渗铝钢管单面焊双面成型焊接涂层及工艺

摘要

用于渗铝钢管单面焊双面成型的焊接涂层及工艺。焊前在渗铝钢管对接接头内壁涂覆焊接涂层，该焊接涂层由化学渗剂层和保护剂层构成。涂层中的化学渗剂在焊接条件下产生活性铝原子并迅速向焊接熔合区渗入，保证渗铝钢管焊接接头背面焊缝与渗铝层熔合良好，使焊接区域具有良好的抗高温氧化性和耐蚀性。该技术操作方便，成本低廉，易于推广。尤其适用于电感应料浆法渗铝钢管的焊接，也可用于其它要求单面焊双面成型钢管的焊接。

说明书

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本发明涉及钢管的单面焊接双面成型，尤其适用于耐热抗蚀条件的渗铝钢管的焊接。

渗铝钢管具有良好的抗高温氧化性和在某些介质中（如环烷酸、硫化氢和高温硫等）的耐腐蚀性，可大大提高化工设备的使用寿命。但由于渗铝钢焊接接头区域受焊接热循环影响，导致渗铝钢（焊接区域）耐热抗蚀性能急剧下降，严重阻碍渗铝钢的推广应用。

目前，国内外渗铝钢焊接主要有两条途径，一是将接头处的渗铝层清理掉，用普通焊条进行焊接，焊后在焊接区域再喷涂一层铝;二是采用不锈钢焊条或渗铝钢专用焊条进行焊接。但是，一般渗铝钢管焊接区域背面焊后无法再用喷涂或其他方法处理。不锈钢焊条或渗铝钢专用焊条也不能有效地解决渗铝钢管焊接区域渗铝层由于受焊接热循环影响而导致耐热抗蚀性能急剧下降的问题。

本发明的目的是提供渗铝钢管焊接涂层及工艺，保证渗铝钢管单面焊双面成型，使接头背面焊缝与熔合区渗铝层熔合良好，有效地补偿焊接接头背面熔合区渗层中铝的烧损，满足渗铝钢管焊接区域耐热抗蚀的使用要求。

本发明是施焊前在渗铝钢管的对接接头内壁涂覆焊接涂层。该涂层在焊接时起托敷作用，确保钢管内壁焊缝与渗层良好熔合;另外在焊接条件下使涂层中的化学渗剂迅速分解，产生活性铝原子并迅速向焊接熔合区渗入，以补偿焊接熔合区渗层中铝的烧损。

本发明的焊接涂层由化学渗剂层和保护剂层构成。

化学渗剂层的作用是向焊接熔合区渗层提供补偿渗铝所必需的活性铝原子源和产生较高的铝势。化学渗剂的成份组成范围，按重量（%）为铝粉46～54%，铝铁合金28～35%，三氧化二铝6～14%，冰晶石（Na₃AlF₆）7～13%，氯化铵（NH₄Cl）0.8～2.1%，铝粉和铝铁合金提供活性铝的来源。Al₂O₃在化学渗剂中起平衡作用，阻止铝粉和铝铁合金中铝的进一步氧化。Na₃AlF₆起造渣和稀释作用，加速渗铝过程并使渗层表面光滑。NH₄Cl的作用是促使产生活性铝原子，有催渗和洁净效果并促使活性铝原子在渗层表面的吸收。

保护剂层由不同配比的氧化物构成，也可加入适量的氟化物。其作用是阻止焊接区域氧化性气氛对化学渗剂析出的活性铝原子的氧化，保证补偿渗铝过程的进行。保护剂的成份组成范围，按重量（%）为：SiO₂38～68%，CaO5～16%，MgO1～5%，MnO0.5～10%，Al₂O₃1～11%，Na₂O4～15%，K₂O0.3～8%。在上述的成份内，还可加入以下一种或一种以上的氧化物或氟化物：其成份为

LiO≤0.6%，TiO≤0.5%，CaF₂≤0.5%，

Na₃AlF₆≤0.5%。

将上述的化学渗剂和保护剂的物料分别按比例混合均匀，并分别加入适量的粘接剂（如聚乙稀醇粘接剂）调制成满足使用要求的糊状料浆。该聚乙稀醇粘接剂浓度为8～15%（重量）。将调制好的化学渗剂料浆和保护剂料浆分别先后涂覆在清理过的渗铝钢管接头内壁。待焊接涂层干透后，采用Cr25Ni13系焊条进行焊接。

本发明的焊接涂层在渗铝钢管焊接方面是一个重要突破，该焊接涂层可确保渗铝钢管焊接接头背面焊缝与渗层熔合良好，渗层从焊接热影响区连续过渡至焊缝，基体金属不外露，有效地解决了渗铝钢管内壁焊接熔合区渗层中铝烧损这一技术难题，保证了渗铝钢管内壁焊接区域良好的抗高温氧化性和耐蚀性。该项技术操作方便，成本低廉，便于推广。尤其适用于电感应料浆法渗铝钢管的焊接，也可应用于其它要求单面焊双面成型钢管的焊接。

下面为本发明的最佳实施例。

焊接涂层的成份为：（1）化学渗剂的配比：铝粉49.5%，铝铁合金29.7%，Al₂O₃9.9%，NaAlF₆9.3%，NH₄Cl1.6%;（2）保护剂的配比：SiO₂65%，CaO7.5%，MgO1.5%，MnO3.5%，Al₂O₃2.5%，Na₂O12%，K₂O0.6%，TiO₂0.5%，CaF₂0.5%。将化学渗剂和保护剂混合均匀后分别与浓度为10%的聚乙稀醇粘接剂调制成糊状料浆，把调制好的化学渗剂和保护剂料浆分别涂覆在φ114×10渗铝钢管接头内壁20～30mm范围，先涂化学渗剂层，然后再涂保护剂层，待焊接涂层干透后用坡口机在渗铝钢管外壁开单面V型坡口，坡口角度65～70°，钝边1mm以下，接头间隙3mm，焊接点固时应保证两接口处内壁平齐，错边量应小于壁厚的10%，最大不超过1mm，采用Cr25Ni13系奥氏体不锈钢焊条（φ3.2mm）焊接。第一层焊接：焊接电流85～95A，焊接电压26～30V;第二层焊接，焊接电流90～115A，焊接电压28～35V。