一种奥氏体低温钢埋弧焊用高碱性烧结焊剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种奥氏体低温钢埋弧焊用高碱性烧结焊剂及其制备方法。所述烧结焊剂包括干粉及粘结剂，干粉包括以下重量份数配比的原料：电熔镁砂26～35％，萤石24～29％，硅灰石10～18％，氧化铝12～18％，钛铁矿1～3％，电解金属锰2～5％，金属铬1～2％，石墨0.1～0.6％，碳酸钠0.1～1％，碳酸钾0.1～1％，铝镁合金0.1～0.5％，氟铝酸钠0.1～1％，粘结剂的加入量为干粉重量的19～23％。通过造渣成分比例的合理优化，增大渣系碱度，使焊缝铺展性好，平板及坡口内均可实现自动脱渣；通过C、Mn、Cr等合金元素进行微量调节，弥补焊接过程焊丝中的烧损，有效的抑制晶粒的长大，从而保证熔敷成分，提高焊缝的综合力学性能。高温烧结温度可控制到600℃以下，降低生产成本和烧结能耗，使本发明专利技术的焊剂具有制造成本低、综合性能好的特点。综合性能好的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种奥氏体低温钢埋弧焊用高碱性烧结焊剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及焊接材料
，特别涉及一种奥氏体低温钢埋弧焊用高碱性烧结焊剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]液化天然气(LNG)作为较洁净、高效的化石能源，在国家能源消耗的占比逐年增加，预计到2030年国内天然气的消耗量突破6000亿立方，其产业发展受到越来越多的重视。LNG温度低达
‑
162℃，要求LNG船以及储罐的建造材料具有优异的低温性能。传统上用于LNG船(储罐)建造的材料有奥氏体不锈钢、铝合金、因瓦合金以及9Ni钢，其中9Ni钢用量最大。由于9Ni钢板以及配套的焊接材料含有较高含量的镍(钢板镍含量9％左右，焊材镍含量在50％以上)，导致钢板以及焊材的成本较高，目前很多国家和地区都在积极的开发新型的超低温材料以代替传统材料。高锰超低温钢不仅均有良好的低温性能，而且成本远低于9Ni钢，因此具有巨大的潜力。鉴于高锰超低温钢良好的应用前景，埋弧焊作为高效焊接方式必不可少，研究和开发埋弧焊用高锰奥氏体钢埋弧焊丝配套烧结焊剂至关重要。
[0003]CN111660038B的一种高锰低温钢焊接用烧结焊剂及其制备方法公开了烧结焊剂为干粉和粘接剂混合后的烧结物，所述干粉的重量百分数组成为：氧化铝18～25％、莫来石10～15％、镁砂18～26％、萤石15～25％、石英5～10％、硅灰石5～10％、霞石5～10％、锰硅合金1～3％、碳酸钠0.5％、氟化钠0.5％，所述粘结剂的加入量为干粉重量的21％～24％。采用这种烧结焊剂，能避免成分偏析以及热裂纹倾向。但是在坡口内脱渣较难，而且部分关键元素烧损严重，并存在较高的氢、氧的杂质。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种奥氏体低温钢埋弧焊用高碱性烧结焊剂及其制备方法，焊缝铺展性好，平板及坡口内均可以实现自动脱渣，且可向焊缝过渡需要或烧损的合金元素，焊缝裂纹敏感性低。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]本专利技术提出一种奥氏体低温钢埋弧焊用高碱性烧结焊剂，所述烧结焊剂包括干粉及粘结剂，所述干粉包括以下重量份数配比的原料：电熔镁砂26～35％，萤石24～29％，硅灰石10～18％，氧化铝12～18％，铝镁合金0.1～0.5％，氟铝酸钠0.1～1％，碳酸钠0.1～1％，碳酸钾0.1～1％和补充剂，所述粘结剂的加入量为干粉重量的19～23％。通过进行造渣成分比例的合理优化，增大了渣系碱度，解决了焊接过程中坡口内脱渣难和焊缝表面氧化严重的问题。
[0007]本专利技术烧结焊剂中的矿物质电熔镁砂的主要成分是MgO，通过该成分的加入及用量的控制能提高熔渣碱性，较高的碱度有利于降低杂质元素含量，改善熔敷金属低温韧性，同时对脱渣性也有一定影响，质量份数应控制在26～35％。
[0008]本专利技术烧结焊剂中的萤石主要成分是CaF2，通过该成分的加入及用量的控制，在
焊剂中起造渣、去氢和助熔剂的作用，还能够提高熔渣碱度，改善熔敷金属力学性能，细化晶粒，提高冲击吸收功。在焊接过程中对电弧稳定性、脱渣性、铺展性及烟雾量均有一定影响，含量太低或过高都不能得到适宜的熔点或熔化温度区间，焊缝不能得到较好的保护，对成形不利，质量份数应控制在24～29％为宜。
[0009]进一步的，所述硅灰石主要包括46～55％CaO和43～50％SiO2，及少量的杂质。焊剂中的硅灰石能改善焊剂造粒性能，调整熔渣的粘度和流动性，有利于促成短渣,不含结构水，减少焊缝表面气柱压坑现象，改善焊接工艺性能，质量份数应控制在10～18％。
[0010]本专利技术烧结焊剂中的氧化铝与硅灰石中SiO2的共同作用，能降低熔渣表面张力，提高界面张力，改善脱渣性、避免粘渣，氧化铝质量份数应控制在12～18％。
[0011]本专利技术烧结焊剂中的铝镁合金具有极高的活性，在焊接过程中发生放热反应，可降低焊剂由于烧结温度较低而造成含水量偏高的不利影响。
[0012]本专利技术烧结焊剂中的氟铝酸钠具有助焊剂、还原剂的作用，可以阻止氧化反应，还原去除焊缝表面的氧化膜，解决了焊缝表面氧化严重的问题。
[0013]本专利技术烧结焊剂中的碳酸钠和碳酸钾分解产生的K2O和Na2O属于活性组分，适量的加入能够弥补强脱氧元素和碱性氧化物导致的电弧稳定性差的问题。针对现有技术中脱渣难这一问题，本专利技术通过提高碱度改善脱渣困难这一问题，但是提高碱度后脱氧明显，电弧稳定性差，因此通过加入碳酸钠和碳酸钾改善电弧稳定性。
[0014]进一步的，所述粘结剂为钠钾水玻璃，模数为2.9，钠钾的摩尔比为1:3，波美度为38
‑
45
°
Be。采用钠钾水玻璃杂质少、透明度好。
[0015]进一步的，所述补充剂为钛铁矿1～3％，电解金属锰2～5％，金属铬1～2％，石墨0.1～0.6％。焊剂中的钛铁矿、电解金属锰、金属铬、石墨主要是为补充焊接过程中碳、锰、铬和钛元素的烧损，通过加入比例的调节保证熔敷金属成分，解决了焊丝合金成分烧损导致熔敷金属和接头性能变差以及焊接过程中极易产生焊缝裂纹等问题，从而保证良好的综合力学性能，且少量的石墨加入还能过渡少许碳元素进入熔敷金属，使其强度得到提高。其中钛铁矿质量份数应控制在1～3％，电解金属锰2～5％，金属铬1～2％，石墨0.1～0.6％。
[0016]本专利技术还提出一种奥氏体低温钢埋弧焊用高碱性烧结焊剂的制备方法，包括如下步骤：
[0017]S1.称重：按照重量份数称取所述干粉和粘结剂，并放入洁净容器中待用；
[0018]S2.干混：先将容器中的氧化铝与硅灰石过筛后混合，然后再与其他干粉粉料混合，并一起倒入混料机中，搅拌20～25分钟，使干粉混合均匀；
[0019]S3.湿混：将粘结剂均匀的加入混合均匀后的干粉粉料中，混料机继续搅拌20～25分钟；
[0020]S4.造粒：将湿混好的粉料加入到旋转的滚筒中，通过滚筒旋转摩擦成形获得焊剂颗粒；
[0021]S5.过筛：将成形的焊剂颗粒通过20～80目筛，获得目标颗粒度的半成品焊剂；
[0022]S6.烘干：将过筛后的半成品焊剂进行烘干；
[0023]S7.过筛：将烘干后的焊剂再次过筛，把烘干过程结块的焊剂进行粉碎，获得均匀的焊剂颗粒；
[0024]S8.烧结：将步骤S7的焊剂颗粒进行烧结制备得到成品焊剂。
[0025]进一步的，所述步骤S4中，将湿混好的粉料断续、少量、均匀的分批加入到旋转的滚筒中，便于获得较多的且不易粘连的成形焊剂颗粒。
[0026]进一步的，所述步骤S6中，将过筛后的半成品焊剂进行300～350℃低温烘干，时间为55
‑
65分钟。通过300～350℃的低温烘干去除半成品焊剂表面附着的水分。
[0027]进一步的，所述步骤S8中，将步骤S7的焊剂颗粒进行550～600℃的烧结，烧结时间为55
‑
65分钟，进一步消除焊剂颗粒中的水分。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种奥氏体低温钢埋弧焊用高碱性烧结焊剂，所述烧结焊剂包括干粉及粘结剂，其特征在于，所述干粉包括以下重量份数配比的原料：电熔镁砂26～35％，萤石24～29％，硅灰石10～18％，氧化铝12～18％，铝镁合金0.1～0.5％，氟铝酸钠0.1～1％，碳酸钠0.1～1％，碳酸钾0.1～1％和补充剂，所述粘结剂的加入量为干粉重量的19～23％。2.根据权利要求1所述的一种奥氏体低温钢埋弧焊用高碱性烧结焊剂，其特征在于，所述硅灰石主要包括46～55％CaO和43～50％SiO2。3.根据权利要求1所述的一种奥氏体低温钢埋弧焊用高碱性烧结焊剂，其特征在于，所述粘结剂为钠钾水玻璃，模数为2.9，钠钾的摩尔比为1:3，波美度为38
‑
45
°
Be。4.根据权利要求1所述的一种奥氏体低温钢埋弧焊用高碱性烧结焊剂，其特征在于，所述补充剂为钛铁矿1～3％，电解金属锰2～5％，金属铬1～2％，石墨0.1～0.6％。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的一种奥氏体低温钢埋弧焊用高碱性烧结焊剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.称重：按照重量份数称取所述干粉和粘结剂，并放入洁净容器中待用；S2.干混：先将容器中的氧化铝与硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏梦飞，霍光瑞，程彬，周晓锋，张延超，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：