[發(fā)明專利]抗氫鋼用燒結焊劑及其制備方法、以及熔敷金屬

有效

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• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112496596B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 韋性竹;何秀;李昊
• 申請（專利權）人: 四川西冶新材料股份有限公司
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/36;B23K35/40
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 薛波

本發(fā)明涉及焊接材料技術領域，公開了抗氫鋼用燒結焊劑及其制備方法、以及熔敷金屬，抗氫鋼用燒結焊劑的各組分按重量百分比計，包括菱鎂礦25~38%、白剛玉21~30%、硅灰石1.5~3.0%、熔煉焊劑熔渣6.0~9.8%、堿性氟化物33.4~40%、稀土0.05~0.2%；同時公開了焊劑的制備方法以及熔敷金屬。本發(fā)明的焊劑通過控制原材料中S、P有害元素的來源和熔敷金屬中Mn、Ni含量，設計合理的熔渣渣系和熔敷金屬化學成分，研發(fā)出一種氧化性較低的焊劑，容易焊接抗氫鋼母材，焊接時電弧保護良好，有效隔絕空氣中[O]、[N]、[H]，并通過特殊的熔渣設計有效脫硫、脫氫、脫氧，得到與抗氫鋼相匹配的優(yōu)質焊縫。

技術領域

本發(fā)明屬于焊接材料技術領域，具體地說，涉及抗氫鋼用燒結焊劑及其制備方法、以及熔敷金屬。

背景技術

石化化工工業(yè)中大量使用壓力容器，這些壓力容器普遍存在硫化氫腐蝕問題。在生產中，因濕的硫化氫腐蝕而導致壓力容器失效的原因有氫致開裂（HIC）和硫化氫應力腐蝕開裂（SSC）。Q235/345R(HIC)抗氫鋼是目前石化壓力容器常用的一種鋼材。Q235/345R(HIC)抗氫鋼及其配套的焊接材料在控制含Mn量的同時，還需嚴格控制鋼材的S、P含量(P≤0.015，S≤0.004)，焊縫的S、P的控制量為S≤0.010％，P≤0.020％，且必須具有超低的擴散氫含量、良好的抗氫致開裂（HIC）以及抗硫化氫應力腐蝕開裂（SSC）。這一新鋼種（抗氫鋼）現(xiàn)已被廣泛地使用在壓力容器制造上。與抗氫鋼配套的抗氫鋼焊材作為石化壓力容器及管道行業(yè)的一大需求焊材，此類產品需求量大，抗氫鋼焊材年需求量在500噸以上，且國內品牌少，同類焊材產品的水平參差不齊。

研究發(fā)現(xiàn)，抗氫鋼金相組織中狹長的晶粒容易發(fā)生穿晶斷裂，體積小的晶粒會降低氫原子的傳播，從而抑制硫化氫腐蝕的發(fā)生。一些晶粒的結構缺陷容易增加氫致開裂的敏感性。故晶粒結構對氫致開裂的影響是從根源上解決硫化氫對鋼材的腐蝕問題?？箽滗摬牧现械暮辖鹪氐姆N類和含量不同，使得材料對硫化氫腐蝕的敏感性差異較大。相關研究發(fā)現(xiàn)S、P，以及較多的Mn、Ni等將對抗氫鋼焊縫組織不利，因硬度和強度取決于化學成分和晶體結構，鋼的強度越高，對氫脆的敏感性越高。S在鋼中主要以FeS和MnS的形式存在，其中FeS的危害最大。焊縫凝固時硫偏析以低熔點共晶的形式分布在晶界內，成為焊縫金屬中最薄弱的部分。在焊接應力的作用下，易沿這一方向開裂，即熱裂紋。其次，隨著S含量增高，焊縫金屬的抗拉、屈服、沖擊吸收能量及抗裂性均呈下降趨勢。H在焊接過程中的危害主要表現(xiàn)為氫致氣孔、氫白點、氫脆及冷裂紋，都將導致焊后氫致開裂的可能。而焊縫中O的存在，對硫化氫腐蝕有很大的影響。研究表明，氧可以加快硫化氫對金屬的腐蝕速率，若介質中有氧的存在，硫化氫對金屬的腐蝕速率會急劇增加，且很快產生點蝕。

作為石化化工行業(yè)中被廣泛使用的抗氫鋼材料，大多工作于腐蝕性較大的介質環(huán)境中，因而與抗氫鋼配套的焊材也必須與母材具有相匹配的特點。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明的第一目的在于，提供一種抗氫鋼用燒結焊劑，該焊劑通過控制原材料中S、P的來源和Mn、Ni的含量，設計合理的熔渣渣系，研發(fā)出一種氧化性較低的焊劑，容易焊接抗氫鋼母材，焊接時電弧保護良好，有效隔絕空氣中[O]、[N]、[H]，并通過特殊的熔渣設計有效脫硫、脫氫、脫氧，得到與抗氫鋼相匹配的優(yōu)質焊縫。該焊劑配合專用焊絲焊接母材進行合金過渡，能夠解決抗氫鋼研發(fā)技術中的難點，既能使焊后的焊縫金屬具有與所用Q235/345R(HIC)本體相近的強度，熔敷金屬具有低S、低P、超低氫、高韌性、良好的抗腐蝕性、低裂紋敏感性等優(yōu)良性能。

本發(fā)明的第二目的在于，提供一種抗氫鋼用燒結焊劑的制備方法。

本發(fā)明的第三目的在于，提供了一種熔敷金屬。

具體內容如下：

第一，本發(fā)明提供了一種抗氫鋼用燒結焊劑，各組分按重量百分比計，包括菱鎂礦25~38%、白剛玉21~30%、硅灰石1.5~3%、熔煉焊劑熔渣6~9.8%、堿性氟化物33.4~40%、稀土0.05~0.2%。