本發(fā)明涉及焊接材料領(lǐng)域，具體涉及一種含Nb不銹鋼單層帶極電渣堆焊焊帶及焊劑。
背景技術(shù)：
帶極自動(dòng)堆焊技術(shù)由20世紀(jì)70年代引入中國(guó)，由于其效率高、堆焊質(zhì)量均勻、稀釋率較低、堆焊層金屬性能優(yōu)良等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)各壓力容器制造行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，是目前大面積堆焊的首選焊接方法。伴隨著石化行業(yè)向大型化、規(guī)模化發(fā)展，對(duì)大型設(shè)備，如加氫設(shè)備、原流合成塔、煤液化反應(yīng)器等壓力容器的堆焊效率亦提出更高的要求，以往傳統(tǒng)的帶極堆焊往往采用第一層進(jìn)行表面層堆焊，第二層及以上進(jìn)行耐蝕層堆焊的多層堆焊方法，這樣不僅耗時(shí)長(zhǎng)，增加了現(xiàn)場(chǎng)施工量，且往往多層堆焊后堆焊金屬較厚，不利于資源的更加合理利用。因此各容器生產(chǎn)企業(yè)希望一種更高效、更合理的焊接方法來(lái)滿足施工需求，單層帶極堆焊技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
帶極堆焊根據(jù)焊接原理的不同，可分為埋弧自動(dòng)堆焊和電渣堆焊兩種，相較于埋弧堆焊，電渣堆焊焊接效率更高，可以是埋弧堆焊的1.5-2倍；焊接質(zhì)量更加穩(wěn)定，可達(dá)到5-12％的低稀釋率；焊道美觀、平整，可避免對(duì)堆焊層的再加工；搭接處平滑，可避免各類焊接缺陷。單層堆焊成型如何保證堆焊層金屬有充足的合金元素，如何避免在較厚的焊道搭接處的焊接缺陷是必須解決的問題，電渣堆焊因其稀釋率低、搭接處平滑成為單層堆焊的首選焊接方法。
在一些大型石化設(shè)備中，如加氫反應(yīng)器，因?yàn)楦邏骸⒏邷丨h(huán)境，加之臨氫狀態(tài)，往往使用含Nb的不銹鋼內(nèi)襯提高抗晶間腐蝕性能，但添加了Nb的不銹鋼在焊接過程中，往往有焊接作業(yè)性惡化、脫渣困難、有多量殘?jiān)湍透g性能差等缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種含Nb不銹鋼單層帶極電渣堆焊焊帶及焊劑，通過調(diào)控焊劑及焊帶的化學(xué)組分，在單層帶極電渣堆焊過程中，不僅脫渣容易，焊道成型美觀，而且具有極佳的耐腐蝕能力，堆焊彎曲無(wú)裂紋。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
本發(fā)明一種含Nb不銹鋼單層帶極電渣堆焊焊帶及焊劑，包括焊帶和焊劑，所述焊帶的化學(xué)組分重量百分比如下：
C：≤0.03％且＞0％，
Si：0.1％-0.5％，
Mn：1％-2.5％，
P：≤0.03％且＞0％，
S：≤0.03％且＞0％，
Ni：9％-14％，
Cr：21％-25％，
Nb：0.4％-0.8％，
N：≤0.05％且＞0％，
余量為Fe及其它不可避免雜質(zhì)；
所述焊劑化學(xué)組分的重量百分比如下：
CaF2：55％-70％，
Al2O3：8％-15％，
SiO2：5％-10％，
Nb2O5：0.2％-1.5％，
CaO：5％-15％，
NaF：1％-5％，
AlF3：1％-5％。
CaF2主要是作為造渣劑和導(dǎo)電成分，通過熔化后電離成Ca2+和F-起到導(dǎo)電作用。若氟化物含量過低，堆焊時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧，若含量過高電阻熱降低，熔合不好；本發(fā)明焊劑中CaF2的重量百分比設(shè)定為55％-70％。
AL2O3是良好的造渣劑，其熔點(diǎn)高，化學(xué)性能穩(wěn)定，且具有較高的粘度和電阻，可增加熔渣的電阻熱來(lái)熔化電極。還能調(diào)節(jié)熔渣粘度，改善焊道成型；但AL2O3含量太高會(huì)容易產(chǎn)生電弧，本發(fā)明將其重量百分比設(shè)定為8％-15％。
SiO2主要作為造渣劑，它可以與MgO、AL2O3等作用，生成低熔點(diǎn)復(fù)合物增加焊渣的高溫粘度，調(diào)節(jié)濕潤(rùn)角，改善焊道成型，但SiO2的化學(xué)活性大，會(huì)與氟化物反應(yīng)生成氣體，焊接時(shí)誘發(fā)飛濺，為保證良好的焊接工藝性能及焊道成型，本發(fā)明焊劑中SiO2重量百分比設(shè)定為5％-10％。
Nb2O5增加焊渣粘度，有利于防止Nb的燒損，有利于Nb在焊道表面的均勻分布；本發(fā)明焊劑中Nb2O5重量百分比設(shè)定為0.2％-1.5％。
CaO用作造渣劑且可以穩(wěn)定焊接過程，有良好的脫硫作用，本發(fā)明焊劑中CaO重量百分比設(shè)定為5％-15％。
NaF主要作用基本同CaF2，部分代替CaF2，本發(fā)明焊劑中NaF重量百分比設(shè)定為1％-5％。
AlF3具有較低的熔點(diǎn)，解離電壓低，易形成較輕的熔渣，脫渣容易，本發(fā)明焊劑中AlF3重量百分比設(shè)定為1％-5％。
本發(fā)明的有益效果是：通過調(diào)控焊劑化學(xué)組分：CaF2、AL2O3、SiO2、CaO、NaF和AlF3的重量百分比，優(yōu)化焊帶化學(xué)組分：C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Nb和N的重量百分比；使其具有優(yōu)良的堆焊工藝性能，脫渣容易，焊道成型美觀，焊縫雜質(zhì)含量低，有極佳的耐腐蝕能力。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以作如下改進(jìn)：
作為優(yōu)選方案，所述焊帶通過所述焊帶的化學(xué)組分冶煉、澆注、鍛打、熱軋、酸洗、冷軋、分條及分卷制備。
采用上述優(yōu)選的方案，制備的焊帶厚度為0.5mm，寬度為60mm，焊帶被標(biāo)記為GDS-309LNb；焊帶的物理性能和化學(xué)性能優(yōu)良。
作為優(yōu)選方案，所述焊劑優(yōu)選化學(xué)組分的重量百分比如下：
CaF2：57％-66％，
Al2O3：8％-15％，
SiO2：7％-10％，
Nb2O5：0.2％-0.5％，
CaO：12％-13％，
NaF：2.6％-3.8％，
AlF3：2％-3％。
作為優(yōu)選方案，所述焊劑優(yōu)選化學(xué)組分的重量百分比如下：
CaF2：57％-65％，
Al2O3：8％-9％，
SiO2：7％-8％，
Nb2O5：0.2％-0.4％，
CaO：12％-13％，
NaF：2.6％-3.5％，
AlF3：2％-3％。
作為優(yōu)選方案，所述焊劑通過所述焊劑的化學(xué)組分在650℃-850℃燒結(jié)制備。
采用上述優(yōu)選的方案，提高了所述焊劑的耐腐蝕能力，堆焊彎曲無(wú)裂紋。
作為優(yōu)選方案，所述焊劑的粒度尺寸為10目-80目。
采用上述優(yōu)選的方案，所述焊劑的粒度尺寸可以滿足各種類型容器內(nèi)壁大面積堆焊需要。
作為優(yōu)選方案，所述焊帶的稀釋率為5％-12％。
采用上述優(yōu)選的方案，所述焊帶的稀釋率較低，較低的稀釋率不僅提高了堆焊層的耐腐蝕性能，還會(huì)導(dǎo)致堆焊層材料消耗量的減少，降低了生產(chǎn)成本。
作為優(yōu)選方案，所述熔敷金屬的化學(xué)組分重量百分比如下：
C：≤0.035％且＞0％，
Si：0.3％-0.65％，
Mn：1％-2.5％，
P：≤0.03％且＞0％，
S：≤0.02％且＞0％，
Ni：9％-12％，
Cr：18％-21％，
Nb：0.3％-0.8％，
N：≤0.06％且＞0％，
余量為Fe及其它不可避免雜質(zhì)。
采用上述優(yōu)選的方案，所述熔敷金屬的物理性能和化學(xué)性能優(yōu)良，滿足設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。
作為優(yōu)選方案，所述熔敷金屬優(yōu)選的化學(xué)組分重量百分比如下：
C：0.018％-0.02％，
Si：0.48％-0.5％，
Mn：1.75％-1.77％，
P：0.018％，
S：0.001％-0.002％.
Ni：10.4％-10.8％，
Cr：19.5％-19.8％，
Nb：0.42％-0.45％，
N：0.046％-0.048％，
余量為Fe及其它不可避免雜質(zhì)。
作為優(yōu)選方案，所述化學(xué)組分的重量百分比之和為100％。
具體實(shí)施方式
除非特別指明，以下實(shí)施例中焊帶化學(xué)組分重量百分比和熔敷金屬化學(xué)組分重量百分比均由“火花原子發(fā)射光譜儀”檢測(cè)，焊劑化學(xué)組分重量百分比均由“X射線熒光光譜儀(XRF)”檢測(cè)，腐蝕性能采用液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)，鐵素體采用鐵素體儀器進(jìn)行檢測(cè)，稀釋率采用化學(xué)組分計(jì)算獲得。
下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
實(shí)施例1，
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種含Nb不銹鋼單層帶極電渣堆焊焊帶及焊劑，包括焊帶和焊劑，本實(shí)施例中的焊劑被標(biāo)記為焊劑1，焊劑1化學(xué)組分的具體重量百分比如下表1，表1中的化學(xué)組份在650℃-850℃燒結(jié)制備成焊劑1，焊劑1的化學(xué)組分重量百分比之和為100％。
表1焊劑1化學(xué)組分重量百分比(％)
焊帶被標(biāo)記為CDS-309LNb，焊帶1的化學(xué)組分重量百分比如下表2：焊帶的化學(xué)組分重量百分比之和為100％，余量為Fe及其它不可避免雜質(zhì)。CDS-309LNb制備過程如下：表中2的化學(xué)組分經(jīng)冶煉、澆注、鍛打、熱軋、酸洗、冷軋、分條及分卷制備成鋼帶。
表2焊帶化學(xué)組分重量百分比(％)
此實(shí)施例中堆焊工藝參數(shù)如下表3：
表3堆焊工藝參數(shù)
焊劑1的堆焊工藝性能如下表4：
表4焊劑1的堆焊工藝性能
注：A：優(yōu)，B：良，C：一般，D：不合格。
焊劑1配合GDS-309LNb堆焊層物理性能如下表5：
表5焊劑1配合GDS-309LNb堆焊層物理性能
焊劑1配合焊帶GDS-309LNb堆焊層熔敷金屬的化學(xué)組分具體重量百分比如下表6，堆焊層熔敷金屬的化學(xué)組分重量百分比之和為100％，余量為Fe及其它不可避免雜質(zhì)。
表6焊劑1配合焊帶GDS-309LNb堆焊層熔敷金屬的化學(xué)組分重量百分比(％)
上述表格中，表4可以觀察到焊劑1配合焊帶GDS-309LNb的堆焊工藝較好，其穩(wěn)定性、焊道成型、焊道脫渣均處于最優(yōu)水平，堆焊脫渣容易，完全無(wú)殘?jiān)槐?中焊帶GDS-309LNb的稀釋率為10％，較低的稀釋率提高了堆焊層的耐腐蝕性能，因此經(jīng)硫酸-硫酸銅溶液72小時(shí)腐蝕后180°彎曲，單層堆焊焊帶無(wú)腐蝕傾向，完全無(wú)裂紋；表6中堆焊熔敷金屬含有過量的Cr、Ni和Nb合金元素，提高抗晶間腐蝕性能，滿足設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)堆焊的需求。
實(shí)施例2，
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種含Nb不銹鋼單層帶極電渣堆焊焊帶及焊劑，所述焊劑的制備與實(shí)施例1相同，不同之處在于焊劑的化學(xué)組分的重量百分比，本實(shí)施例中的焊劑標(biāo)記為焊劑2，所述焊劑2化學(xué)組分的具體重量百分比如下表7：
表7焊劑2化學(xué)組分重量百分比(％)
焊劑2的化學(xué)組分重量百分比之和為100％。
此實(shí)施例中的焊帶的化學(xué)組分重量百分比和焊帶的制備均與實(shí)施例1中相同，此實(shí)施例中的堆焊工藝參數(shù)與實(shí)施例1中也相同，不同之處在于焊劑2的堆焊工藝性能如下表8：
表8焊劑2的堆焊工藝性能
注：A：優(yōu)，B：良，C：一般，D：不合格。
焊劑2配合GDS-309LNb堆焊層物理性能如下表9：
表9焊劑2配合GDS-309LNb堆焊層物理性能
焊劑2配合焊帶GDS-309LNb堆焊層熔敷金屬的化學(xué)組分具體重量百分比如下表10，堆焊層熔敷金屬的化學(xué)組分重量百分比之和為100％，余量為Fe及其它不可避免雜質(zhì)。
表10焊劑2合焊帶GDS-309LNb堆焊層熔敷金屬的化學(xué)組分重量百分比(％)
從表8可以觀察到焊劑2配合焊帶GDS-309LNb的堆焊工藝性能較好，其穩(wěn)定性、焊道成型、焊道脫渣均處于最優(yōu)水平，堆焊脫渣容易，完全無(wú)殘?jiān)槐?中焊帶GDS-309LNb的稀釋率為1l％，較低的稀釋率提高了堆焊層的耐腐蝕性能，因此經(jīng)硫酸-硫酸銅溶液72小時(shí)腐蝕后180°彎曲，單層堆焊焊帶無(wú)腐蝕傾向，完全無(wú)裂紋；表10中堆焊熔敷金屬含有過量的Cr、Ni、和Nb合金元素，提高抗晶間腐蝕性能，滿足設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)堆焊的需求。
實(shí)施例3，
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種含Nb不銹鋼單層帶極電渣堆焊焊帶及焊劑，所述焊劑的制備與實(shí)施例1相同，不同之處在于焊劑的化學(xué)組分的重量百分比，本實(shí)施例中的焊劑標(biāo)記為焊劑3，所述焊劑3化學(xué)組分的具體重量百分比如下表11：
表11焊劑3化學(xué)組分重量百分比(％)
焊劑3的化學(xué)組分重量百分比之和為100％。
此實(shí)施例中的焊帶的化學(xué)組分重量百分比和焊帶的制備均與實(shí)施例1中相同，此實(shí)施例中的堆焊工藝參數(shù)與實(shí)施例1中相同，不同之處在于焊劑3的堆焊工藝性能如下表12：
表12堆焊工藝性能
注：A：優(yōu)，B：良，C：一般，D：不合格。
焊劑3配合GDS-309LNb堆焊層物理性能如下表13：
表13焊劑3配合GDS-309LNb堆焊層物理性能
焊劑3配合焊帶GDS-309LNb堆焊層熔敷金屬的化學(xué)組分具體重量百分比如下表14，堆焊層熔敷金屬的化學(xué)組分重量百分比之和為100％，余量為Fe及其它不可避免雜質(zhì)。
表14焊劑3配合焊帶GDS-309LNb堆焊層熔敷金屬的化學(xué)組分重量百分比(％)
上述表格中，表12可以觀察到焊劑3合焊帶GDS-309LNb的堆焊工藝性能較好，其穩(wěn)定性、焊道成型、焊道脫渣均處于優(yōu)良水平，堆焊脫渣容易，完全無(wú)殘?jiān)槐?3中焊帶GDS-309LNb的稀釋率為10.5％，較低的稀釋率提高了堆焊層的耐腐蝕性能，因此經(jīng)硫酸-硫酸銅溶液72小時(shí)腐蝕后180°彎曲，單層堆焊焊帶無(wú)腐蝕傾向，完全無(wú)裂紋；表14中堆焊熔敷金屬含有過量的Cr、Ni、和Nb合金元素，提高抗晶間腐蝕性能，滿足設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)堆焊的需求。
以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。