一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的制备方法，将含有化学元素：C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Nb、Cu和N的化学组分经冶炼、浇注、锻打、热轧、酸洗、冷轧、分条或分卷制备成过渡层焊带；将含有化学元素：C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Nb、Cu和N的化学组分经冶炼、浇注、锻打、热轧、酸洗、冷轧、分条或分卷制备成表面层焊带；焊剂由化学组分：CaF2、Al2O3、SiO2、Nb2O5、CaO和NaF在550℃‑850℃烧结制备；通过本发明专利技术提供的一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的制备方法，不仅提高了抗晶间腐蚀能力，堆焊性能优异，更解决了焊接作业条件恶化，脱渣困难，有大量残渣的缺陷。

Method for preparing Nb stainless steel strip electrode electroslag surfacing welding belt and flux

\u672c\u53d1\u660e\u516c\u5f00\u4e86\u4e00\u79cd\u542bNb\u4e0d\u9508\u94a2\u5e26\u6781\u7535\u6e23\u5806\u710a\u710a\u5e26\u53ca\u710a\u5242\u7684\u5236\u5907\u65b9\u6cd5\uff0c\u5c06\u542b\u6709\u5316\u5b66\u5143\u7d20\uff1aC\u3001Si\u3001Mn\u3001P\u3001S\u3001Ni\u3001Cr\u3001Nb\u3001Cu\u548cN\u7684\u5316\u5b66\u7ec4\u5206\u7ecf\u51b6\u70bc\u3001\u6d47\u6ce8\u3001\u953b\u6253\u3001\u70ed\u8f67\u3001\u9178\u6d17\u3001\u51b7\u8f67\u3001\u5206\u6761\u6216\u5206\u5377\u5236\u5907\u6210\u8fc7\u6e21\u5c42\u710a\u5e26\uff1b\u5c06\u542b\u6709\u5316\u5b66\u5143\u7d20\uff1aC\u3001Si\u3001Mn\u3001P\u3001S\u3001Ni\u3001Cr\u3001Nb\u3001Cu\u548cN\u7684\u5316\u5b66\u7ec4\u5206\u7ecf\u51b6\u70bc\u3001\u6d47\u6ce8\u3001\u953b\u6253\u3001\u70ed\u8f67\u3001\u9178\u6d17\u3001\u51b7\u8f67\u3001\u5206\u6761\u6216\u5206\u5377\u5236\u5907\u6210\u8868\u9762\u5c42\u710a\u5e26\uff1b\u710a\u5242\u7531\u5316\u5b66\u7ec4\u5206\uff1aCaF2\u3001Al2O3\u3001SiO2\u3001Nb2O5\u3001CaO\u548cNaF\u5728550\u2103\u2011850\u2103\u70e7\u7ed3\u5236\u5907\uff1b\u901a\u8fc7\u672c\u53d1\u660e\u63d0\u4f9b\u7684\u4e00\u79cd\u542bNb\u4e0d\u9508\u94a2\u5e26\u6781\u7535\u6e23\u5806\u710a\u710a\u5e26\u53ca\u710a\u5242\u7684\u5236\u5907\u65b9\u6cd5\uff0c\u4e0d\u4ec5\u63d0\u9ad8\u4e86\u6297\u6676\u95f4\u8150\u8680\u80fd\u529b\uff0c\u5806\u710a\u6027\u80fd\u4f18\u5f02\uff0c\u66f4\u89e3\u51b3\u4e86\u710a\u63a5\u4f5c\u4e1a\u6761\u4ef6\u6076\u5316\uff0c\u8131\u6e23 Difficulties, a large number of residual defects.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接材料领域，具体涉及一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的制备方法。
技术介绍
伴随着石化行业向大型化、规模化发展，亦随着工业化过程中的节能减排等要求，对一些大型设备，如加氢设备、原流合成塔、煤液化反应器等压力容器用材料要求越来越高，这往往要求大面积堆焊奥氏体不锈钢做内衬，以实现抗腐蚀、耐高温等的质量要求。对于大面积堆焊而言，带极自动堆焊是目前最理想的实现方法，相较于手工电弧焊和丝极堆焊，带极自动堆焊有以下明显优点：1、高效的堆焊效率：堆焊速度可达到30cm/min，可实现焊带堆焊25Kg/小时；2、良好的焊接质量，无夹渣未熔合等焊接缺陷。在石化设备中，如加氢设备因为高压、高温环境，加之临氢状态，一般做内衬的Cr-Ni系奥氏体不锈钢难以满足使用条件，通常的解决方式为使用添加了Nb的不锈钢，以提高抗晶间腐蚀性能，但添加了Nb的不锈钢在焊接过程中，往往有焊接作业环境恶化，脱渣困难，有多量残渣等缺陷。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的制备方法，不仅提高了抗晶间腐蚀能力，堆焊性能优异，又解决了焊接作业环境恶化，脱渣困难，有多量残渣等缺陷。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：1)过渡层焊带的制备将含有化学元素：C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Cu和N的化学组分经冶炼、浇注、锻打、热轧、酸洗、冷轧、分条或分卷制备；2)表面层焊带的制备将含有化学元素：C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Nb、Cu和N的化学组分经冶炼、浇注、锻打、热轧、酸洗、冷轧、分条或分卷制备；3)焊剂的制备将化学组分：CaF2、Al2O3、SiO2、Nb2O5、CaO和NaF在550℃-850℃烧结制备。本专利技术的有益效果是：通过一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的方法，不仅提高了抗晶间耐腐蚀性能，堆焊性能优异，使堆焊弯曲无裂纹，又解决了焊接作业条件恶化，脱渣困难，有大量残渣等缺陷，使脱渣容易，焊道成型美观。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作如下改进：作为优选方案，所述过渡层焊带化学元素的重量百分比如下：C：≤0.03％且＞0％，Si：0.1％-0.5％，Mn：1％-2.5％，P：≤0.03％且＞0％，S：≤0.03％且＞0％，Ni：12％-14％，Cr：23％-25％，Cu：≤0.75％且＞0％，N：≤0.05％且＞0％，余量为Fe及其它不可避免杂质。作为优选方案，所述表面层焊带化学元素的重量百分比如下：C：≤0.03％且＞0％，Si：0.1％-0.5％，Mn：1％-2.5％，P：≤0.03％且＞0％，S：≤0.03％且＞0％，Ni：9％-12％，Cr：18％-21％，Nb：0.4％-0.7％，Cu：≤0.75％且＞0％，N：≤0.05％且＞0％，余量为Fe及其它不可避免杂质。采用上述优选的方案，所述表面层焊带的化学组分稳定，提高了抗晶间腐蚀性，使堆焊弯曲无裂纹。作为优选方案，所述焊剂化学组分的重量百分比如下：CaF2：55％-70％，Al2O3：7％-15％，SiO2：7％-12％，Nb2O5：0.2％-2％，CaO：3％-15％，NaF：1％-5％。CaF2主要是作为造渣剂和导电成分，通过熔化后电离成Ca2+和F-起到导电作用。若氟化物含量过低，堆焊时会产生电弧，若含量过高电阻热降低，熔合不好；本专利技术焊剂中CaF2的重量百分比设定为55％-70％。AL2O3是良好的造渣剂，其熔点高，化学性能稳定，且具有较高的粘度和电阻，可增加熔渣的电阻热来熔化电极。还能调节熔渣粘度，改善焊道成型；但AL2O3含量太高会容易产生电弧，本专利技术将其重量百分比设定为7％-15％。SiO2主要作为造渣剂，它可以与MgO、AL2O3等作用，生成低熔点复合物增加焊渣的高温粘度，调节湿润角，改善焊道成型，但SiO2的化学活性大，会与氟化物反应生成气体，焊接时诱发飞溅，为保证良好的焊接工艺性能及焊道成型，本专利技术焊剂中SiO2重量百分比设定为7％-12％。Nb2O5增加焊渣粘度，有利于防止Nb的烧损，有利于Nb在焊道表面的均匀分布；本专利技术焊剂中Nb2O5重量百分比设定为0.2％-2％。CaO用作造渣剂且可以稳定焊接过程，有良好的脱硫作用，本专利技术焊剂中CaO重量百分比设定为3％-15％。NaF主要作用基本同CaF2，部分代替CaF2，本专利技术焊剂中NaF重量百分比设定为1％-5％。采用上述优选的方案，所述焊剂的化学组分稳定，其具有很强的可重复性，在实际生产中，在基本化学组分不变的情况下，焊剂可多次回收利用，节约了生产成本。作为优选方案，所述焊剂优选化学组分的重量百分比如下：CaF2：60％-68％，Al2O3：9％-14％，SiO2：7％-8％，Nb2O5：0.2％-0.5％，CaO：10％-13％，NaF：3.5％-4.5％。作为优选方案，所述焊剂的化学组分重量百分比之和为100％。作为优选方案，所述过渡层熔敷金属化学元素的重量百分比如下：C：≤0.03％且＞0％，Si：0.3％-0.65％，Mn：1％-2％，P：≤0.03％且＞0％，S：≤0.02％且＞0％，Ni：11％-14％，Cr：20％-24％，Cu：≤0.75％且＞0％，N：≤0.07％且＞0％，余量为Fe及其它不可避免杂质。作为优选方案，所述表面层熔敷金属的化学元素重量百分比如下：C：≤0.03％且＞0％，Si：0.3％-0.65％，Mn：1％-2％，P：≤0.03％且＞0％，S：≤0.02％且＞0％，Ni：9％-12％，Cr：18％-21％，Nb：0.3％-0.8％，Cu：≤0.75％且＞0％，N：≤0.07％且＞0％，余量为Fe及其它不可避免杂质。采用上述优选的方案，所述表面层焊带熔敷金属的C、Si、P和S含量较低，Cr、Ni和Nb含量较高；在堆焊过程中，脱渣良好、无残渣问题，有效避免热裂纹出现，提高了堆焊效率。作为优选方案，所述化学元素重量百分比之和为100％。具体实施方式除非特别指明，以下实施例中化学元素重量百分比均由“火花原子发射光谱仪”检测，化学组分重量百分比由“X射线荧光光谱仪(XRF)”检测，焊接设备选用林肯DC1500，腐蚀性能采用液压万能试验机检测，铁素体采用铁素体仪器进行检测，稀释率采用化学组分计算获得。下面详细说明本专利技术的优选实施方式。实施例1，为了达到本专利技术的目的，本专利技术提供一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的制备方法，将含有化学元素：C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Cu和N元素的化学组分经冶炼、浇注、锻打、热轧、酸洗、冷轧、分条或分卷制备成过渡层焊带；将含有化学元素：C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Nb、Cu和N元素的化学组分经冶炼、浇注、锻打、热轧、酸洗、冷轧、分条或分卷制备成表面层焊带。焊剂通过化学组分：CaF2、Al2O3、SiO2、Nb2O5、CaO和NaF在550℃-850℃高温烧结制备。此实施例中的焊剂被标记为焊剂1，所述焊剂1化学组分的具体重量百分比如下表1：表1焊剂1化学组分具体重量百分比(％)从表1可以看出，焊剂1的化学组分的具体重量百分比之和为100％。此实施例中的堆焊采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)过渡层焊带的制备将含有化学元素：C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Cu和N的化学组分经冶炼、浇注、锻打、热轧、酸洗、冷轧、分条或分卷制备；2)表面层焊带的制备将含有化学元素：C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Nb、Cu和N的化学组分经冶炼、浇注、锻打、热轧、酸洗、冷轧、分条或分卷制备；3)焊剂的制备将化学组分：CaF2、Al2O3、SiO2、Nb2O5、CaO和NaF在550℃‑850℃烧结制备。

【技术特征摘要】
1.一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)过渡层焊带的制备将含有化学元素：C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Cu和N的化学组分经冶炼、浇注、锻打、热轧、酸洗、冷轧、分条或分卷制备；2)表面层焊带的制备将含有化学元素：C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Nb、Cu和N的化学组分经冶炼、浇注、锻打、热轧、酸洗、冷轧、分条或分卷制备；3)焊剂的制备将化学组分：CaF2、Al2O3、SiO2、Nb2O5、CaO和NaF在550℃-850℃烧结制备。2.根据权利要求1所述一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的制备方法，所述步骤3)中的焊剂的粒度尺寸为10目-80目。3.根据权利要求1所述一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的制备方法，其特征在于，所述过渡层焊带化学元素的重量百分比如下：C：≤0.03％且＞0％，Si：0.1％-0.5％，Mn：1％-2.5％，P：≤0.03％且＞0％，S：≤0.03％且＞0％，Ni：12％-14％，Cr：23％-25％，Cu：≤0.75％且＞0％，N：≤0.05％且＞0％，余量为Fe及其它不可避免杂质。4.根据权利要求1所述一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的制备方法，其特征在于，所述表面层焊带化学元素的重量百分比如下：C：≤0.03％且＞0％，Si：0.1％-0.5％，Mn：1％-2.5％，P：≤0.03％且＞0％，S：≤0.03％且＞0％，Ni：9％-12％，Cr：18％-21％，Nb：0.4％-0.7％，Cu：≤0.75％且＞0％，N：≤0.05％且＞0％，余量为Fe及其它不可避免杂质。5.根据权利要求1所述一种含Nb不锈钢带极电渣堆焊焊带及焊剂的制备方法，其特征在于，所述焊剂化学组分的重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡鸿祥，郑伊洛，
申请(专利权)人：昆山京群焊材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32