一种12Cr2Mo1R合金钢管埋弧焊用焊剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及材料焊接技术领域，特别涉及一种12Cr2Mo1R合金钢管埋弧焊用焊剂及其制备方法，所述焊剂包括以下重量份数的原料制备而成：氧化铝15‑20份、氧化钙10‑15份、氧化锰3‑9份、氟化镁15‑30份、氧化镁15‑25份、氧化硅3‑12份、硅铁1‑8份、电解锰2‑8份、中碳铬铁0.5‑3份、铬粉3‑10份、钼粉1‑5份、氟化稀土1‑6份；本发明专利技术中，通过将上述各原料组分的用量控制在一定的比例范围内，确保了焊剂在使用时具有较好的脱氧能力，并达到改善脱渣的效果；此外，通过上述各原料组分的协同配合，有效的控制了焊缝中主合金元素的含量，补偿焊缝中如铬元素或碳元素的烧损，确保碳元素的含量控制在合理区间内，显著的提高了焊缝的室温强度、高温强度以及冲击韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种12Cr2Mo1R合金钢管埋弧焊用焊剂及其制备方法
本专利技术涉及材料焊接
，特别涉及一种12Cr2Mo1R合金钢管埋弧焊用焊剂及其制备方法。
技术介绍
12Cr2Mo1R类珠光体耐热合金钢是目前世界上广泛使用的热强钢和抗氢钢。由于在低碳钢中加入了Cr、Mo等合金元素，大大提高了钢的综合性能。如具有良好的高温力学性能、抗高温氧化性能、抗腐蚀性能、良好的韧性、工艺性能和可焊性，故被广泛用于制造石油化工、煤转化、核电、汽轮机缸体、火电等使用条件苛刻、腐蚀介质复杂的大型设备。钢材的可焊性，一般碳当量越小，可焊性越好；反之，碳当量越大，可焊性越差。随着碳当量值的增加，钢材的焊接性会变差。当CE值大于0.4％～0.6％时，冷裂纹的敏感性将增大。由于合金元素Cr、Mo的加入，12Cr2Mo1R类珠光体耐热合金钢材料有很强的淬硬倾向，焊接难度也会较大。在焊接时，如果冷却速度较快，焊后焊缝及热影响区容易形成淬硬组织，硬度增加，从而使焊接接头的脆性增大，在有较大拘束应力时，常导致裂纹产生。在焊接时，需匹配低氢焊材，控制预热温度和层间温度，及时进行焊后消氢和焊后热处理。同时需制定最佳焊接工艺参数，选择较小热输入，生产时，多以手工焊为主。此外，本领域技术人员知晓，传统的埋弧焊材料在焊接大型设备的深坡口窄间隙时，往往会因为润湿性较差和脱渣性一般而导致缺陷，严重的会导致未焊透的情况。埋弧焊焊剂的制备过程中，对于深坡口窄间隙的焊接，不但要保证焊接过程中的焊道圆润和易于脱渣，还要求焊剂抗吸潮性强，进而确保焊缝的低轻低氧和高韧性；此外，通过焊剂合金元素的过渡，补充焊接过程中的合金元素烧蚀，最终实现焊缝的强化和韧化，以满足在焊接钢的厚度大于150mm时，接头的室温强度、高温强度和-30℃低温冲击韧性优异。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种12Cr2Mo1R合金钢管埋弧焊用焊剂，其能够克服现有焊剂在深坡口窄间隙焊接时的润湿性差和脱渣性差的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种12Cr2Mo1R合金钢管埋弧焊用焊剂，包括以下重量份数的原料制备而成：氧化铝15-20份、氧化钙10-15份、氧化锰3-9份、氟化镁15-30份、氧化镁15-25份、氧化硅3-12份、硅铁1-8份、电解锰2-8份、中碳铬铁0.5-3份、铬粉3-10份、钼粉1-5份、氟化稀土1-6份。在进一步的技术方案中，所述的焊剂包括以下重量份数的原料制备而成：氧化铝16-19份、氧化钙12-14份、氧化锰5-8份、氟化镁16-25份、氧化镁17-22份、氧化硅5-10份、硅铁3-7份、电解锰4-7份、中碳铬铁1-2.5份、铬粉4-8份、钼粉2-4份、氟化稀土2-5份。在进一步的技术方案中，所述的焊剂包括以下重量份数的原料制备而成：氧化铝17重量份、氧化钙13份、氧化锰7份、氟化镁22份、氧化镁20份、氧化硅8份、硅铁5份、电解锰6份、中碳铬铁1.5份、铬粉6份、钼粉3份、氟化稀土4份。本专利技术还提供了一种上述的12Cr2Mo1R合金钢管埋弧焊用焊剂的制备方法，所述的方法包括将用于制备焊接的原料混合均匀，加入水玻璃搅拌混合均匀，制成颗粒状混合料，再对其烧结定型，得到所述的焊剂。在进一步的技术方案中，所述烧结定型的条件包括，先将颗粒状混合料在350℃的温度下烧结处理20-30min，然后升温至850℃烧结处理1-3h。在进一步的技术方案中，所述的水玻璃为纯钾水玻璃，其模数等于2.8，在20℃时的波美度为44-46°Be’。在进一步的技术方案中，所述颗粒状混合料的粒度为30-60目。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术提供的焊剂的制备原料中包含有氧化硅、电解锰、中碳铬铁、铬粉、钼粉和氟化稀土，专利技术人发现，在具体的使用过程中，基于上述原料组分制备得到的焊剂具有较好的润湿性，尤其针对深坡口窄间隙的焊接条件。进一步的，本申请的专利技术人还发现，通过将上述各原料组分的用量控制在一定的比例范围内，确保了焊剂在使用时具有较好的脱氧能力，并达到改善脱渣的效果；此外，对于净化焊缝，改善焊缝金属的结晶条件，具体如细化晶粒，改善夹藏物的形态、大小和分布具有较好的效果；通过上述各原料组分的协同配合，有效的控制了焊缝中主合金元素的含量，补偿焊缝中如铬元素或碳元素的烧损，确保碳元素的含量控制在合理区间内，显著的提高了焊缝的室温强度、高温强度以及冲击韧性。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术。需要说明的是，本专利技术中所有的原料，对其来源没有特别限定，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术中所有的原料，对其纯度没有特别限定，本专利技术优选采用分析纯或复合材料领域使用的常规纯度。本申请的专利技术人发现，随着技术的不断发展，为满足使用要求，各种承载装置正朝着大型化、厚壁化的方向发展，例如在石油化工、煤化工等领域中均广泛的使用到12Cr2Mo1R低合金耐热钢来制造反应器、分离器、换热器等承载装置。但是，传统的埋弧焊材料在面对大型设备的深坡口窄间隙的焊接环境时，容易因为焊接材料的润湿性差和脱渣性差而导致焊缝的缺陷频发，严重影响焊接质量。为此，本申请的专利技术人提供了一种12Cr2Mo1R合金钢管埋弧焊用焊剂，该焊剂包括以下重量份数的原料制备而成：氧化铝15-20份、氧化钙10-15份、氧化锰3-9份、氟化镁15-30份、氧化镁15-25份、氧化硅3-12份、硅铁1-8份、电解锰2-8份、中碳铬铁0.5-3份、铬粉3-10份、钼粉1-5份、氟化稀土1-6份。本专利技术中，所述氧化硅的主要作用是造渣，并且通过将氧化硅的用量控制在上述范围内，能够有效的改善深坡口窄间隙的焊接环境下的脱渣性能；所述硅铁和电解锰的作用是脱氧，并且，通过向焊缝中补充硅元素和锰元素，能够在兼顾脱氧的同时，提高焊缝金属的冲击韧性，增强室温强度和高温强度。添加中碳铬铁、铬粉和钼粉的作用在于控制焊缝中的元素组成，起到补充元素，补偿元素烧损的作用，并且，通过上述中碳铬铁、铬粉和钼粉的组分用量，有效的提高了焊缝的室温强度和高温强度。本专利技术提供的焊剂中还含有氟化稀土，所述的氟化稀土能够实现焊缝的净化，并改善焊缝金属的结晶条件，使得晶粒细化；而且，适当量稀土元素的掺入，有效的减少了焊缝脆硬层的产生，提高了焊缝的低温冲击韧性。本专利技术中，所述的氧化铝能够调节熔渣的粘度，改善焊剂的润湿性，若氧化铝的含量过高，焊剂的润湿性降低，导致对深坡口窄间隙的焊接效果变弱。氧化钙能够提高焊剂的整体碱度，并促进焊缝的成型，对提高焊缝的冲击韧性具有较好的帮助，但氧化钙的含量过高时，会导致焊剂的流动性变差。氧化锰的加入，不仅能够降低表面张力，促进焊缝成型，而且能够进一步降低熔渣的熔点，使焊剂的润湿性更好。氟化镁的加入，其中的氟能够降低焊缝金属中的扩散氢，彻底改善熔渣的粘度和流动性；通过加入氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种12Cr2Mo1R合金钢管埋弧焊用焊剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料制备而成：氧化铝15-20份、氧化钙10-15份、氧化锰3-9份、氟化镁15-30份、氧化镁15-25份、氧化硅3-12份、硅铁1-8份、电解锰2-8份、中碳铬铁0.5-3份、铬粉3-10份、钼粉1-5份、氟化稀土1-6份。/n

【技术特征摘要】
1.一种12Cr2Mo1R合金钢管埋弧焊用焊剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料制备而成：氧化铝15-20份、氧化钙10-15份、氧化锰3-9份、氟化镁15-30份、氧化镁15-25份、氧化硅3-12份、硅铁1-8份、电解锰2-8份、中碳铬铁0.5-3份、铬粉3-10份、钼粉1-5份、氟化稀土1-6份。


2.根据权利要求1所述的12Cr2Mo1R合金钢管埋弧焊用焊剂，其特征在于，所述的焊剂包括以下重量份数的原料制备而成：氧化铝16-19份、氧化钙12-14份、氧化锰5-8份、氟化镁16-25份、氧化镁17-22份、氧化硅5-10份、硅铁3-7份、电解锰4-7份、中碳铬铁1-2.5份、铬粉4-8份、钼粉2-4份、氟化稀土2-5份。


3.根据权利要求1所述的12Cr2Mo1R合金钢管埋弧焊用焊剂，其特征在于，所述的焊剂包括以下重量份数的原料制备而成：氧化铝17重量份、氧化钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾庆浩，彭静，葛兰，王云飞，金琴，
申请(专利权)人：合肥紫金钢管股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34