今天，有著20多年反應(yīng)釜研制及生產(chǎn)經(jīng)驗的金宗企業(yè)，為大家介紹國外反應(yīng)釜焊條研究的歷史現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。
反應(yīng)釜是指含鉻大于12%的鋼種。反應(yīng)釜自1912年發(fā)明以來取得迅猛發(fā)展，至今全球仍以每年3—5%的速度遞增。全世界反應(yīng)釜的消費總量達(dá)3500萬。我國正處于反應(yīng)釜生產(chǎn)和消費應(yīng)用的高速增長期，已廣泛應(yīng)用于石油、化工、輕工、食品、釀酒、制藥、家電、水電、機械、建筑、市政和各種民用器具中。1990年我國反應(yīng)釜消費量為26萬噸，1999年為153萬噸，2000年為173萬噸，2001年為225萬噸，2004年反應(yīng)釜消費量達(dá)到447萬噸左右，居全世界第一位，預(yù)計2006年反應(yīng)釜消費量將達(dá)到600萬噸以上，其中鉻鎳奧氏體反應(yīng)釜的消費量占反應(yīng)釜總消費量的75%—80%。
我國從五十年代開始研制和生產(chǎn)反應(yīng)釜焊條，1997年我國反應(yīng)釜焊條的總產(chǎn)量為7000多噸。近年來我國反應(yīng)釜的消費量快速增長，2004年國產(chǎn)反應(yīng)釜焊條已超過35000噸，預(yù)計2006年國產(chǎn)反應(yīng)釜焊條將達(dá)50000噸左右。
自五十年代開始研制的反應(yīng)釜焊條，主要是沿襲原蘇聯(lián)的鈦鈣渣系及原料體系，它具有成本低，易壓涂，抗氣孔好，機械性能好等優(yōu)點，但與歐洲名牌同類反應(yīng)釜焊條相比焊條發(fā)紅嚴(yán)重、飛濺大、脫渣及成形差、焊接效率低、浪費大、因此自七十年代中期到八十年代前期，針對國內(nèi)進口的瑞典AVESTA公司綠P5焊條國內(nèi)一些科研院校與焊條生產(chǎn)企業(yè)共同合作，就反應(yīng)釜焊條藥皮發(fā)紅脫落原因及解決途徑進行了研究，如哈焊所與天津電焊條廠、甘肅工大與蘭洲長虹電焊條下、太原工學(xué)院與山西機床廠等。
到八十年代，上述幾家論文相繼發(fā)表后，人們一方面認(rèn)為他們的研究工作很有意義，獲得很多進展;另一方面經(jīng)對這幾家研制的焊條實際測試后，也認(rèn)為仍與國外產(chǎn)品存在明顯差距，但從那時起，國內(nèi)這方面的研究工作就處于踏步不前的狀況，從80年代前期到九十年代前期的十年間因內(nèi)尚無有份量的反應(yīng)釜焊條研究文獻(xiàn)。從九十年代初期開始，國內(nèi)反應(yīng)釜焊條研究漸趨活躍。先是太原工大王寶、孫咸等人在前期工作的基礎(chǔ)上研究了反應(yīng)釜焊條工藝設(shè)計的基本原則和途徑，在反應(yīng)釜焊條設(shè)計理論上取得了重要突破，并因此獲得2000年國家科技進步二等獎;后是冶金部建筑研究總院唐伯鋼在九十年代中期消化吸收國外的先進技術(shù)，成功完成國產(chǎn)反應(yīng)釜新型焊條的系列化改進提高，并成功興辦北京金威焊材有限公司，做到理論與實踐的完美結(jié)合，自1994年始生產(chǎn)至今，其反應(yīng)釜焊條生產(chǎn)已達(dá)年產(chǎn)3000噸以上。
九十年代后期到本世紀(jì)初期，國內(nèi)反應(yīng)釜焊條研究如雨后春筍般集中開展，雖就其水平本身未超過上述兩家現(xiàn)有水平，但對于活躍學(xué)術(shù)氣氛，加強學(xué)習(xí)交流仍有益處。金宗企業(yè)也正是在這個時期開始進行反應(yīng)釜的研制和生產(chǎn)，至今已有20多年的歷史，擁有豐富的研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗，并形成了良好的口碑及穩(wěn)定的國內(nèi)外市場。
國外反應(yīng)釜的工業(yè)化生產(chǎn)始于二十年代初期，隨后出現(xiàn)相應(yīng)的反應(yīng)釜焊條，成熟的反應(yīng)釜焊條產(chǎn)品出現(xiàn)于1965年左右，以歐洲國家為代表，尤其是西歐的瑞典，人口僅800萬左右，且集中產(chǎn)生了ESAB、AVESTA和SANDVIK等世界級的反應(yīng)釜焊材企業(yè)，其中AVESTA的野牛牌反應(yīng)釜焊條更是世界反應(yīng)釜焊條的典范。日本、臺灣及有南亞國家的反應(yīng)釜焊條其技術(shù)根基在歐洲。
國內(nèi)反應(yīng)釜焊條整體上與國外先進水平相比存在六大問題，急待解決和研究：
1、發(fā)紅問題及抗發(fā)紅焊條。AVESTA野牛牌綠P5φ3.2×350及φ4.0×400反應(yīng)釜焊條分別在110-120A及150-160A下余頭50mm左右藥皮不發(fā)紅開裂。P5—HX焊條φ4×450甚至在160-170A余頭不發(fā)紅，這是國內(nèi)外同類焊條的最好水平。
2、氣孔問題及抗氣孔性能的提高，一般認(rèn)為反應(yīng)釜氣孔屬氫氣孔，在焊后最后一段或焊縫前部或多層焊時易發(fā)生可見氣孔。國外只要焊條不受潮或使用前經(jīng)250℃以上復(fù)烘就不會出現(xiàn)氣孔。國內(nèi)現(xiàn)已有采用鋁箔塑料復(fù)合膜真空包裝，只要包裝良好可省去使用前復(fù)烘工序，直接使用，避免烘不干而出氣孔或烘過干損傷落皮。由于反應(yīng)釜焊條氣孔受鋼芯、原輔料及烘干工藝影響波動大，國內(nèi)多采用犧牲工藝性能，確保不出氣孔為生產(chǎn)原則，致使國內(nèi)反應(yīng)釜焊條的研究水平和實物水平有較大差異。
3、效率問題及高效焊條。普通反應(yīng)釜焊條熔敷效率一般在小于110%，在85%左右。而高效反應(yīng)釜焊條則在140%以上，最高可達(dá)180%，是一種可大幅度縮短焊接施工時間的焊條，它具有以下特點：可像低碳鋼一樣使用大電流提高工效而不發(fā)紅無氣孔;飛濺小、焊道美觀，焊條藥皮過熱可能性小，操作容易，如日本神鋼的HIMELT系列，AVESTA的HX系列及ESAB的OK6X.41系列等，大型化工設(shè)備焊接時往往要求高效，國內(nèi)尚處空白，值得注意的是高效反應(yīng)釜焊條只適合平焊及平角焊。4、滲碳問題及超低碳系列焊條，超低碳焊條是國內(nèi)外反應(yīng)釜焊條發(fā)展的重點，為獲得超低碳焊縫必須要求藥皮不增碳及焊芯超低碳。大理石和金紅石是增碳之源，應(yīng)尋求其它有效途徑。
5、特種焊條。
a、具有高溫耐腐蝕性能的專用焊能（抗蠕變斷裂強度和延伸率高）
b、耐晶間腐蝕性極好且-196℃沖擊韌性高的尿素級反應(yīng)釜焊條。
c、耐汽蝕堆焊用反應(yīng)釜焊條。
d、焊接性差的鉻反應(yīng)釜專用焊條。
e、耐吸潮反應(yīng)釜焊條。
f、定向下焊專用反應(yīng)釜焊條如AVESTA VDX330，PHILIPS BM316-V。
g、定位焊專用反應(yīng)釜焊條如PHILIPS BM316L。
6、焊條操作工藝性能。因為反應(yīng)釜焊條內(nèi)在性能差異不大，所以反應(yīng)釜焊條之比較主要在于焊接操作工藝性能，以下是幾個判定層次或標(biāo)準(zhǔn)。
a、脫渣性。要求在T型接頭角焊縫，對接角焊縫及船形焊穎等位置脫渣凈且在平焊、平角焊位置渣可自翹、整條脫落、邊緣及焊縫表面無粘渣。
b、飛濺大小。按AVESTA樣本的說法可分為三個層次飛濺?。╨itter spatter or usually spatter）、飛濺極小（very little spatter）和無飛濺（no spatter）。國內(nèi)多數(shù)處第一層次，少數(shù)幾個廠家處第二層次，目前尚無第三層次無飛濺的反應(yīng)釜焊條。
c、再引弧性，要求藥皮套筒呈深直型，深度在3mm以上，再引弧極其容易，一般條件下，不受時間間隔限制。
d、全位置焊接性，尤其是4mm以上大規(guī)格的焊條的全位置焊接性要好。
e、焊縫成形及顏色，要求焊縫成形細(xì)美光亮，多數(shù)情況下，焊縫顏色呈銀白色或金黃色。
隨著石油化工、醫(yī)療器械、食品機械及原子能工業(yè)的快速發(fā)展，反應(yīng)釜無論是產(chǎn)量還是品種均有了較大的增長。1995年以后，西方發(fā)達(dá)國家的反應(yīng)釜生產(chǎn)有了超常的發(fā)展。反應(yīng)釜產(chǎn)量已接近粗鋼產(chǎn)量的3%（我國僅0.3%）。制造成本比1980年降低了50%以上，美國以S31803和329為代表的奧氏體/鐵素體雙相反應(yīng)釜從1987年形成規(guī)模生產(chǎn)，這類低鎳高性能反應(yīng)釜已被確認(rèn)有可能逐步取代316等反應(yīng)釜成為在含氮、硫化氫等雜質(zhì)環(huán)境中使用的更佳材料，同時還開發(fā)了多種配套的焊條，值得引起我國關(guān)注。
1、雙相反應(yīng)釜焊條，雙相反應(yīng)釜是指金相組織由50%F和50%A組成平衡狀態(tài)的一類反應(yīng)釜，由于具有雙相組織，它兼有奧氏體反應(yīng)釜和鐵素體反應(yīng)釜的特點，與鐵素體反應(yīng)釜相比，雙相反應(yīng)釜韌性高，脆性轉(zhuǎn)變溫度低，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時又保留了鐵素體反應(yīng)釜的一些特點，如475℃脆性、導(dǎo)熱系數(shù)高、具有超塑性和磁性，與奧氏體鋼相比，雙相反應(yīng)釜強度高，耐晶間腐蝕，耐應(yīng)力腐蝕性能有明顯提高，雙相反應(yīng)釜屬于性能價格比優(yōu)良的反應(yīng)釜。
這類鋼的特征是：含鉻22-25%、鎳5-7%低于304、316奧氏體反應(yīng)釜水平，都添加了一定量的鉬，及少量氮，有的還添加了銅和鎢。為評價雙相反應(yīng)釜在氯化物環(huán)境抵抗孔蝕的能力，建立了孔蝕抗力當(dāng)量值（PRE）PRE=%Cr 3.3×%Mo 16×%N
一般PRE25-43，當(dāng)PRE超過40時通常稱為超級雙相鋼。現(xiàn)在國內(nèi)外都研究出各類雙相反應(yīng)釜焊條，如英國曼徹特（METRODE）公司雙相反應(yīng)釜品種達(dá)10余種，包括標(biāo)準(zhǔn)雙相鋼焊條，超級雙相鋼焊條，立仰焊專用雙相鋼焊條。國內(nèi)鋼鐵研究總院安泰科技股份公司研究了四種雙相反應(yīng)釜焊條，北京金威和四川大西洋等也開發(fā)了2209雙相反應(yīng)釜焊條。
2、新型鍋爐用反應(yīng)釜焊條的開發(fā)。
為了進一步提高鍋爐用反應(yīng)釜管的高溫蠕變強度，耐高溫腐蝕特性和耐蒸汽氧化性，日本對現(xiàn)有SA213-TP304H及TP310H兩種奧氏體鋼進行了改進，開發(fā)出綜合性能良好的超臨界，超超臨界鍋爐用反應(yīng)釜管的新材料即超級304H反應(yīng)釜及配套焊條。
3、通用鋼種反應(yīng)釜焊條的系列化，專業(yè)化。
對于工業(yè)上常用的反應(yīng)釜種，如304、316型。國外考慮焊接工藝的需要，開發(fā)出了各種專用焊條如AVESTA公司焊管專用308L/MVR—PW焊條，立向下焊的308L/MVR—VDX焊條及供食品醫(yī)療器械等使用的飛濺特別小的日本油脂的EX系列焊條。
另外隨反應(yīng)釜冶金工業(yè)的發(fā)展，國外還開發(fā)了具有各種性能的反應(yīng)釜焊條，以滿足各方面工業(yè)手需要。如日本油脂（TASETO）對于常用的308型焊條除了通用的308、308L焊條外，還開發(fā)了提高高溫性能的308HL焊條，用于極低溫的308LA焊條，控制不同含碳量以提高其耐腐蝕性能的308L3、308L2焊條。日本溶接棒公司除了有上述品種外，還開發(fā)了具有一定含氮量，以提高焊縫強度的WEL308N2、WEL316LN等含氮反應(yīng)釜焊條，國外廠商還致力于開發(fā)一些特殊反應(yīng)釜焊條，以滿足一些特殊需要，深受用戶歡迎。
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