摘要：本文介绍的是应客户的需求，研制了一种适于焊接低合金Cr-Mo耐热钢专用焊剂，文中针对耐热钢烧结焊剂F8P4，在研制过程中出现的问题，从工艺性能、物理、化学性能等方面进行了分析研究，并提出了解决的思路和措施。
ABSTRACT: THIS PAPER INTRODUCE A NEW SINTERED FLUX F8P4 FOR Cr-Mo LOW ALLOYED HEAT-RESISTING STEEL WHICH IS RESEARCHED FOR THE CUSTOMER’S DEMAND, MANY PROBLEMS OCCURED WHEN IT IS RESEARCHED, AFTER SUFFICIENT ANALYSIS ON THE WELDING TECHNOLOGY AND CHEMICAL AND PHYSICAL PROPERTIES , SOME SOLUTIONS HAVE BEEN DEVELOPED.
关键词：烧结焊剂（F8P4）、韧性、耐热钢
KEY WORD: SINTERED FLUX F8P4 TOUGHNESS HEAT-RESISTING STEEL
前言
F8P4焊剂是美国烧结焊剂型号，“F”表示焊剂，“F”后面的数字，表示抗拉强度级别；“P”表示经热处理后测试的力学性能；“P”后面的数字表示熔敷金属冲击吸收功不小于54J时对试验温度的要求。F8P4烧结焊剂是我公司与中国石化集团公司南京化学工业公司化工机械厂，共同研制开发的用于低合金Cr-Mo耐热钢焊接专用焊剂。根据要求研究采取了特殊的生产工艺，研制出的F8P4焊剂具有吸潮性低、熔敷金属扩散氢含量及S、P含量低，锰烧损少等优点，已代替进口产品。
1焊剂的研制
1.1技术指标
该焊剂配合H08CrMoA焊丝经焊后，焊缝应达到下列技术指标：
表1熔敷金属化学成分%(TABLE 1:CHEMICAL COMPOSITION OF DEPOSIT metaL
注：X（脆性因子）应按下式计算：
X=(10P+5Sb+4Sn+AS)/100
表2：熔敷金属力学性能(TABLE 2: MECHANICAL PROPERTIES OF DEPOSIT metaL)
1.2.渣系的先择
F8P4焊剂是低合金耐热钢专用焊剂，焊接过程中，要求尽量减少合金元素的氧化烧损，焊剂要有较高的合金元素过渡系数，研究选用氟碱型渣系如表3。
表3：氟碱型渣系选择(TABLE 3 : CHOICE OF THE SLAG SYSTEM)
为达到焊接Cr-Mo钢的使用要求，经过大量试验，确定F8P4焊剂成分如表4。
表4：F8P4焊剂的主要成分%
(table 4: main composition of flux）：
根据碱度计算公式：
F8P4焊剂碱度为 Bi=2.7
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
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。
（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：
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：
表5：熔敷金属化学成分 %(TABLE 5: CHEMICAL COMPOSITION OF DEPOSIT metaL)：
X=(10P+5Sb+4Sn+As)/100
=(10×0.01+5×0.006+4×0.005+0.001)
/100
=15ppm
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。
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=32V
V=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)
表7
（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)。
表8
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。
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
