[發(fā)明專利]不銹鋼焊接保護劑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710019192.0
• 申請日: 2007-11-27
• 公開（公告）號: CN101168222A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張敏;劉斌
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: B23K35/38
• 分類號: B23K35/38
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所
• 代理人: 羅笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種焊接防氧化保護劑材料，主要適用于含鎳量小于25％的不銹鋼及其它鋼種的焊接。

背景技術(shù)

在油田、化工以及其它工業(yè)領(lǐng)域中，含鎳鋼種的應(yīng)用越來越普遍，與之相應(yīng)的不銹鋼的焊接問題也越來越受到重視。為保證不銹鋼的焊接質(zhì)量，一般都采用氬弧焊打底的焊接方法，但是焊縫背面的氧化問題難于解決。不少研究者曾采用管道背面充氬氣保護的方法進行不銹鋼的焊接，但是該方法要消耗大量的氬氣，勢必造成工程成本的增加。如何防止鎳合金、不銹鋼和Ni-Mo耐熱鋼焊接過程中的焊縫背面氧化、氧化物夾雜和氣孔及其引起的一系列問題，目前國內(nèi)研究還是空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種不銹鋼焊接保護劑，適用于含鎳量小于25％的不銹鋼及其它鋼種焊接防氧化保護，解決了不銹鋼及其它含鎳鋼種焊接時的背面氧化、氧化物夾雜和氣孔問題，有利于這類鋼種形成均勻美觀的焊縫和實現(xiàn)單面焊雙面成型。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，不銹鋼焊接保護劑，其組成為：

主料：按質(zhì)量百分比由以下組分組成的粒徑為10μm～20μm的粉末，NaF?15％～20％、Al粉30％～40％、CaCO₃?35％～40％、錳粉10％～15％，上述組分之和為100％；

粘結(jié)劑：選自粘土、高嶺土或澎潤土；

稀釋劑：選自酒精或丙酮，

其中主料與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為5～8∶1。

為防止含鎳鋼種焊接時背面氧化問題，本發(fā)明的焊接保護劑一方面從渣保護出發(fā)，在焊縫背面形成保護膜，隔絕焊縫表面與空氣的接觸；另外一方面用非活性氣體保護的方法，降低焊縫周圍氧的分壓，減少焊縫背面氧化物夾雜。

為防止單面焊雙面成型焊縫背面的氫氣孔問題，保護劑中加入與氫相結(jié)合元素，降低游離氫的含量；采用降低氮分壓和隔絕空氣的方法，防止單面焊雙面成型焊縫背面的氮氣孔問題。

對于焊接時已被氧化的元素，采用置換去氧的方法，將氧化產(chǎn)物以渣的形式逸出，凈化焊縫。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。

本發(fā)明的不銹鋼焊接保護劑，按質(zhì)量百分比分別取15％～20％的NaF、30％～40％的Al粉、35％～40％的CaCO₃、10％～15％的錳粉，混合磨成粒徑為10μm～20μm的粉末，作為主料，然后按上述主料與粘結(jié)劑5～8∶1的質(zhì)量比添加粘結(jié)劑，粘結(jié)劑可選用粘土、高嶺土或澎潤土，最后用酒精或丙酮稀釋成粘稠狀，使用時涂覆在不銹鋼背面，再進行焊接。

本發(fā)明的保護劑中NaF控制在15％～20％。NaF能提高焊接保護劑的堿度，材料中的F元素能與[H]反應(yīng)生存HF，有利于氫的逸出，防止氫氣孔的產(chǎn)生。

保護劑中鋁粉控制在30％～40％。鋁粉的熔點低(700℃左右)，并且在高溫條件下容易形成致密氧化膜，阻止氧的浸入。此外，在焊縫熔池周圍，其氧化產(chǎn)物Al₂O₃能形成熔渣，對焊透的液態(tài)金屬能起到保護作用。

保護劑中CaCO₃控制在35％～40％。CaCO₃作為組分加入保護劑，在高溫下容易分解，其分解溫度為800℃左右，生存的CO₂氣體能降低焊縫區(qū)的氧分壓和氮分壓，防止氣孔的產(chǎn)生。

保護劑中錳粉控制在10％～15％。錳與氧元素有較強的結(jié)合能力，在焊接冶金過程中，焊透金屬液中會存在Fe的氧化及其它氧化物夾雜，添加少量的Mn可以置換出焊縫中的氧元素，MnO形成渣溢出，改善焊縫純凈度。

實施例1

按質(zhì)量百分比稱取主料NaF?15％、Al粉35％、CaCO₃?40％、錳粉10％，磨成粒徑為10μm～20μm的混合粉末，采用該組分粉末+澎潤土(主料與澎潤土質(zhì)量比為5∶1)混合并用酒精稀釋，將該保護劑材料涂敷在5mm厚A304不銹鋼背面，采用手弧焊方法焊接。焊接電壓為35V，電流為150A，焊接速度為26m/h。

實施例2

按質(zhì)量百分比稱取主料NaF?16％、Al粉34％、CaCO₃?39％、錳粉11％，磨成粒徑為10μm～20μm的混合粉末，采用該組分粉末+粘土(主料與粘土質(zhì)量比為8∶1)混合并用酒精稀釋，將該保護劑材料涂敷在5mm厚A304不銹鋼背面，采用手弧焊方法焊接。實施工藝同實例1。

實施例3