本發明涉及焊接材料領域，具體涉及一種鎳基625合金帶極埋弧堆焊用燒結焊劑及其制備方法。
背景技術：
壓力容器廣泛應用于石化，核電，煤化工等領域，一般都需要承受高溫高壓，以及強腐蝕，這就要求壓力容器不僅要具有足夠的強度和韌性，還需要具備足夠的耐腐蝕性能。壓力容器管板、封頭、法蘭等區域經常采用大面積耐蝕層帶極堆焊的方式來解決耐腐蝕性問題。耐腐蝕堆焊焊材一般采用不銹鋼或鎳基625合金。鎳基625合金由于具有比不銹鋼更優異的耐腐蝕性能，在煤化工等對耐腐蝕性能有更高要求的領域廣泛應用。
通過專利查詢，目前有關鎳基625燒結焊劑相關的專利很少，檢索到的專利有： (1)中國專利公開號CN 103447715 A 所公開的鎳基埋弧焊用燒結焊劑主要用于絲極埋弧焊。（2）中國專利公開號CN 102990251 A所公開的“電渣堆焊用焊劑”僅適用于鎳基合金的電渣堆焊，這些均不適用于鎳基帶極埋弧堆焊，且焊劑燒結溫度普遍較高。通過查詢其他相關資料，還沒有發現與本申請相關的可低溫燒結的燒結焊劑，因此研發一種耐腐蝕性能和工藝性良好且可以低溫燒結的鎳基625埋弧堆焊用燒結焊劑非常必要。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種可低溫燒結、脫渣容易、電弧穩定、焊縫成型以及耐腐蝕性能良好的鎳基625合金埋弧焊用焊劑，主要用于煤化工，石化等行業壓力容器內壁耐蝕層堆焊。
本發明的燒結焊劑匹配鎳基625合金焊帶堆焊后，熔敷金屬化學成分應滿足：按質量百分比計，C：≤0.10%，Si：≤0.5%，Cr：20.0～23.0%，Mn：1.0~2.50%，Cu：≤0.5%，Nb：2.5～3.5%，Mo：8. 0～10.0%，S≤0.015%，P≤0.020%，Fe：≤5.0%，Ni：余量，其它≤0.50%。
為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種鎳基625合金帶極埋弧堆焊用燒結焊劑，其是由下述重量配比的原料燒結而成：螢石：30~45份，氧化鋁：35~45份，鋯英砂：0.5~4份，鎂砂：6~10份，氟化鈉：1~3份，鉻綠：1~3份，金屬錳：3~10份，以及外加上述粉料總重18~25%的水玻璃。
本發明的一種鎳基625合金帶極埋弧堆焊用燒結焊劑的制備方法為：按所述重量配比取各原料，將除水玻璃外的各粉料干混均勻，然后加入水玻璃濕混，造粒后，經200~300℃低溫烘干，再經350~450℃高溫燒結，即得焊劑成品。
本發明中，各組分原材料的主要作用如下：
CaF2：螢石的主要成分，主要的造渣劑。CaF2能夠降低熔渣表面張力，讓熔渣變稀，粘度降低，提高渣的流動性，適量的CaF2能使熔渣黏度適中，改善焊縫的成形。CaF2含量太少，熔渣變稠，鋪展潤濕不好，含量太多容易導致電弧不穩，焊縫搭邊時有咬邊現象。
Al2O3：主要用作造渣劑。Al2O3熔點高、氧化性低，能夠改變焊劑的熔點、粘度和流動性。Al2O3與CaF2共存時能夠提高焊劑的脫硫能力。
鎂砂：主要作用造渣。改善熔渣粘度和流動性，提高熔渣堿度。
鋯英砂：主要是降低熔渣整體熱膨脹系數，改善脫渣性。
NaF：低熔點氟化物，稀渣作用更明顯，適量加入也可以調節渣池的粘度和流動性，改善焊縫邊緣潤濕角。低電離電位的鈉離子能提高電弧的穩定性。
金屬錳：參與脫氧，改善脫渣性，防止焊縫表面被氧化。
鉻綠：提高熔渣熔點，防止焊縫金屬中合金元素Cr的燒損，減少產生中間層氧化物的生成，改善脫渣。
有益效果：
本發明的一種可低溫燒結的鎳基埋弧焊焊劑具有如下特點：
（1）、具有良好的焊接工藝性，焊接時電弧穩定，操作方便，焊縫成型好，搭邊良好，脫渣容易。
（2）、焊劑生產過程中可以低溫燒結，燒結溫度可以低至350℃~450℃。
（3）、經690℃×6h熱處理后側彎試驗及晶間腐蝕試驗檢驗結果合格。
（4）、主要適用于承壓設備領域15CrMoR、14Cr1MoR、Q345R鋼的焊接。
具體實施方式
本發明所采用的主要原材料的化學成分見表1。
表1 主要原材料的化學成分
下面列舉三個具體實施例，各實施例焊劑的粉料的重量配比見表2。
表2 各實施例焊劑的粉料的重量配比
各實施例燒結焊劑的制備方法：按上述表2中的原料配比將各組分混合攪拌均勻，加入粉料總重18~25%的純鉀水玻璃進行濕混，制成20~120目顆粒，然后進行200~300℃低溫烘焙消除水分，再經350~450℃高溫燒結，即可。其中，實施例1的高溫燒結溫度為350℃，實施例2的高溫燒結溫度為450℃，實施例3的高溫燒結溫度為420℃。
對上述三個實施例制得的三種焊劑進行工藝性試驗，均表現出良好的焊接工藝性，其中實施例2制得的焊劑脫渣、焊縫成型、電弧穩定性最好。
對三個實施例所制得的焊劑進行熔敷金屬化學成分分析以及晶間腐蝕力學性能試驗。試板堆焊在15CrMoR鋼板上進行，堆焊母材板厚30mm，焊帶規格60×0.5mm，堆焊尺寸足夠用于化學成分和晶間腐蝕取樣。總共焊接三層，第一層焊接兩道，后面兩層都焊接一道。焊接規范：直流反接，焊接電流700~850A，電壓27~28V，焊接速度為160mm/min，150℃的預熱和道間溫度，焊接完成后進行690℃×6h的熱處理。EQNiCrMo-3焊帶、15CrMoR鋼板、熔敷金屬化學成分分析見表3，各實施例焊劑的晶間腐蝕性能測試結果相同，見表4。
表3 EQNiCrMo-3焊帶、15CrMoR鋼板、熔敷金屬化學成分（質量百分數，%）
表4 晶間腐蝕結果(690℃×6h)
根據ASTM A 262-15 E法以及 ASTM G28-02 A法進行熔敷金屬側彎以及晶間腐蝕試驗，試驗結果均合格，滿足使用要求。