Material de soldadura fuerte y producto soldado con soldadura fuerte fabricado con el mismo.

Un producto soldado con soldadura fuerte fabricado por soldadura fuerte de objetos a base de hierro que se unen mediante un material de soldadura fuerte a base de hierro que está aleado con elementos que reducen el liquidus B y P y Si,

en donde el producto es un intercambiador de calor de placas destinado para al menos dos fluidos intercambiadores de calor, que comprende al menos un paquete de placas fabricado soldando con soldadura fuerte un número de placas intercambiadoras de calor de pared fina de un material a base de hierro soldado con soldadura fuerte por medio del material de soldadura fuerte a base de hierro, definiendo las placas intercambiadoras de calor espacios interplaca entre las mismas destinados para los fluidos intercambiadores de calor y teniendo las uniones de soldadura fuerte obtenidas una composición metalúrgica parecida a la composición del material de placa a base de hierro con cantidades localmente más altas de B y P y Si en y alrededor de las uniones de soldadura fuerte en comparación con el material de placa a base de hierro, consistiendo el material de soldadura fuerte en una aleación que contiene:

(i) 9-30 % en peso de Cr,

(ii) 0-16 % en peso de Mn,

(iii) 0-25 % en peso de Ni,

(iv) 0-1 % en peso de N,

(v) 0-7 % en peso de Mo,

(vi) opcionalmente el 0-20 % en peso de Hf,

(vii) opcionalmente el 0-2 % en peso de C,

(viii) pequeñas cantidades inevitables de los elementos contaminantes O y S,

(ix) por debajo del 6 % en peso de Si, y el 0-2 % en peso de B y el 0-15 % en peso de P, en donde la adición de B, P, Si en combinación reduce la temperatura del liquidus, es decir, la temperatura a la que el material de soldadura fuerte está completamente fundido, y

(x) al menos el 50 % en peso de Fe, en donde el resto de la aleación es Fe.

Material de soldadura fuerte y producto soldado con soldadura fuerte fabricado con el mismo La presente invención se refiere a un producto soldado con soldadura fuerte fabricado soldando con soldadura fuerte objetos de un material a base de hierro con un material de soldadura fuerte a base de hierro.

Se unen normalmente diferentes materiales a base de hierro o acero soldando con materiales de soldadura fuerte de Ni, Ag o Cu.

La soldadura fuerte es un proceso para fijar/unir, en el que la temperatura es más baja que la temperatura del solidus del material base de los objetos que han de unirse/fijarse.

Los materiales de soldadura fuerte consisten en material para unir y fijar, que funde completa o parcialmente durante 15 el proceso de soldadura fuerte.

El documento US 4 135 656 se refiere a un aleación a base de Ni que contiene, contado como porcentaje en peso, 19-23 % de Mn, 5-8 % de Si, 4-6 % de Cu, 0, 6-1, 8 % de B y el resto Ni aparte de pequeñas cantidades de otros elementos. El documento US 4 314 661 describe otro tipo de aleación a base de Ni que contiene, dado como un porcentaje de átomos, 0-4 % de Fe, 0-21 % de Cr, 0-19 % de B, 0-12 % de Si, 0-22 % de P y el resto Ni.

El documento JP-A 62 227 595 divulga un metal de relleno delgado de soldadura fuerte con resistencia a la corrosión más alta para unir piezas de acero inoxidable que incorpora Si < 1, 5 % en peso, Mn < 1, 0 % en peso, Cr 10-40 % en peso, Ni > 50 % en peso, B 1, 0-2, 5 % en peso, opcionalmente además Co < 20 % en peso y Mo > 20 %

en peso y el resto Fe.

El documento JP-A 62 183 994 divulga un cable para soldadura por arco con gas protector de acero inoxidable que comprende C < 0, 15 % en peso, Si < 1% en peso, Mn < 2, 5 % en peso, Cr 11-32 % en peso, Ni < 22, 5 % en peso, Mo < 4 % en peso, el resto Fe.

El documento JP-A 1 205 898 divulga un material para soldar que comprende C 0, 01-0, 03 % en peso, Si 0, 1-1% en peso, Mn 1-2% en peso, Ni 10-14 % en peso, Cr 16-18 % en peso, Mo 2-3 % en peso y N 0, 01-0, 1 % en peso y el resto Fe.

Cuando se suelda con soldadura fuerte con Cu generalmente se usa Cu puro o casi puro. El material de soldadura fuerte de cobre puro tiene un punto de fusión bien definido, mientras que los materiales de soldadura fuerte de níquel, dependiendo del hecho de que son aleaciones, a menudo tienen un intervalo de fusión.

Cuando se unen placas de acero inoxidable en un intercambiador de calor de placas se usan frecuentemente materiales de soldadura fuerte de cobre. Sin embargo, el cobre no es adecuado para todos los tipos de aplicaciones. El uso de materiales de soldadura fuerte de cobre para aplicaciones alimentarias no está permitido, pero se usa en intercambiadores de calor de placas para calefacción urbana y para instalaciones de agua potable.

Los intercambiadores de calor unidos con material de soldadura fuerte de níquel se usan en muchas aplicaciones y 45 están también permitidas para un número limitado de aplicaciones alimentarias.

Si se usan materiales de soldadura fuerte que contienen aleaciones de níquel para unir objetos de hierro o materiales que no son a base de níquel, la composición de las uniones de soldadura fuerte difiere significativamente de la composición de los materiales que están unidos. Esto puede dar como resultado diferencias no deseadas en 50 las propiedades químicas y mecánicas.

La presente invención se refiere a objetos unidos por medio de soldadura fuerte usando un material de soldadura fuerte principalmente con la misma composición que la del material base usado para producir el producto, en el que el material de soldadura fuerte contiene elementos aditivos que descienden su temperatura del liquidus. En 55 consecuencia, el producto soldado con soldadura fuerte de la presente invención, producto soldado con soldadura fuerte que es un intercambiador de calor de placas, es compatible con los requisitos para aplicación alimentaria. El material de soldadura fuerte usado para fabricar el producto soldado con soldadura fuerte se caracteriza principalmente por que consiste en una aleación que aparte de hierro contiene 9-30 % de Cr, 0-16 % de Mn, preferentemente 0-8 % de Mn, y aún más preferentemente 0-5 % de Mn, 0-25 % de Ni, 0-1 % de N y como máximo 60 7 % de Mo, por debajo de 6 % de Si, 0-2 % de B, preferentemente 0-1, 5 % de B y 0-15 % de P todos indicados como porcentaje en peso, en los que la adición de boro, fósforo y silicio en combinación desciende la temperatura del liquidus, es decir, la temperatura en que el material de soldadura fuerte ha fundido completamente. El contenido de hierro en el material de soldadura fuerte es adecuado en al menos un 50 %. El material de soldadura fuerte debe siempre contener Fe y Cr.

La cantidad de trabajo efectiva de B y P y Si debe recaer en el intervalo dado anteriormente con el fin de obtener la reducción deseada del punto de fusión. Sin embargo, la cantidad analizada de Si puede ser considerablemente más alta, ya que el Si puede presentarse, por ejemplo, en forma de carburos de silicio o nitruros de silicio, estar unido a oxígeno o sinterizado de alguna otra manera. Por la misma razón la cantidad analizada de B o P puede ser más alta.

Los materiales de soldadura fuerte a base de hierro pueden contener elementos de aleación como Ti, W, Al, Cu, Nb, Ta, V y otros.

El material de soldadura fuerte usado para fabricar el producto soldado con soldadura fuerte de la presente invención puede contener 0-20 % de Hf y/o 0-2 % de C. Además, el material de soldadura fuerte usado para fabricar el producto soldado con soldadura fuerte de la presente invención puede variar en composición como consecuencia de pequeñas cantidades inevitables de elementos contaminantes como C, O y S.

Se añaden ventajosamente al material de soldadura fuerte elementos que reducen el punto de fusión en cantidades de acuerdo con la siguiente fórmula índice= % de P + 1, 1 x % de Si + 3 x % de B, donde el valor del índice debe ser 4, 5-18.

El material de soldadura fuerte a base de hierro se produce con ventaja por atomización de agua o gas de un lingote con una composición como la mencionada anteriormente, o triturando dicho lingote. Otro método alternativo de fabricación es el hilado en estado de fusión.

La invención proporciona un producto soldado con soldadura fuerte producido soldando con soldadura fuerte objetos a base de hierro, por el que el producto se caracteriza por la unión de los objetos con un material de soldadura fuerte a base de hierro que es una aleación que contiene elementos que descienden el liquidus como B y P y Si. La composición del material de soldadura fuerte a base de hierro es como se indica en la reivindicación principal.

Ambos objetos a base de hierro, en el producto soldado con soldadura fuerte y el material de soldadura fuerte a base de hierro contienen ventajosamente 9-30 % de Cr.

El producto soldado con soldadura fuerte es, ventajosamente, un intercambiador de calor de placas soldadas con soldadura fuerte, destinado para al menos dos fluidos intercambiadores de calor, que comprende al menos un paquete de placas fabricado soldando con soldadura fuerte un número placas intercambiadoras de calor de pared fina de un material a base de hierro por medio de un material de soldadura fuerte a base de hierro. Las placas intercambiadoras de calor definen entre las mismas espacios interplaca destinados para los fluidos intercambiadores de calor. Las uniones de soldadura fuerte obtenidas tienen una composición metalúrgica parecida a la composición del material de soldadura fuerte a base de hierro con cantidades localmente más altas de B, P, Si en y alrededor de las uniones de soldadura fuerte en comparación con el material de la placa a base de hierro.

Para soldar con soldadura fuerte materiales a base de hierro tradicionalmente se han usado materiales de soldadura fuerte de Cu o Ni como se ha mencionado anteriormente. Sorprendentemente, se ha hallado ahora que se puede empezar con un material base con la misma composición que el material en los objetos que se desea unir. Haciendo una aleación de tal material con silicio y boro y fósforo se pueden obtener materiales de soldadura fuerte que funcionan bien. Estudiando diagramas de fase binarios para hierro puro y Si, B y P se puede hallar que una aleación de Fe-Si tiene un punto de fusión mínimo de 1212 ºC para aproximadamente 19 % de Si. Para una aleación Fe-B

hay un mínimo de fusión a aproximadamente 1174 ºC con aproximadamente 4 % de B. En el sistema Fe-P hay un mínimo de fusión a aproximadamente 1048 ºC con aproximadamente 10 % de P.

En la mayoría de los casos no se usan materiales de hierro puro, sino que en... [Seguir leyendo]

1. Un producto soldado con soldadura fuerte fabricado por soldadura fuerte de objetos a base de hierro que se unen mediante un material de soldadura fuerte a base de hierro que está aleado con elementos que reducen el liquidus B 5 y P y Si, en donde el producto es un intercambiador de calor de placas destinado para al menos dos fluidos intercambiadores de calor, que comprende al menos un paquete de placas fabricado soldando con soldadura fuerte un número de placas intercambiadoras de calor de pared fina de un material a base de hierro soldado con soldadura fuerte por medio del material de soldadura fuerte a base de hierro, definiendo las placas intercambiadoras de calor espacios interplaca entre las mismas destinados para los fluidos intercambiadores de calor y teniendo las uniones de soldadura fuerte obtenidas una composición metalúrgica parecida a la composición del material de placa a base de hierro con cantidades localmente más altas de B y P y Si en y alrededor de las uniones de soldadura fuerte en comparación con el material de placa a base de hierro, consistiendo el material de soldadura fuerte en una aleación que contiene:

(i) 9-30 % en peso de Cr, (ii) 0-16 % en peso de Mn, (iii) 0-25 % en peso de Ni, (iv) 0-1 % en peso de N, (v) 0-7 % en peso de Mo, 20 (vi) opcionalmente el 0-20 % en peso de Hf, (vii) opcionalmente el 0-2 % en peso de C, (viii) pequeñas cantidades inevitables de los elementos contaminantes O y S, (ix) por debajo del 6 % en peso de Si, y el 0-2 % en peso de B y el 0-15 % en peso de P, en donde la adición de B, P, Si en combinación reduce la temperatura del liquidus, es decir, la temperatura a la que el material de 25 soldadura fuerte está completamente fundido, y (x) al menos el 50 % en peso de Fe, en donde el resto de la aleación es Fe.

2. Un producto soldado con soldadura fuerte de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la aleación contiene el 0

% en peso de Mn. 30

3. Un producto soldado con soldadura fuerte de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que la aleación contiene el 0-5 % en peso de Mn.

4. Un producto soldado con soldadura fuerte de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 o 3, en el que la aleación 35 contiene el 0-1, 5 % en peso de B.

5. Un producto soldado con soldadura fuerte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos que reducen el punto de fusión se añaden al material de soldadura fuerte en cantidades de acuerdo con la siguiente fórmula índice = % de P + 1, 1 x % de Si + 3 x % de B, donde el valor del índice debe ser 4, 5-18.

6. Un producto soldado con soldadura fuerte de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de soldadura fuerte se fabrica por atomización de gas o de agua o por trituración de un lingote con la composición dada anteriormente o por hilado en estado de fusión de un fundido con tal composición.