焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢埋弧焊焊剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢埋弧焊焊剂，由以下成分制成：SiO

Flux and preparation method for submerged arc welding of austenitic stainless steel with and without nitrogen control

【技术实现步骤摘要】
焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢埋弧焊焊剂及制备方法
本专利技术涉及焊接领域,特别涉及一种焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢埋弧焊焊剂及制备方法。
技术介绍
奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体不锈钢无磁性且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，由于奥氏体不锈钢的抗裂性稍差，近年来，在超低温条件下，主要采用镍基焊材进行焊接，越来越多的设计部门和单位希望有一种材料能替代镍基材料且超低温条件下焊态和热处理态具有较高的冲击韧性。为此，经过研究，采用焊剂调整来控制熔敷金属化学成分，在控氮和不控氮成分下，确保焊缝金属为奥氏体组织。为了得到良好的机械性能，特别是良好的超低温冲击韧性(-196℃)，近几年，根据市场需求和成本的要求，相关焊材厂家都在进行奥氏体不锈钢焊材的开发、完善，特别是埋弧焊的研究，因为前期的奥氏体不锈钢的焊接主要采用国外及焊条焊材，埋弧焊处于空白阶段。众所周知，全奥氏体不锈钢的焊接主要存在裂纹敏感性的问题，对焊接材料的工艺、力学性能是一个较大的难度，其焊接过程中十分容易产生裂纹，对焊接工艺性能要求较高，经过近年的发展，为了提高奥氏体不锈钢的抗裂性、耐腐蚀性及易切削性，在钢中加入了少量的钙、钼等元素，但如何保障在焊接后，焊接接头在超低温、高压等各种腐蚀介质条件下具有良好的冲击韧性和抗裂性能，是对焊接材料的考验。在此需要说明的是，在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本专利技术构思背景的理解，因此，它可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术的目的之一就在于提供一种超低温奥氏体不锈钢埋弧焊用的埋弧焊焊剂，该埋弧焊焊剂专门用于控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢的埋弧焊接，且在超低温条件下(-140℃、-196℃)焊缝金属具有良好的冲击韧性和抗裂性，可明显取代镍基焊材和近年高锰钢系列的焊接。技术方案是：一种焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢埋弧焊焊剂，由以下成分制成：SiO23-8重量份、MgO1-8重量份、Al2O320-40重量份、CaF240-60重量份、0＜CeO≤1.0重量份、1≤Mo2O3≤3重量份、0＜S≤0.010重量份和0＜P≤0.020重量份。作为优选，所述SiO24-8重量份、MgO2-6重量份、Al2O325-35重量份、CaF245-55重量份、CeO0.3-0.6重量份、Mo2O31.5-2.5重量份、S0.006-0.010重量份、P0.010-0.015重量份。作为优选，所述焊剂碱度为2.39-3.03。上述焊剂改善焊缝成型及提高和稳定焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢。本专利技术的目的之二在于提供一种一种焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢埋弧焊焊剂的制备方法。技术方案是：一种焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢埋弧焊焊剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将上述的焊剂加入到混合器内，搅拌混合均匀后，钠水玻璃混合调粉；步骤二、烘培和高温烧结、筛分。本专利技术的目的之三在于提供一种控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢的焊接方法。技术方案是：一种控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢的焊接方法，该方法采用上述的焊剂配合焊丝。本专利技术的目的之四在于提供一种控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢焊接头。技术方案是：一种控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢焊接头，该焊接接头采用上述的焊剂配合焊丝焊接，该焊接头抗拉强度510-540Mpa，焊态条件下焊缝金属-196℃冲击功Akv在80-90J，550-580℃/1h热处理条件下焊缝金属-196℃冲击功Akv在90-100J。本专利技术中：Mo2O3是低熔点物质，能改善焊缝成型，通过调整焊缝表面的界面张力，达到高温条件下焊缝成型及良好的脱渣性能，并能与磷的氧化物进行反应，起到降P的作用。由于本次专利技术中，SiO2的含量较少，为了得到良好的焊缝成型，加入了Mo2O3原材料，而且Mo2O3原材料的加入也能稳定和提高焊缝金属拉伸性能。MgO是一种强碱性物质，对焊缝形状的控制非常重要，能提高焊缝金属冲击韧性，降低扩散氢。Al2O3是两性氧化物，是熔渣粘度的调整剂，本次专利技术中，由于CaF2含量较高，焊接过程中焊缝流动性和反应程度明显，为了保证焊缝表面的光洁性，调整并提高Al2O3含量。SiO2是一种酸性物质，能降低焊剂碱度，调整渣的凝固点、表面张力及熔渣高温粘度，对焊缝成形的控制也非常重要。在本次专利技术中，在增加Mo2O3含量后，适当降低了SiO2的含量。CaF2能降低熔渣的粘度和熔点，在高温焊接条件下与焊缝金属的H含量结合为HF，降低焊缝金属H含量，提高焊缝金属的机械性能。CaF2也能与SiO2配比，提高焊剂的抗气孔能力。本专利技术各材料的比例，增加CaF2在适宜的范围内。CeO是稀土氧化物，能改善渣的性能，适量的稀土氧化物可与低熔点的有害元素P、Bi、As相作用，形成熔点较大的化合物并阻止夹杂物的偏析及长大，使夹杂物从条状、片状、块状的夹杂物形态转变成点状或小球状；不同稀土氧化物的加入也能在焊接中起到脱氧、降S、降P、吸氢除气的作用；CeO有使裂纹扩展的孕育期和断裂时间延长的作用；CeO的加入可使焊缝组织越来与均匀，具有与高温固溶处理的部分效果,提升焊缝组织的稳定性；CeO的加入能提高和稳定超低温条件下的冲击韧性和拉伸性能。此外，为了满足和使焊缝的具有良好的抗裂性、脱氧性、焊缝表面成形和良好的机械性能等要求，我们采用合金脱氧剂并与焊剂中各成份合理匹配，对焊接组织和焊缝的机械性能起到了良好的作用。有益效果：1.本专利技术专利技术人通过合理采用上述焊剂各成分及含量的有机结合，在焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢时，使得本专利技术焊剂配合焊丝具有良好的焊接工艺性，焊缝成形美观、渣壳能自动翘起脱落，使得焊缝机械性能优良，抗裂性能良好，在加入CeO、Mo2O3情况下，能保证焊缝成型及焊缝金属在超低温条件下冲击韧性(-140℃)在100J以上，(-196℃)在80J以上，未加入CeO、Mo2O3情况下，焊缝金属在超低温条件下冲击韧性(-140℃)在70-80J，(-196℃)在55-70J。2.本专利技术采用碱性渣系，配合专用焊丝，焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢，具有优良的焊缝性能，焊接接头抗拉强度510-540Mpa，焊态条件下焊缝金属-196℃冲击功Akv在80-96J，550-580℃/1h热处理条件下焊缝金属-196℃冲击功Akv在85-107J，满足超低温条件下的适应环境。3.本专利技术焊剂配合焊丝焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢时，能够使焊缝金属的化学成分和组织达到最佳，在焊态和热处理条件下具有良好的、合理的拉伸强度、冲击值、抗裂性能，并且焊缝无气孔、夹渣和裂纹，完全满足在超低温条件下的标准要求。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1将S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢埋弧焊焊剂，由以下成分制成：/nSiO

【技术特征摘要】
1.一种焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢埋弧焊焊剂，由以下成分制成：
SiO23-8重量份、MgO1-8重量份、Al2O320-40重量份、CaF240-60重量份、0＜CeO≤1.0重量份、1≤Mo2O3≤3重量份、0＜S≤0.010重量份和0＜P≤0.020重量份。


2.根据权利要求1所述的焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢埋弧焊焊剂，其特征在于：所述SiO24-8重量份、MgO2-6重量份、Al2O325-35重量份、CaF245-55重量份、CeO0.3-0.6重量份、Mo2O31.5-2.5重量份、S0.006-0.010重量份、P0.010-0.015重量份。


3.根据权利要求2所述的焊接控氮和不控氮超低温奥氏体不锈钢埋弧焊焊剂，其特征在于：
所述SiO25重量份、MgO3重量份、Al2O325重量份、CaF250重量份、CeO0.4重量份、Mo2O31.5重量份、S0.008重量份和P0.015重量份；或
所述SiO28重量份、MgO6重量份、Al2O335重量份、CaF255重量份、CeO0.3重量份、Mo2O32.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛兴贵，杨飞，曾志超，
申请(专利权)人：四川大西洋焊接材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51