F8P4耐热钢烧结焊剂的研制及应用(下)

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　　1.3.工艺性能调整

　　F8P4焊剂为碱性渣系，调整工艺性能的难点是解决“麻点”。“麻点”又称气体压痕，焊接过程中熔渣的凝固速度快，产生的气态物质来不及从熔池表面穿过熔渣逸出，滞留在熔池和熔渣的界面，凝固时压迫熔敷金属，在焊缝表面形成压痕。F8P4要求有较高的碱度，熔渣中必然要加入大量的CaO、MgO等碱性氧化物，烧结焊剂中加入大量CaCO3，一方面增加了焊剂的氧化性，造气增多，产生“麻点”，烟尘增大，恶化了工艺性能；另一方面，烧结焊剂中CaCO3分解，焊剂颗粒体积发生疏松，降低了焊剂的颗粒强度，影响焊剂的使用性能。加入大量MgO，虽然改善熔渣透气性，减少“麻点”，但MgO易与水结合成Mg(0H)2，增加焊剂中的含氢量，导致熔敷金属中扩散氢含量升高，使其用量受到了限制。在调整过程中，我们用一些中性氧化物(如：Al2O3、ZrO2等)来代替CaCO3和SiO2造渣。碱性渣系中，CaF2含量较大，用CaF2来代替部分MgO，用少量CaSiO3代替部分CaCO3等措施，使F8P4焊剂在保证高碱度的同时，也取得令人满意的工艺性能。

　　1.4.低温韧性的调整

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　　熔敷金属力学性能调整过程中，最难达到要求的是低温冲击韧性AKV(-20℃)≥54J，因为国内焊接Cr-MO耐热钢只要求常温冲击吸收功，而F8P4是按国外要求，代替进口产品，所以给设计带来一定难度。我们采取以下措施提高焊缝低温冲击韧性：

　　(1)原材料选择：所用原材料主要成分要求其纯度(含量)要高，S、P等有害元素含量要严格控制，焊接过程中，原材料中的S、P一旦进入熔池，则不易脱去，P更难脱，直接影响到焊缝内在质量。

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　　(2)提高焊剂碱度：F8P4焊剂碱度较高，控制在Bi=2.7左右，熔敷金属扩散氢含量及氧含量都很低,碱度较高焊剂中的S、P很难向焊缝过渡。

　　(3)合金系的调整：调整力学性能过程中，发现合金系调整以微量Ti-B-Ni的合金化效果最好，加入微量Ti、B可改变焊缝中夹杂物的分布形态及有效地细化铁素体晶粒，从而能改善焊缝的韧性。

　　1.5.焊缝化学成分的确定及熔敷金属力学性能

　　1.5.1熔敷金属的化学成分：

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　　经反复大量试验，确定F8P4焊剂配合H08CrMoA经焊后，熔敷金属化学成分及力学性能如下：

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　　表5：熔敷金属化学成分%(TABLE 5: CHEMICAL COMPOSITION OF DEPOSIT METAL)：

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　　X=(10P+5Sb+4Sn+As)/100=(10×0.01+5×0.006+4×0.005+0.001)/100=15ppm

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　　1.5.2熔敷金属力学性能

　　(1)母材：12CrMo钢板、规格300×150×20，坡口形式按GB12470-90《低合金钢埋弧焊焊剂标准》要求。

　　(2)焊丝：H08CrMoA焊丝规格Φ4.0mm，其化学成分实测值见表6。

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　　表6：H08CrMoA焊丝化学成分%(TABLE 6: COMPOSITION OF WIRE H08CrMoA)

　　(3)电源特性：直流反接

　　(4)工艺参数：第一层：I=450A U=32V V=360mm/min其余各层：I=500-550A U=32VV=420 mm/min层间温度≤300℃(4)PWHT：按技术指标要求。(5)熔敷金属扩散氢含量：依据GB/T3969-1995《熔敷金属中扩散氢测定方法》要求，采用甘油法进行测定，其结果为：0.95mL/100g.(6)熔敷金属力学性能(TABLE 7: MECHANICAL PROPERTIES OF DEPOSIT METAL)

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　　表7

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　　(7)熔敷金属硬度试验：按以上工艺参数在20×50×100mm钢板上堆焊至少四层，试块经680℃±10℃×6h热处理，然后按GB231测定5点硬度点，结果见表8(TABLE 8)。

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　　表8

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　　从以上试验结果，各项指标均符合F8P4焊剂的技术指标要求，生产批量焊剂，经中国石化集团公司南京化学工业公司化工机械厂工艺评定及试用，完全能达到使用要求。

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　　2结论

　　2.1.研制的F8P4埋弧用耐热钢烧结焊剂，工艺性能、物理化学性能良好，达到设计要求。

　　2.2.F8P4焊剂，熔敷金属扩散氢含量低，脆性转变温度较低，能满足施焊要求，批量生产后，经中国石化集团公司南京化学工业公司化工机械厂使用，效果良好已代替进口产品，节省外汇。