一種含Ni低溫鋼配套的焊條的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種含Ni低溫鋼配套的焊條，其藥皮至少包括以下組分，各組分及各組分的質(zhì)量百分比分別為：大理石40-50％，螢石18-25％，碳酸鋇2-5％，硅微粉2-5％，碳酸鋰0.5-1.0％，氟化稀土0.5-1.0％，硼砂0.5-1.0％，金屬錳2-5％，霧化硅鐵2-5％，稀土硅鐵2-4％，鈦鐵3-6％，鋁鎂合金0.5-1.0％，鎳粉9-11％，海藻酸鈉0.4-1.0％。按上述配比混配成焊條藥皮，配加鉀鈉混合水玻璃，經(jīng)焊條壓涂機涂覆于H04E焊芯，再經(jīng)烘干機烘干定型制成電焊條，其熔敷金屬擴散氫含量得到了有效的控制，熔敷金屬擴散氫含量為3.5ml/100g，達到超低氫焊條標準要求。
【專利說明】一種含Ni低溫鋼配套的焊條
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含Ni低溫鋼配套的焊條，屬于焊接材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]-100°C使用的3.5Ν?低溫壓力容器用鋼(ASME牌號SA203E)在國外屬于常用鋼種，美、日及德國等早已用于-80°C及_101°C的容器，中國過去該鋼完全依靠進口。僅在1978年結(jié)合年產(chǎn)11.5萬噸乙烯工程由太原鋼鐵公司進行了 3.5Ν?鋼半工業(yè)性試驗。1984年在國家重大技術(shù)裝備科技攻關(guān)“煤氣化工程”項目中，確定了低溫3.5Ν?鋼應用項目。1986年3.5Ν?鋼的國產(chǎn)化又納入冶金部“七五”攻關(guān)項目，太原鋼鐵公司研制的3.5Ν?鋼板厚度有16、24以及30mm三種，與進口鋼板如日本住友SLT3N28鋼相比，強度稍低，-100°C的沖擊功相差很大，-100°C的韌性儲備不足，且縱橫向差異大，未能大面積推廣應用。
[0003]3.5Ν?鋼主要用于制作石油和空分制氧設(shè)備以及合成氨等容器設(shè)備，國內(nèi)年需求量在3萬噸左右，最低使用溫度為-101°C。隨著石化行業(yè)的發(fā)展，我國對該鋼的需求越來越大，并且全部從美國、日本、歐洲進口。為了滿足國內(nèi)用戶的需求及3.5Ν?鋼國產(chǎn)化的需要，舞陽鋼鐵公司自2007年開始研發(fā)3.5Ν?鋼板，研制的鋼板厚度范圍為10-100mm。目前能夠生產(chǎn)的該鋼板厚度規(guī)格主要有20mm、40mm、60mm和100mm。舞鋼生產(chǎn)的SA203E(3.5Ni鋼)-10rC低溫沖擊韌性可達150J，遠高于美國相關(guān)標準規(guī)定，可以替代進口用于國家重大項目建設(shè)。針對這種情況，研制各項性能指標達到或接近國外同類產(chǎn)品水平與進口 3.5Ν?鋼和國產(chǎn)3.5Ν?鋼相匹配、價格便宜的焊接材料是非常必要的，對于改變SA203E (3.5Ni)鋼焊接材料完全依賴進口的現(xiàn)狀，規(guī)范國內(nèi)3.5Ν?鋼焊接材料的選擇使用，實現(xiàn)3.5Ν?鋼焊接材料國產(chǎn)化以及推動民族焊材工業(yè)發(fā)展，推進3.5Ni鋼在我國石化行業(yè)的更廣泛應用，節(jié)約外匯，降低施工成本，具有重要的現(xiàn)實意義和顯著的經(jīng)濟效益。
[0004]為了跟3.5Ν?鋼配套，需要特制的低溫焊條。然而現(xiàn)有技術(shù)中與3.5Ν?配套的焊條，往往有以下缺點:焊接電流過大時或立焊線能量較大時，容易造成焊縫金屬中先共析鐵素體增多及晶粒粗化，從而導致韌性下降的不良后果；焊縫金屬的硫含量較大，夾雜物得不到有力控制，導致低溫沖擊韌性降低；藥皮抗吸潮性較差；藥皮不易脫渣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種3.5含Ni低溫鋼配套的焊條，具有飛濺小，熔池流動性好，熔渣覆蓋均勻，電弧聲音較柔和，焊縫成形美觀，脫渣容易等良好的焊接工藝特點；研制焊條的熔敷金屬擴散氫含量得到了有效的控制，熔敷金屬擴散氫含量為3.5ml/100g，達到超低氫 焊條標準要求。
[0006]本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]本發(fā)明提供了一種含Ni低溫鋼配套的焊條，該焊條的藥皮包括以下組分，各組分及各組分的質(zhì)量百分比分別為:大理石40-50%，螢石18-25%，碳酸鋇2-5%，硅微粉2-5 %，碳酸鋰0.5-1.0 %，氟化稀土 0.5-1.0 %，硼砂0.5-1.0 %，金屬錳2_5 %，霧化硅鐵2-5%，稀土硅鐵2-4%，鈦鐵3-6%，鋁鎂合金0.5-1.0%，鎳粉9-11%，海藻酸鈉0.4-1.0%。
[0008]所述的稀土硅鐵采用國家標準GB/T4137-93的稀土硅鐵合金。
[0009]所述硅微粉的細度為300-400目。
[0010]所述的海藻酸鈉的細度為120-200目。 [0011 ] 按上述配比混配成焊條外皮藥料，配加鉀鈉混合水玻璃經(jīng)焊條壓涂機涂覆在H04E專用優(yōu)質(zhì)低碳低硫鋼焊芯，再經(jīng)烘干機烘干定型制成直徑2.5mm、3.2mm、4.0mm、5.0mm等各型規(guī)格的電焊條。所述的混合水玻璃鉀鈉比為3:7，模數(shù)為M3.3，波美度為40Be。所述的H04E 焊芯要求 C〈0.03%, S<0.01
[0012]本發(fā)明基于其技術(shù)方案的有益效果是:
[0013](I)本發(fā)明選用CaO-BaO-CaF2-SiO2組成的堿性低氫型渣系作為研制焊條的藥皮類型，并采取了限制焊縫金屬中擴散氫含量的有效措施，使其控制在5ml/100g (水銀法)以內(nèi)的超低氫范圍，解決了 3.5Ν?鋼焊條的配方問題；
[0014](2)本發(fā)明采用T1-B-Re的微合金化體系，Ti可在焊縫凝固過程中保護B不被氧化；微量的B與Ti可細化晶粒，Ti與α-Fe有良好的結(jié)晶匹配性，在焊縫凝固過程中成為針狀鐵素體的結(jié)晶核心，促進焊縫成為均勻的細小針狀鐵素體組織；Ti_B的作用，在一定程度上可消除焊接電流過大時或立焊線能量較大時所造成的焊縫金屬中先共析鐵素體增多及晶粒粗化而導致韌性下降的不良后果；
[0015](3)本發(fā)明采用了稀土硅鐵合金和氟化稀土復合加入的形式，配合強還原性電弧氣氛，有利于微量稀土元素的過渡；在熔敷金屬中加入稀土元素，可明顯降低焊縫金屬的硫含量，改善焊縫的夾雜物形態(tài)，使夾雜物呈細小球狀、彌散分布，對焊縫金屬起到明顯的凈化作用和變質(zhì)作用，有利于改善焊縫的低溫沖擊韌性；
[0016](4)本發(fā)明中鎳是微合金化的主要成分之一，鎳固溶于鐵素體中，可提高基體韌性，但必須獲得細晶粒的鐵素體，才能得到優(yōu)良的低溫韌性；而且當焊縫含鎳量大于2.5%后，隨著含鎳量的提高，反而易使焊縫中出現(xiàn)粗大的貝氏體組織；因此，對3.5% Ni鋼，以將焊縫含鎳量控制在3-4%為宜；在多次試驗的基礎(chǔ)上，選定了焊縫各種合金元素與微量元素的最佳配比，并按照盡量提高焊條熔渣堿度又盡可能改善焊接工藝性能的原則，確定了焊條的藥皮配方；隨著含Ni量的增加，應適當降低T1、B的含量，而且隨著熔敷金屬含Ni的增加，也應適當降低含Mn量，才能獲得最佳的低溫韌性；
[0017](5)本發(fā)明在配方中加入的小于400目的硅微粉，可提高水玻璃固化膜的致密性，提高藥皮抗吸潮性；
[0018](6)本發(fā)明中為提高焊接冶金的去氫能力，加大了碳酸鹽的配比，為此加入了不同分解溫度的多種碳酸鹽:大理石CaCO3分解溫度為800°C~900°C，碳酸鋇BaCO3的分解溫度為1350°C~1450°C，這些碳酸鹽都是先分解后熔化；只有碳酸鋰LiCO3是于720°C開始熔化，到1310°C才開始分解；因此綜合加入大理石、碳酸鋇、碳酸鋰有利于均衡提高電弧氣氛中CO2分壓，降低氫分壓；
[0019](7)本發(fā)明中采用了海藻酸鈉，海藻酸鈉比其它增塑劑有顯著優(yōu)點，即對水玻璃加入量的多或少，適應力強，具有改善壓涂性能的作用；藥粉可當場收回，降低了藥粉損耗；同時，海藻酸鈉在300°C以上的高溫烘焙中炭化，留下的微小孔隙，有利于施焊時藥皮的散熱，有助于防止焊條發(fā)紅使藥皮脫落；海藻酸鈉碳化后，留下的彌散狀微小炭粉，有助于在施焊時，細化溶滴和減少飛濺；在本配方中，海藻酸鈉的加入量不宜小于0.4% ;海藻酸鈉粉，按全部通過150目的要求供貨，不易在藥皮表面中留下黑點。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明提供了一種含Ni低溫鋼配套的焊條，該焊條的藥皮包括以下組分，各組分及各組分的質(zhì)量百分比分別為:大理石40-50%，螢石18-25%，碳酸鋇2-5%，硅微粉2-5 %，碳酸鋰0.5-1.0 %，氟化稀土 0.5-1.0 %，硼砂0.5-1.0 %，金屬錳2_5 %，霧化硅鐵2-5 %，稀土硅鐵2-4 %，鈦鐵3-6 %，鋁鎂合金0.5-1.0 %，鎳粉9_11 %，海藻酸鈉0.4-1.0%。
[0021]所述的稀土硅鐵采用國家標準GB/T4137-93的稀土硅鐵合金。
[0022]所述硅微粉的細度為300-400目。
[0023]所述的海藻酸鈉的細度為120-200目。
[0024]按上述配比混配成焊條外皮藥料，配加鉀鈉混合水玻璃經(jīng)焊條壓涂機涂覆在H04E專用低碳低硫鋼焊芯，再經(jīng)烘干機烘干定型制成直徑2.5mm、3.2mm、4.0mm、5.0mm等各型規(guī)格的電焊條。所述的混合水玻璃鉀鈉比為3:7，模數(shù)為M3.3，波美度為40Be。所述的H04E焊芯要求 C〈0.03%, S〈0.01%o
[0025]下面的實施例給出了藥皮各組分的具體配比。
[0026]實施例1:藥皮中各組分的重量百分比見下表:
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種含Ni低溫鋼配套的焊條，其特征在于:該焊條的藥皮包括以下組分，各組分的質(zhì)量百分比分別為:大理石40-50%，螢石18-25%，碳酸鋇2-5%，硅微粉2-5%，碳酸鋰0.5-1.0%,氟化稀土 0.5-1.0 %，硼砂0.5-1.0 %，金屬錳2-5 %，霧化硅鐵2_5 %，稀土硅鐵2-4 %，鈦鐵3-6 %，鋁鎂合金0.5-1.0 %，鎳粉9-11%，海藻酸鈉0.4-1.0 %。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含Ni低溫鋼配套的焊條，其特征在于:所述硅微粉的細度為300-400 目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含Ni低溫鋼配套的焊條，其特征在于:所述的海藻酸鈉的細度為120-200目。
【文檔編號】B23K35/365GK103921017SQ201410171103
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】余細華, 孔健 申請人:湖北船王特種焊材有限公司