一种优良耐点蚀镍基焊条及其制备方法与流程

本发明涉及焊接材料领域，尤其是涉及一种优良耐点蚀镍基焊条及其制备方法。

背景技术：

1、在金属材料领域腐蚀问题遍及各个行业，对国民经济发展、人类生活和社会环境产生巨大危害。金属材料至今仍然是最重要的结构材料，在石油化工、航空航天、海洋钻井平台、锅炉压力容器等方面有广泛的使用，所以金属材料的腐蚀应是重点关注的问题之一。

2、腐蚀问题直接关系到国民经济各个领域，腐蚀给合金材料造成的直接损失巨大。据初步统计，全世界各种金属制品每年至少有10％因腐蚀而报废，全球每年因腐蚀造成的损失超过8000亿美元，我国每年腐蚀造成的直接损失约3000亿元人民币。除了腐蚀的经济性问题之外，腐蚀过程和结果实际上也是对地球上有限资源和能源的极大浪费。对自然环境的严重污染，对正常工业生产和人们生活的重大干扰，并给人们带来不可忽视的社会安全问题。腐蚀问题还可成为阻碍高新技术发展和国民经济持续发展的重要制约因素，为了提高设备的可靠性与使用寿命，减少材料的使用，腐蚀与防护科学普遍受到各国的重视。

3、随着现代工业的发展对材料的要求越来越高，为满足各种各样苛刻的使用条件，各种新型材料的研究和发展得到了极大地重视，其相应的焊接材料也得到了相应的发展，焊接材料的产品结构和品种发生了很大的变化，新型高效的焊接材料有长足的进步并得到了广泛的应用，其中应用最广泛的新型特种焊接材料是不锈钢焊接材料和镍基合金焊接材料。

4、现有的一些镍基合金焊条的耐腐蚀性能不够优良，焊接性能不好，施焊时不同程度地存在电弧稳定性差，焊接飞溅大，脱渣性能不好。因此，如何解决上述弊端，是当前急需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种优良耐点蚀镍基焊条及其制备方法，该焊条采用专用焊芯并通过焊条涂粉配方添加一定比例的nb等合金元素，调整了焊条熔敷金属的化学成分，实现焊条熔敷金属具有优良的力学性能及耐腐蚀性的特点，有效的改善手工焊接时的操作性，提高焊接效率和降低返修率。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种优良耐点蚀镍基焊条，包括焊芯以及包覆于焊芯表面的焊条涂粉，所述焊芯的化学成分按重量百分比计，包括c≤0.020％、si≤0.15％、mn≤0.50％、p≤0.010％、s≤0.010％、ni≥60.0％、cr 20.0-22.0％、mo 9.0-10.0％、cu≤0.20％、fe≤1.0％、nb 4.0-4.5％、其他≤0.50％；所述焊条涂粉各组分按重量百分比计，包括：六氟铝酸钠35-50％、碳酸钡25-35％、95％金红石5-10％、金红石型钛白粉1-2％、石英5-10％、70％微碳铬铁4-6％、铌铁3-5％、锰铁1-3％、海藻酸钙1-1.5％、碱面0.5-1％。

4、进一步，所述焊条涂粉各组分按重量百分比计，包括：六氟铝酸钠48％、碳酸钡27％、95％金红石6％、金红石型钛白粉2％、石英6％、70％微碳铬铁4％、铌铁3％、锰铁2％、海藻酸钙1％、碱面1％。

5、进一步，所述焊条涂粉各组分按重量百分比计，包括：六氟铝酸钠42％、碳酸钡33％、95％金红石8％、金红石型钛白粉1％、石英6％、70％微碳铬铁4％、铌铁3％、锰铁1％、海藻酸钙1％、碱面1％。

6、进一步，所述焊条涂粉各组分按重量百分比计，包括：六氟铝酸钠35％、碳酸钡34％、95％金红石10％、金红石型钛白粉1％、石英7％、70％微碳铬铁5％、铌铁4％、锰铁2％、海藻酸钙1.5％、碱面0.5％。

7、进一步，所述焊条涂粉各组分按重量百分比计，包括：六氟铝酸钠40％、碳酸钡30％、95％金红石9％、金红石型钛白粉2％、石英7％、70％微碳铬铁5％、铌铁4％、锰铁1.5％、海藻酸钙1％、碱面0.5％。

8、镍为面心立方结构，晶体学上的稳定性使得它能够比铁基合金容纳更多的合金元素(cr、mo等)以达到抵抗各种环境的能力。所以镍基耐蚀合金耐蚀材料，与一般不锈钢、非金属材料相比，它们在各种腐蚀环境中，具有耐各种形式腐蚀破坏的能力，并且兼有很好的力学性能及加工性能，其综合耐蚀性能远比不锈钢和其它耐蚀金属材料优良，更加适宜在苛刻的工况下工作。

9、六氟铝酸钠的主要作用造渣、去氢，在焊接电弧的作用下电离出f-，能降低电弧气氛中氢的分压，具有与碳酸盐相同的效果。六氟铝酸钠的熔点低，能够有效降低熔渣的高温粘度，改善熔渣流动性，改善焊缝成形，对改善焊接工艺，提高熔敷金属机械性能作用很大。若六氟铝酸钠的添加量低于35％时，焊条的熔深不足，而且焊缝金属熔池的流动性较差，气体上浮亦不充分，导致焊工操作过程中在坡口边缘停顿时间过长，焊缝波纹较粗，易发生气孔、未熔合及夹渣缺陷。因此，将六氟铝酸钠的添加量控制在35％-50％。

10、碳酸钡在焊接电弧作用下能够实现稳定分解，co2气体释放过程与焊条药皮熔化过程稳定，碳酸钡分解后，分解产物为bao和co2气体，从而起到造渣和造气的作用。bao是碱性氧化物，能提高熔渣碱度，稳定电弧，增大熔渣与金属表面的界面张力，改善脱渣性能，并有较好的脱s能力，co2能降低电弧气氛中的氢分压，减少焊缝氢含量。为了控制配方酸碱度及焊接工艺性，因此，碳酸钡的加入量控制在25％-35％。

11、95％金红石主要作用是平衡配方酸碱度，改善熔渣的物理性能，将长渣变成短渣，改善焊条焊接过程立焊性能。本发明将95％金红石的添加量控制在5％-10％。

12、钛白粉为金红石型钛白粉，主要作用是提高焊条焊接工艺性，增强焊条药皮的塑性、粘性，有利于焊条生产压涂。本发明将钛白粉的添加量控制在1％-2％。

13、石英的主要作用造渣、适量的石英可增加渣的活泼性，但其含量过高时，会造成渣黏、飞溅大，爆炸声明显，导致焊缝成形不好。本发明将石英的添加量控制在5％-10％。

14、70％微碳铬铁的主要作用是提高熔敷金属中铬的含量，且易形成cr2o3氧化膜，使得焊材具有优良的抗常温、高温氧化性能，提高耐腐蚀性能。同时相比于金属铬，对铁水流动性，飞溅控制比较有利。本发明将70％微碳铬铁的添加量控制在4％-6％。

15、铌铁的主要作用是提高焊缝金属的强度、塑性及耐热耐腐蚀的能力，nb是强化物形成元素，能形成稳定的碳化物nbc，这种碳化物极为稳定。但是随着nb含量的增加会导致延伸率的降低，这是由nbfe2的体积比增加而造成，过高的nb含量显著降低焊缝金属的韧性。因此将铌铁的添加量控制在3％-5％。

16、锰铁的主要作用是脱氧脱硫，提高熔敷金属中的锰含量，提高焊缝金属的强度和塑性。本发明将锰铁的添加量控制在1％-3％。

17、海藻酸钙、碱面的主要作用是润滑剂，在焊条中加入海藻酸钙、碱面可以增加焊条的压涂性。本发明中将海藻酸钙、碱面的添加量分别控制在1％-1.5％、0.5％-1％。

18、本发明还提供了一种如上述所述的优良耐点蚀镍基焊条的制备方法，该方法包括如下步骤：按照比例称取药皮各组分，并均匀混合，再加入药皮总重量的20-21％的水玻璃搅拌均匀，再送入压涂机内将其包裹于焊芯的表面，经烘焙处理得到。

19、进一步，玻璃为钾钠水玻璃，其中钾钠比例为1:1，波美浓度为37-39°。

20、进一步，烘焙工艺为：先经过50-100℃低温烘焙，再经150-360℃中高温烘焙4小时，后经空冷处理至室温。

21、相对于现有技术，本发明所述的优良耐点蚀镍基焊条及其制备方法具有以下优势：

22、本发明所述的优良耐点蚀镍基焊条为na3alf6+tio2渣系，该渣系很好解决传统渣系焊条电弧稳定性差、飞溅大、脱渣性不好等工艺问题，合理的合金成分配比，同时对杂质元素控制，改善焊缝的组织，使焊接焊缝具有优良的耐点腐蚀能力。