专利名称:高碱度烧结焊剂的制作方法
本发明属于焊接材料。主要适用于低合金高强度钢的焊接，特别是厚壁压力容器的焊接。
象石油炼制工业中热壁加氢反应器之类的厚壁容器，长期在高温、高压、临氢条件下工作，因此，除要求容器的材质(包括焊缝)具有高的强度和良好的韧性外，还需具有抗氢脆，抗回火脆化，抗长时间热焊效脆化以及消除应力热处理脆化的能力。这样，容器材质就必须具有较低含量的氢、氧、硫、磷和硅等。对于焊缝来说，除了焊丝满足以上要求外，更主要的是在焊接过程中保证焊缝具有低氢、低氧，并且不增硅，不回磷。这样，不但对基体金属，而且对焊丝和焊剂都有更高的技术要求。
目前，国内外在焊接厚壁容器用低合金高强度钢时，通常采用的焊剂有三种，即熔炼型焊剂、陶瓷焊剂和烧结焊剂。熔炼焊剂的含氢量和氧量均高，且焊缝金属的韧性差;陶质焊剂的吸潮性大，颗粒强度低，易于粉化，含氢量也不稳定。故七十年代以来，国际上相继出现了多种烧结焊剂，即高碱度烧结焊剂。如昭58-77790，是焊接高强度钢的烧结焊剂，它具有优良的综合机械性能和耐吸潮性能。该焊剂为了获得极低的扩散氢含量，将烧结温度严格地限制在500～570℃范围内，并认为低于500℃或高于570℃的烧结温度，都将导致扩散氢急激增加。
本发明的目的在于提供一种新的超低氢型高碱度烧结焊剂。采用该焊剂焊接低合金高强度钢等时，不仅能保证焊缝金属扩散氢含量低于24毫升/100克(IIW-ISO3690水银法测定)，氧含量低于250PPm，而且焊缝金属不增硅，不回磷，使焊缝金属既有较高的强度和良好的韧性，又有较好的抗回火脆性和满意的工艺性能;并且能用于厚壁窄坡口埋弧焊。
为了达到上述目的，本发明采用了如下解决措施(1)在焊剂化学成分上，一是采用了高碱度的BaO-MgO-CaF-Al2O3型渣系。BaCO3分解成BaO+CO2，CO2可降低电弧气氛中的氢分压，有助于降低焊缝金属中的〔H〕含量，CaF2亦与水蒸汽及氢直接反应而去氢;二是通过加入Na3AlF6等，可进一步降低焊缝金属的扩散氢含量，达到超低氢的结果。同时，通过原材料的选择和控制渣系碱度，使焊缝金属的Si、S、P含量控制在最低限度;另外，考虑到焊接工艺性能，加入少量SiO2，并通过控制中性低磷氧化物和低硫Al2O3的含量来调整渣的粘度。
(2)在焊剂的生产工艺上，采用650～900℃的高温烧结，大大提高了焊剂的颗粒强度和致密性，使焊剂具有极低的含水量及低的吸潮性，保证焊缝金属极低的扩散氢含量和低的含氧量。
根据上述意旨，本发明焊剂的具体化学成分(重量%)如下18～21%BaCO3，24～30%MgO，8～12%Al2O3，20～25%CaF2，8～12%SiO2，5～15%烧结剂。烧结剂由Na3AlF6、Li2O、CaO、K2O、Na2O中包括Na3AlF6和Li2O在内的两种或两种以上。
本发明的生产工艺如下原料粉碎后，30目过筛，以去除粉料中的夹杂物;按成分配比配料后，将干粉混合，并加水玻璃湿润调和;在荸荠式或直式滚筒里造粒，过筛;具有一定粒度的坯料在低温下进行烘焙，保证造粒后的焊剂不粘结;最后焊剂经650～900℃高温烧结成型。
采用本发明超低氢高碱度烧结焊剂与相应的焊丝相匹配，焊接低合金高强度钢时，其焊缝金属不仅具有与母材相对应的高的强度和良好的韧性，而且氢含量可降低到2.4毫升/100克(IIW-ISO3990水银法测定)以下，氧含量降低到250PPm以下，焊缝金属中的Si和P较母材和焊丝中的Si、P含量还有所下降。从而保证焊缝金属具有良好的综合性能，特别是具有良好的抗氢脆、抗回火脆性和抗长期时效处理而引起脆化的性能。焊剂的碱度达到3.0～3.2。
本发明还具有优异的焊接工艺性能，有优良的热脱渣性，在平的钢板上堆焊4层，层温在250～350℃之间，焊渣能够平整去除。对不同钢种不同板厚的钢板进行窄坡口焊接时，能满足厚壁容器窄坡口埋弧焊的工艺要求，具有深坡口脱渣容易，渣的流动性适宜，熔渣易破碎，焊缝呈凹形等特点。
实施例按照本发明所设计的成分配比，配制和生产了两组超低氢高碱度烧结焊剂，其具体化学成分如表1中的A、B组。采用A、B组焊剂与相应的两组焊丝(焊丝成分如表2中A、B组所示)相匹配，对壁厚为152mm的2 1/4 Cr-1Mo锻钢和厚壁为200mm的A508-3钢进行了焊接。坡口型式为变截面窄坡口;焊接线能量控制在22～28KJ/cm之间;焊后消除应力热处理，其回火参数分别为Tp＝20.56和Tp＝19.0，最终测量了焊缝金属的化学成分(如表3中的A、B组)和机械性能(如表4中的A、B组)。
为了比较，在表1、表2、表3和表4中分别列入了昭59212191和昭5689396相应的焊剂化学成分、所采用的焊丝成分、焊缝金属的化学成分和机械性能。
表1 实施例与对比文献的焊剂化学成分(重量%)
续表1
表2 实施例和对比文献相应焊丝的化学成分(重量%)
表3 实施例和对比文献相应的焊缝金属化学成分(重量%)
表4 实施例和对比文献焊缝金属的机械性能
由上述实施例中所测试的各类指标和性能看出，采用本发明焊剂施焊低合金高强度钢，所得的焊缝金属，不仅氢、氧含量低;其Si、P、S含量，焊缝金属与焊丝相比，不增加或有所下降。
实施例A、B焊缝金属的扩散氢〔H〕含量分别为2.25和2.40毫升/100克(IIW-ISO3690水银法测定)。
权利要求
1.一种采用烧结成型的高碱度烧结焊剂的制造方法，其特征在于采用650～900℃高温烧结成型。
2.一种采用权利要求
1所述的制造方法生产的高碱度烧结焊剂，其特征在于焊剂的化学成分(重量%)为18～21%BaCO3，24～30%MgO，8～12%Al2O3，20～25%CaF2，8～12%SiO2，5～15%烧结剂。
3.根据权利要求
2所述的焊剂，其特征在于烧结剂由Na3AlF6、Li2O、CaO、K2O、Na2O中包括Na3AlF6和Li2O在内的两种或两种以上。
专利摘要
本发明系高碱度烧结焊剂。主要适用于低合金高强度钢的焊接，特别是厚壁容器用钢的焊接。本发明采用BaO-MgO-CaF
文档编号B23K35/362GK87102741SQ87102741
公开日1988年6月8日 申请日期1987年4月16日
发明者吕生, 陈茂林, 梁东图, 孙永令, 尹爱媚, 赵玉华 申请人:自贡市中国电焊条厂, 冶金工业部钢铁研究总院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan