一种镍基带极埋弧堆焊用烧结焊剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于焊接材料技术领域，尤其涉及到一种镍基带极埋弧堆焊用烧结焊剂的 制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国社会的进步和工业化水平的提高，石化、煤化工及核电等领域服役的大 型压力容器所面临的工作条件也越来越严苛，对其内壁的耐腐蚀能力也提出了更高的要 求。对腐蚀性能要求较低的普通承压设备，一般通过在其内壁堆焊一层或多层不锈钢层就 能满足其耐蚀的要求，但对于那些对腐蚀性能要求更高、工作温度更高的承压设备不锈钢 耐蚀层已经不能满足使用要求。而镍基合金与不锈钢相比具有更优异的耐腐蚀性能及高温 强度，在腐蚀性能要求、服役温度更高的装置中已经取代了不锈钢。
[0003] 带极堆焊具有熔敷效率高，焊道成型美观，以及堆焊层化学成分均匀等优点在压 力容器行业得到广泛应用。现有的带极堆焊方法有两种，分别为埋弧堆焊和电渣堆焊。与 埋弧堆焊相比，电渣堆焊熔深较浅、稀释率低，易出现夹渣、未熔合缺陷，且由于热输入通常 大于埋弧堆焊，导致熔池在高温下的存在时间较长，加剧热裂纹形成的几率，容易产生堆焊 层下裂纹，在大型厚壁压力容器上堆焊镍基合金时，焊接应力及不同热膨胀系数的作用会 进一步加快裂纹萌发。因此埋弧堆焊的焊接质量通常比电渣堆焊更具有可靠性。
[0004] 但镍基合金带极埋弧堆焊用烧结焊剂也存在一些技术难点，主要表现在：
[0005] 1)镍基合金具有熔点低、流动性差、导热性差等特点，焊接过程中很容易出现焊缝 粘渣、焊道不齐平、焊道下热裂纹等缺陷；
[0006] 2)镍基合金中的Nb、Ta等元素很容易与焊剂中的氧化性成分发生反应生成相应 的氧化物，使得焊缝脱渣变得困难；
[0007] 3)焊剂中S、P难控制，当S、P含量超标时会增加堆焊层开裂倾向；
[0008] 4)熔渣的氧化性过高时，易烧损镍基合金中的合金元素，对其晶间腐蚀性能产生 不利影响；
[0009] 5)镍基合金中微量元素的成分波动对其耐腐蚀性能也有着重要的作用。
[0010] 中国专利CN102990251A公开了一种电渣堆焊用焊剂，通过加入适当比例的熔融 焊剂来调整焊剂的整体熔点，实现热输入较小情况下的稳定焊接，但这种焊剂仅适用于镍 基合金的电渣堆焊。
【发明内容】
[0011] 针对上述问题，本发明提供了一种镍基带极埋弧堆焊用烧结焊剂的制备方法，制 备出的镍基带极埋弧堆焊用烧结焊剂具有氧化性低、熔点低、焊接工艺性良好、焊缝耐腐蚀 性能良好。
[0012] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0013] -种镍基带极埋弧堆焊用烧结焊剂的制备方法，该烧结焊剂中含有萤石、大理石、 α-氧化铝、锆英砂、氟化钠、纯钾水玻璃及合金粉末，其中萤石、大理石和α-氧化铝构成 碱性渣系，镍基带是EQNiCrMo-3焊带，EQNiCrMo-3焊带与该烧结焊剂一同使用，本发明的 特征是：
[0014] 烧结焊剂均按重量份的配比是：萤石38~48份，大理石1~5份，α-氧化铝28~ 34份，锆英砂1~4份，氟化钠1~3份，纯钾水玻璃17~21份，合金粉末1~2份；
[0015]上述萤石CaF^wt% 含量要求是：CaF2多 97. 0、SiO2彡 1. 00、S彡 0· 010、 P彡0. 010,要求萤石CaFj^粒度是80目；
[0016] 上述大理石Ca〇y9wt%含量要求是：CaC03> 99、S彡0· 010、P彡0· 010,要求大 理石0&(]〇3的粒度是60目；
[0017] 上述α-氧化铝A1203的wt%含量要求是：A1 203彡99、S彡0· 030、P彡0· 030、要 求α-氧化铝A1203的粒度是80目；
[0018]上述锆英砂ZrSiO,wt% 含量要求是：Zr02> 60、Si02> 32、S彡 0· 050、 P< 0. 010,要求锆英砂ZrSi04的的粒度是80目；
[0019] 上述氟化钠NaF的纯度要求是：NaF彡99. 0,要求氟化钠NaF的粒度是60目；
[0020] 上述纯钾水玻璃的wt%含量要求是：K20彡12.6、Si02> 26.2、S彡0.010、 ?<0.010，要求纯钾水玻璃的模数等于3.2,20°(：时的波美度等于37~40°8^;
[0021] 上述合金粉末由镍粉和络粉构成，镍粉：络粉=1 :1 ;
[0022] 根据上述配比将萤石、大理石、α-氧化铝、锆英砂、氟化钠和合金粉末干混在一起 并搅拌均匀，之后加入纯钾水玻璃进行湿混造粒并搅拌均匀，将所述湿混造粒放入烘干炉 中进行低温烘干，低温烘干的温度控制在300°C，然后再移至高温烧结炉中进行高温烧结， 高温烧结的温度控制在650~700°C，高温烧结后经20~100目过筛即可制备出烧结焊剂。
[0023] 由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：
[0024]1)本发明的烧结焊剂具有造粒性好、颗粒度均匀、成品率高，焊剂生产工艺性优 良。
[0025] 2)本发明的烧结焊剂与EQNiCrMo-3焊带一同施焊，在一定的焊接参数范围内其 焊接过程稳定，焊缝脱渣性良好，焊道表面成形美观，边缘润湿效果好，搭边处过渡平滑。
[0026] 3)本发明的烧结焊剂与EQNiCrMo-3焊带一同施焊，堆焊层金属化学成分稳定，C、 Si、S、P等元素含量控制在较低水平。
[0027] 4)本发明的烧结焊剂与EQNiCrMo-3焊带一同施焊，堆焊层有良好的耐晶间腐蚀 性能，弯曲无裂纹产生。
【具体实施方式】
[0028] 本发明是一种镍基带极埋弧堆焊用烧结焊剂的制备方法。
[0029] 本发明的烧结焊剂中含有萤石、大理石、α-氧化铝、锆英砂、氟化钠、合金粉末及 纯钾水玻璃。本发明的烧结焊剂与EQNiCrMo-3焊带一同使用。
[0030] 烧结焊剂中各组分的主要作用简述如下：
[0031] 萤石〇&匕主要用作造渣剂，是熔渣的主要成分。CaFd^熔点低，能够降低熔渣表面 张力，提高熔渣流动性，适量的CaF2能恰当地确保熔渣的粘度，改善焊缝的成形。CaF2在高 温环境下分解产生的氟气能降低电弧区域的氢分压，降低焊缝扩散氢含量。CaF2#量过低 会导致熔渣粘度增加并易产生咬边等缺陷，CaF2含量过高时其液态熔渣的的流动性过剩， 焊缝成形明显变差。在本发明中CaFj^重量份控制在38~48份其效果最佳。
[0032] α-氧化铝A1203主要用作造渣剂，A1 203的熔点高、氧化性低，能够改变焊剂的熔 点、粘度和流动性，且不会大量氧化焊缝中的合金元素并造成粘渣。A1203与CaF2*存时能 够提高焊剂的脱硫能力。一定含量的A1203还能细化焊缝表面结晶纹线，改善焊缝成形。焊 剂中适量的A1203能明显改善其脱渣性，含量过高导致熔渣先于熔敷金属凝固，造成焊缝表 面产生压痕和气孔，含量过低造成熔渣粘度太小、流动性过剩，焊缝成形不美观。在本发