本發(fā)明涉及一種高堿度熔渣鎳基合金焊條及其制備方法，具體涉及一種Inconel 625 型合金焊接用高堿度熔渣鎳基合金焊條，屬于特種焊接材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
Inconel 625型鎳基合金具有超強(qiáng)的低溫韌性、特有的耐高濃度氯化物介質(zhì)嚴(yán)酷條件耐蝕性等其它合金無可替代的性能，廣泛應(yīng)用于石化工業(yè)過程裝備及能源、海洋工業(yè)液化天然氣儲(chǔ)存深冷裝置的制造。
Inconel 625型合金的焊接，特別是焊條電弧焊接方法受高溫加熱及藥皮熔渣冶金作用的影響，往往使形成的鎳基焊縫性能受損，難以滿足母材金屬所具有的優(yōu)異性能。為解決該合金工程應(yīng)用中焊條電弧焊所面臨的技術(shù)難題，急需研制出其配套專用焊條。
鎳基焊條焊接極易造成熔渣與焊縫粘渣、熔渣覆蓋熔池金屬不完全等工藝缺陷。專利號(hào)為201210282463.2的《一種鈦鈣型的核電鎳基焊條藥皮及其制備方法》公開了一種鈦鈣型的鎳基焊條。雖然解決了焊縫表面光潔度等焊縫成型問題，但焊條藥皮形成的熔渣為酸性，不能很好地滿足高鎳熔池金屬高溫氧化及獲得超低硫、磷鎳基焊縫金屬的要求。
中國發(fā)明專利號(hào)為201210282726.X的《一種堿性渣系的核級(jí)鎳基焊條焊芯、藥皮及其焊條和制備方法，雖然公開了一種堿性渣系的鎳基焊條藥皮組成，但其藥皮堿度主要靠多量的CaCO3和CaF2予以保證。雖然在一定程度上解決了高鎳熔池金屬的氧化及抑制焊縫金屬滲硫、磷等問題，但仍不能有效的解決熔渣均勻覆蓋熔池、熔渣與高鎳焊縫金屬的相互粘合等工藝缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高堿度熔渣鎳基合金焊條。
技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種高堿度熔渣鎳基合金焊條，包括焊芯和藥皮，其特征在于，，藥皮包括藥皮粉料和粘結(jié)劑，粘結(jié)劑的加入質(zhì)量為固體組份質(zhì)量的20-25%；
所述藥皮粉料包括以下質(zhì)量百分比的原料：CaCO3: 35-45%、BaCO3: 7-11%、CaF2: 25-35%、BaF2: 2-8%、Ti-Fe: 4-6%、Mn: 3-5%、Si-Fe: 4-6%、SiO2: 3-6%、Al2O3: 3-4%、K2TiO3: 3-8%、Cr: 3-4%、Ni: 2-6%、KBFO4: 1-3%、CMC: 1-2%。
該藥皮采用多種碳酸鹽和氟鹽堿性造渣物質(zhì)組成焊條藥皮，焊接形成的高堿度熔渣對(duì)鎳基熔池金屬具有很好的抗氧化保護(hù)作用，同時(shí)以碳酸鋇取代部分碳酸鈣、氟化鋇取代部分氟化鈉，又可顯著降低單一碳酸鈣及單一氟化鈣過高導(dǎo)致液態(tài)熔渣過大的表面張力，具有較好的熔渣對(duì)液態(tài)熔池覆蓋均勻性。
所述的高堿度熔渣鎳基合金焊條，其特征在于：藥皮粉料中的Ti-Fe為：Ti: 25-35%、Al≤8.0%、Si≤4.5%、S≤0.03%、P≤0.05%、C≤0.10%、Mn≤2.5%。
所述的高堿度熔渣鎳基合金焊條，其特征在于：藥皮粉料中的Si-Fe為：Si: 40-47%、Mn≤0.7%、Cr≤0.5%、S≤0.02%、P≤0.04%。
所述的高堿度熔渣鎳基合金焊條，其特征在于：所述焊芯成分滿足如下要求：C≤0.09%、Mn: 6-10%、Fe≤10%、Si≤0.8%、Cu≤0.5%、Ni≥65%、Ti≤1.0%、Cr:14-17%、Nb:2-4%、S≤0.015%、P≤0.020%。
作為優(yōu)選方案，所述的粘結(jié)劑為鉀鈉比為1:1、模數(shù)M=3.1、波美濃度為41-43oBe′的鉀鈉水玻璃。
上述的高堿度熔渣鎳基合金焊條的制備方法，包括以下步驟：
1）將藥皮粉料組分中各原料按比例混合均勻后制成混合粉料，
2）然后在混合粉料中加入粘結(jié)劑，攪拌均勻后制成具有一定粘性的藥皮涂料；
3）將制得的藥皮涂料在焊條壓涂機(jī)上均勻裹覆于焊芯表面，然后經(jīng)烘干、烘焙后，即得。
作為優(yōu)選方案，所述的烘干溫度為100~120 ℃，烘焙溫度為360~380 ℃。
有益效果：本發(fā)明提供的一種高堿度熔渣鎳基合金焊條，采用多種碳酸鹽和氟鹽堿性造渣物質(zhì)組成焊條藥皮，焊接形成的高堿度熔渣對(duì)鎳基熔池金屬具有很好的抗氧化保護(hù)作用，同時(shí)以碳酸鋇取代部分碳酸鈣、氟化鋇取代部分氟化鈉，又可顯著降低單一碳酸鈣及單一氟化鈣過高導(dǎo)致液態(tài)熔渣過大的表面張力，具有較好的熔渣對(duì)液態(tài)熔池覆蓋均勻性。為解決高堿性造渣粉料在焊條壓制中粘性不足致使焊條藥皮強(qiáng)度不高、表面毛糙缺陷，采用氟硼酸鉀作為藥皮添加劑。利用其吸水性均勻分散于粉料中改善藥皮的壓涂性能。但在其后的360～380℃的高溫烘陪過程中，由于其熔點(diǎn)僅為350℃從而能在藥皮內(nèi)部熔融流動(dòng)，凝固后封閉堵塞表面及內(nèi)部的毛細(xì)孔，起到粘結(jié)劑的作用。由此可將藥皮中其它粉料緊密粘結(jié)達(dá)到增強(qiáng)藥皮強(qiáng)度及改善焊條藥皮表面光潔度的有益作用。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1: 該實(shí)施例的高堿度熔渣鎳基焊條，藥皮組成如下：CaCO3: 35%、BaCO3: 11%、CaF2: 35%、BaF2: 2%、Ti-Fe: 6%、Mn: 5%、Si-Fe: 4%、SiO2: 3%、Al2O3: 4%、K2TiO3: 8%、Cr: 3%、Ni: 2%、KBFO4: 1%、CMC: 1%。
將混合得到的粉料進(jìn)行干混，然后加入鉀鈉比為1:1、模數(shù)M=3.1、波美濃度為41-43oBe′的鉀鈉水玻璃繼續(xù)攪拌，制作成藥皮涂料。然后將攪拌后的藥皮涂料在25噸焊條油壓機(jī)上均勻涂在焊芯上，以直徑6.4mm的模徑壓制直徑4.0mm的焊條。之后將壓制成型的焊條經(jīng)過120 ℃×2h低溫烘干后再送入高溫干燥爐進(jìn)行380℃×1h烘焙即得到實(shí)施例1的焊條。
實(shí)施例2：該實(shí)施例的高堿度熔渣鎳基焊條，藥皮組成如下：CaCO3: 40%、BaCO3: 9%、CaF2: 30%、BaF2: 4%、Ti-Fe: 5%、Mn: 4%、Si-Fe: 5%、SiO2: 4.5%、Al2O3: 3.5%、K2TiO3: 5.5%、Cr: 3.5%、Ni: 4%、KBFO4: 1.5%、CMC: 1.5%。
將混合得到的粉料進(jìn)行干混，然后加入鉀鈉比為1:1、模數(shù)M=3.1、波美濃度為41-43oBe′的鉀鈉水玻璃繼續(xù)攪拌，制作成藥皮涂料。然后將攪拌后的藥皮涂料在25噸焊條油壓機(jī)上均勻涂在焊芯上，以直徑6.4mm的模徑壓制直徑4.0mm的焊條。之后將壓制成型的焊條經(jīng)過120 ℃×2h低溫烘干后再送入高溫干燥爐進(jìn)行380℃×1h烘焙即得到實(shí)施例2的焊條。
實(shí)施例3：該實(shí)施例的高堿度熔渣鎳基焊條，藥皮組成如下：CaCO3: 45%、BaCO3: 7%、CaF2: 25%、BaF2: 8%、Ti-Fe: 4%、Mn: 3%、Si-Fe: 6%、SiO2: 6%、Al2O3: 3%、K2TiO3: 3%、Cr: 4%、Ni: 6%、KBFO4: 3%、CMC: 2%
將混合得到的粉料進(jìn)行干混，然后加入鉀鈉比為1:1、模數(shù)M=3.1、波美濃度為41-43oBe′的鉀鈉水玻璃繼續(xù)攪拌，制作成藥皮涂料。然后將攪拌后的藥皮涂料在25噸焊條油壓機(jī)上均勻涂在焊芯上，以直徑6.4mm的模徑壓制直徑4.0mm的焊條。之后將壓制成型的焊條經(jīng)過120 ℃×2h低溫烘干后再送入高溫干燥爐進(jìn)行380℃×1h烘焙即得到實(shí)施例3的焊條。
實(shí)驗(yàn)證明：實(shí)施例1至實(shí)施例3的高堿度藥皮鎳基焊條熔渣覆蓋液態(tài)熔池均勻，焊縫表面光亮，表明焊縫氧化極弱。同時(shí)焊接過程電弧穩(wěn)定、焊縫成型美觀。理化性能測試表明，熔敷金屬化學(xué)成分及力學(xué)性能滿足GB/T13814-2008《鎳及鎳合金焊條》標(biāo)準(zhǔn)要求，綜合性能達(dá)到領(lǐng)先水平。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。