[發明專利]一種奧氏體低溫鋼埋弧焊用高堿性燒結焊劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202210690983.0
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN114850724B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 魏夢飛;霍光瑞;程彬;周曉鋒;張延超
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: B23K35/24
• 分類號: B23K35/24;B23K35/36;B23K35/40
• 代理公司: 北京市中聯創和知識產權代理有限公司 11364
• 代理人: 謝威;李萌

本發明提供了一種奧氏體低溫鋼埋弧焊用高堿性燒結焊劑及其制備方法。所述燒結焊劑包括干粉及粘結劑，干粉包括以下重量份數配比的原料：電熔鎂砂26～35％，螢石24～29％，硅灰石10～18％，氧化鋁12～18％，鈦鐵礦1～3％，電解金屬錳2～5％，金屬鉻1～2％，石墨0.1～0.6％，碳酸鈉0.1～1％，碳酸鉀0.1～1％，鋁鎂合金0.1～0.5％，氟鋁酸鈉0.1～1％，粘結劑的加入量為干粉重量的19～23％。通過造渣成分比例的合理優化，增大渣系堿度，使焊縫鋪展性好，平板及坡口內均可實現自動脫渣；通過C、Mn、Cr等合金元素進行微量調節，彌補焊接過程焊絲中的燒損，有效的抑制晶粒的長大，從而保證熔敷成分，提高焊縫的綜合力學性能。高溫燒結溫度可控制到600℃以下，降低生產成本和燒結能耗，使本發明的焊劑具有制造成本低、綜合性能好的特點。

技術領域

本發明涉及焊接材料技術領域，特別涉及一種奧氏體低溫鋼埋弧焊用高堿性燒結焊劑及其制備方法。

背景技術

液化天然氣(LNG)作為較潔凈、高效的化石能源，在國家能源消耗的占比逐年增加，預計到2030年國內天然氣的消耗量突破6000億立方，其產業發展受到越來越多的重視。LNG溫度低達-162℃，要求LNG船以及儲罐的建造材料具有優異的低溫性能。傳統上用于LNG船(儲罐)建造的材料有奧氏體不銹鋼、鋁合金、因瓦合金以及9Ni鋼，其中9Ni鋼用量最大。由于9Ni鋼板以及配套的焊接材料含有較高含量的鎳(鋼板鎳含量9％左右，焊材鎳含量在50％以上)，導致鋼板以及焊材的成本較高，目前很多國家和地區都在積極的開發新型的超低溫材料以代替傳統材料。高錳超低溫鋼不僅均有良好的低溫性能，而且成本遠低于9Ni鋼，因此具有巨大的潛力。鑒于高錳超低溫鋼良好的應用前景，埋弧焊作為高效焊接方式必不可少，研究和開發埋弧焊用高錳奧氏體鋼埋弧焊絲配套燒結焊劑至關重要。

CN111660038B的一種高錳低溫鋼焊接用燒結焊劑及其制備方法公開了燒結焊劑為干粉和粘接劑混合后的燒結物，所述干粉的重量百分數組成為：氧化鋁18～25％、莫來石10～15％、鎂砂18～26％、螢石15～25％、石英5～10％、硅灰石5～10％、霞石5～10％、錳硅合金1～3％、碳酸鈉0.5％、氟化鈉0.5％，所述粘結劑的加入量為干粉重量的21％～24％。采用這種燒結焊劑，能避免成分偏析以及熱裂紋傾向。但是在坡口內脫渣較難，而且部分關鍵元素燒損嚴重，并存在較高的氫、氧的雜質。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種奧氏體低溫鋼埋弧焊用高堿性燒結焊劑及其制備方法，焊縫鋪展性好，平板及坡口內均可以實現自動脫渣，且可向焊縫過渡需要或燒損的合金元素，焊縫裂紋敏感性低。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明提出一種奧氏體低溫鋼埋弧焊用高堿性燒結焊劑，所述燒結焊劑包括干粉及粘結劑，所述干粉包括以下重量份數配比的原料：電熔鎂砂26～35％，螢石24～29％，硅灰石10～18％，氧化鋁12～18％，鋁鎂合金0.1～0.5％，氟鋁酸鈉0.1～1％，碳酸鈉0.1～1％，碳酸鉀0.1～1％和補充劑，所述粘結劑的加入量為干粉重量的19～23％。通過進行造渣成分比例的合理優化，增大了渣系堿度，解決了焊接過程中坡口內脫渣難和焊縫表面氧化嚴重的問題。

本發明燒結焊劑中的礦物質電熔鎂砂的主要成分是MgO，通過該成分的加入及用量的控制能提高熔渣堿性，較高的堿度有利于降低雜質元素含量，改善熔敷金屬低溫韌性，同時對脫渣性也有一定影響，質量份數應控制在26～35％。

本發明燒結焊劑中的螢石主要成分是CaF₂，通過該成分的加入及用量的控制，在焊劑中起造渣、去氫和助熔劑的作用，還能夠提高熔渣堿度，改善熔敷金屬力學性能，細化晶粒，提高沖擊吸收功。在焊接過程中對電弧穩定性、脫渣性、鋪展性及煙霧量均有一定影響，含量太低或過高都不能得到適宜的熔點或熔化溫度區間，焊縫不能得到較好的保護，對成形不利，質量份數應控制在24～29％為宜。