆焊层，实现保证焊接工艺性能，降低焊剂消耗率，节约资源的功效。本发明的目的是由以下技术方案实现的。本发明带状电极电渣堆焊用焊剂，其特征在于，其成分的重量百分比为，CaF2为60 至62%，Al2O3为20至30%，SiO2为8至10%，CaO为6至11%，金属Mn为0. 6%、其余为 Cr。本发明的带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)按照重量百分比称取60至62%的CaF2、20至30%的Al203、8至10%的Si02、 6至11%的Ca0、0. 6%的金属Mn以及余量的Cr，进行配料并干混料；
(2)将干混合均勻的物料过筛，去除物料中的夹杂物；(3)过筛的物料进行复称后加入粘合剂，将物料调湿均勻；(4)加入粘合剂调湿均勻的物料进行烘焙，并高温烧结成型；(5)高温烧结成型的物料过筛，过筛后的颗粒包装为成品。前述的带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其中干混料在常温下进行。前述的带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其中干混合均勻的物料采用30目筛进行过筛。前述的带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其中粘合剂采用水玻璃，该水玻璃的加入量为干混合物料重量的20 %，加入水玻璃将该干混合物料调湿在常温下进行。前述的带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其中加入粘合剂调湿均勻的物料进行烘焙的温度为100至150°C，高温烧结成型的温度为650 800°C。前述的带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其中高温烧结成型物料过筛是选择大于30目而小于80目的颗粒作为成品进行包装。本发明带状电极电渣堆焊用焊剂及其制备方法的有益效果，该焊剂成分设计合理，制备方法简便；该焊剂稀释率低；焊道成形好，无咬边，扁平焊道两侧与母材良好润湿； 脱渣良好，渣壳为碎短渣，可在较高温度下自动脱渣；焊缝金属含氧量低，非金属夹杂物少； 保证焊接工艺性良好的前提下，焊剂熔化量少，形成渣壳薄，仅为3至6mm，极大地降低了焊剂的消耗率。
图1为本发明焊接试板结构示意图。
具体实施例方式本发明带状电极电渣堆焊用焊剂，其成分的重量百分比为，CaF2为60至62%， Al2O3 为 20 至 30%，SiO2 为 8 至 10%，CaO 为 6 至 11%，金属 Mn 为 0. 6%、其余为 Cr。本发明带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其包括以下步骤(1)按照重量百分比称取60至62%的CaF2、20至30%的Al203、8至10%的Si02、 6至11%的Ca0、0. 6%的金属Mn以及余量的Cr，进行配料并干混料；(2)将干混合均勻的物料过筛，去除物料中的夹杂物；(3)过筛的物料进行复称后加入粘合剂，将物料调湿均勻；(4)加入粘合剂调湿均勻的物料进行烘焙，并高温烧结成型；(5)高温烧结成型的物料过筛，过筛后的颗粒包装为成品。本发明带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其中干混料在常温下进行；干混合均勻的物料采用30目筛进行过筛；粘合剂采用水玻璃，该水玻璃的加入量为干混合物料重量的20%，加入水玻璃将该干混合物料调湿在常温下进行加入粘合剂调湿均勻的物料进行烘焙的温度为100至150°C，高温烧结成型的温度为650 800°C ；高温烧结成型物料过筛是选择大于30目而小于80目的颗粒作为成品进行包装。实施例一本发明带状电极电渣堆焊用焊剂的制备。
(1)称取重量百分比为 60% 的 CaF2,25% ^ Al203、8% 的 Si02、6% 的 CaO,0. 6% 的金属Mn以及0. 4%的Cr，进行配料，并在常温下进行干混料；(2)将干混合均勻的物料用30目筛过筛，去除物料中的夹杂物；(3)过筛的物料进行复称，复称的重量为每单份干混合物料的重量为 50 士0. ^(g，然后加入IOkg水玻璃，将物料在常温下调湿均勻；(4)加入水玻璃调湿均勻的物料在130士5°C的温度下进行烘焙，并在700士 10°C 的高温烧结成型；(5)将高温烧结成型的物料进行过筛，选择大于30目而小于80目的颗粒作为成品进行包装。成品焊剂检验，按重量每400kg焊剂抽样50g，用Axios X射线荧光分析仪对抽取样品进行成分检测，并与焊剂设计成分对比，误差在士2%内，即为合格品。实施例二 本发明带状电极电渣堆焊用焊剂的使用。使用上述本发明实施例一所配制生产的一组焊剂，与表1中焊带匹配，在试板1上进行双层堆焊，改试板1的厚度为80mm，材质为2. 25Cr-lMo，焊接试板如图1所示，该母材试板1的首层堆焊过渡层(309L)2，该过渡层2的厚度为3mm，在过渡层2上堆焊第二层不锈耐蚀层(347L) 3，堆焊的第二层不锈耐蚀层的厚度为3. 5mm。焊接规范见表2，焊后进行 6900C 士 14°C X^hW最大热处理。对焊接试板进行了化学和性能检测根据堆焊层的厚度，在堆焊层表面加工平整，见金属光泽后，按每层厚度为0. 5mm进行分层取样，并进行化学分析；化学分析见表3，并对焊接试板进行了侧弯试验、晶间腐蚀试验、金相试验、硬度和氢剥离试验，试验标准及试验结果见表4。表1匹配焊带化学
权利要求
1.一种带状电极电渣堆焊用焊剂，其特征在于，其成分的重量百分比为，CaF2* 60至 62%,Al2O3 为 20 至 30%, SiO2 为 8 至 10%,CaO 为 6 至 11%，金属 Mn 为 0. 6%、其余为 Cr。
2.一种如权利要求1所述的带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)按照重量百分比称取60至62%的CaF2、20至30%的Al203、8至10%的Si02、6至 11%的Ca0、0. 6%的金属Mn以及余量的Cr，进行配料并干混料；(2)将干混合均勻的物料过筛，去除物料中的夹杂物；(3)过筛的物料进行复称后加入粘合剂，将物料调湿均勻；(4)加入粘合剂调湿均勻的物料进行烘焙，并高温烧结成型；(5)高温烧结成型的物料过筛，过筛后的颗粒包装为成品。
3.根据权利要求2所述的带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其特征在于，所述干混料在常温下进行。
4.根据权利要求2所述的带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其特征在于，所述干混合均勻的物料采用30目筛进行过筛。
5.根据权利要求2所述的带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其特征在于，所述粘合剂采用水玻璃，该水玻璃的加入量为干混合物料重量的20 %，加入水玻璃将该干混合物料调湿在常温下进行。
6.根据权利要求2所述的带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其特征在于，所述加入粘合剂调湿均勻的物料进行烘焙的温度为100至150°C，高温烧结成型的温度为650 800 "C。
7.根据权利要求2所述的带状电极电渣堆焊用焊剂的制备方法，其特征在于，所述高温烧结成型物料过筛是选择大于30目而小于80目的颗粒作为成品进行包装。
全文摘要
本发明提供一种带状电极电渣堆焊用焊剂及其制备方法，其成分的重量百分比为，CaF2为60至62％，Al2O3为20至30％，SiO2为8至10％，CaO为6至11％，金属Mn为0.6％、其余为Cr；该焊剂成分设计合理，可以保证焊接过程中的低稀释率、低合金烧损，能够获得性能优异的堆焊层，实现保证焊接工艺性能，降低焊剂消耗率，节约资源的功效。
文档编号B23K35/36GK102528309SQ20101059323
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者张秀海, 王富铭, 袁继军, 赵云志, 高蕊 申请人:中国第一重型机械股份公司, 天津重型装备工程研究有限公司