CN101323058A - 一种酸性药皮超级双相不锈钢焊条 - Google Patents

一种酸性药皮超级双相不锈钢焊条 Download PDF

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Abstract

本发明属于焊接材料技术。提出的酸性药皮超级双相不锈钢焊条采用2507双相不锈钢丝作为焊芯，焊条药皮成分及含量的质量百分比为：金红石35～40，钛白粉3～7，钾长石15～20，金云母1～3，大理石5～10，金属粉16～20，氟化稀土0.5～1.5，冰晶石2～3，铬绿5～8，纯碱0.5～1.0，铁合金1.5～3.5。本发明焊条进行工艺性、金相观察、力学性能和耐蚀性试验的结果显示：焊条具有极佳的焊接工艺性能，焊接时电弧稳定，基本无飞溅，焊缝成型好，脱渣性良好，焊条操作性能优异。经金相观察，焊缝组织中铁素体的含量为40～60％，相比例满足工程应用要求。焊接出的焊缝具有优异的力学性能，抗拉强度可达800MPa以上，良好的低温韧性。焊缝的耐应力腐蚀性、耐点蚀性能优异。

Description

一种酸性药皮超级双相不锈钢焊条
技术领域
本发明属于焊接材料技术，主要涉及一种酸性药皮超级双相不锈钢焊条。
背景技术
超级双相不锈钢强度高，韧性好，耐蚀性优良，尤其在耐氯化物应力腐蚀性能和耐点蚀性方面优异，还具有优良的焊接性能。超级双相不锈钢已广泛应用于耐蚀压力容器和管道、大型化学品船、近海建筑设施中耐蚀结构的建造。目前，我国工程建设中已经广泛应用到超级双相不锈钢，超级双相不锈钢焊接材料由于强度高，恰当的铁素体-奥氏体相组织比例难于控制，制造难度很大，国内还没有与之配套的焊接工艺性能优良的手工焊条。
发明内容
本发明的目的即是提出一种焊接工艺性能优良的酸性药皮超级双相不锈钢焊条。
本发明采用的技术方案是：采用2507型双相不锈钢丝作为焊芯，焊条药皮成分及含量的质量百分比为：金红石35～40，钛白粉3～7，钾长石15～20，金云母1～3，大理石5～10，金属粉12～20，氟化稀土0.5～1.5，冰晶石2～3，铬绿5～8，纯碱0.5～1.0，铁合金1.5～3.5。本发明的焊条采用普通的焊条制造工艺即可进行生产，将上述药皮成分原料混合均匀后，加入一定浓度的K∶Na＝3∶1水玻璃，在焊条生产设备上进行焊条的压制。
超级双相不锈钢焊条焊接所得到的焊缝要求为铁素体-奥氏体的双相组织，二者的理想比例为1∶1，工程应用中，当焊缝中铁素体的含量达到40％～60％时就可以使焊缝具有优异的性能。因此，合金设计时要焊缝中含有适量铁素体形成元素，保证焊条焊接出的焊缝中铁素体含量符合要求。为此，本发明进行了焊条药皮的如下设计，各成分的主要作用及其限制原因简述如下：
本发明焊条中金红石的作用为造渣和稳弧。金红石的主要成份为TiO2，元素钛具有较低的电离电位，加入药皮中可明显提高电弧的稳定性，优化焊条的焊接工艺性能；TiO2是非常稳定的化合物，焊接时形成熔渣，起到隔绝空气，保护焊缝的作用。同时金红石的加入可使焊缝的焊波细密，改善焊缝成型。本发明中金红石在药皮中的含量控制在35～40％。
本发明中钾长石是作为稳弧剂加入。钾长石的主要成份为KAlSi3O8，元素钾和铝均是低电离物质，可降低电弧电压，提高焊接电弧的稳定性。钾长石的加入还可以提高焊条的引弧和再引弧性能。但当钾长石的的含量较高时，会增大熔渣的熔点和粘度，脱渣性变差，影响焊条的内在质量。本发明中钾长石在药皮中的含量为15～20％。
本发明焊条中大理石的主要作用为造渣和造气，起到对焊缝金属的气渣联合保护的作用。大理石的主要成分为CaCO3，焊接时在600℃左右发生分解生成CaO和CO2。当大理石含量较低时，药皮的造气和造渣能力下降，对焊缝的保护作用降低，造成焊缝力学性能的下降。如果大理石的含量过高，药皮造气量过大，电弧稳定性下降，飞溅增大，焊渣熔点升高，焊缝成型粗糙。本发明中大理石的含量控制在5～10％。
本发明中金属粉为金属锰和金属铬。金属锰的加入可以起到脱硫脱氧的作用，还可以提高焊缝的强度。金属铬是铁素体形成元素，主要用于调整焊缝金属中铁素体的含量，从而提高焊缝的耐腐蚀性能。金属粉的含量为：16～20％。
本发明中铁合金为钼铁。钼铁可促使晶粒细化，降低裂缝敏感性，元素钼也是铁素体形成元素，可用于调整焊缝金属中铁素体的含量，使焊缝具有两相结构。焊缝中增加钼含量，可提高其抗腐蚀性能。本发明铁合金的含量为1.5～3.5％。
钛白粉和纯碱为增滑剂，由于药皮成分中合金含量较高，为提高焊条的压涂性能，加入适量的增滑剂是必须的，本发明焊条钛白粉的含量为3～7％，纯碱为0.5～1.0％。
本发明中金云母、铬绿的加入可调节药皮物理性能和热塑性，提高焊条的压涂能力，加入含量过多会增加焊条气孔倾向；冰晶石和氟化稀土的加入可提高焊条的抗气孔性能，加入含量过多会降低电弧稳定性，使焊条焊接工艺性能变差。本发明中金云母：1～3％，铬绿：5～8％，氟化稀土：0.5～1.5％，冰晶石：2～3％。
将本发明焊条进行工艺性、金相观察、力学性能和耐蚀性试验，试验结果显示：
1、焊条具有极佳的焊接工艺性能，焊接时电弧稳定，基本无飞溅，焊缝成型好，脱渣性良好，焊条操作性能优异。
2、经金相观察，焊缝组织中铁素体的含量为40～60％，相比例满足工程应用要求。
3、焊接出的焊缝具有优异的力学性能，抗拉强度可达800MPa以上，良好的低温韧性。
4、焊缝的耐应力腐蚀性、耐点蚀性能优异。
具体实施方式
给出本发明的实施例：
实施例1
焊条药皮成分及含量的质量百分比为：金红石35，钾长石20，大理石6，金云母1.5，钛白粉5，钼铁2，金属锰2，金属铬18，冰晶石2，氟化稀土1.5，纯碱1.0，铬绿6。
实施例2
焊条药皮成分及含量的质量百分比为：金红石37，钾长石17，大理石5，金云母3，钛白粉7，钼铁3.5，金属锰3，金属铬13，冰晶石2.5，氟化稀土0.5，纯碱0.5，铬绿8。
实施例3
焊条药皮成分及含量的质量百分比为：金红石40，钾长石15，大理石10，金云母1，钛白粉3，钼铁1.5，金属锰3.5，金属铬16.5，冰晶石3，氟化稀土1，纯碱0.5，铬绿5。
实施例效果之一
熔敷金属化学成分％
Figure A20081014078300051
焊缝金属中铁素体含量％
Figure A20081014078300061
熔敷金属力学性能
Figure A20081014078300062

Claims (3)

1、一种酸性药皮超级双相不锈钢焊条，其特征是：采用2507双相不锈钢丝作为焊芯，焊条药皮成分及含量的质量百分比为：金红石35～40，钛白粉3～7，钾长石15～20，金云母1～3，大理石5～10，金属粉12～20，氟化稀土0.5～1.5，冰晶石2～3，铬绿5～8，纯碱0.5～1.0，铁合金1.5～3.5。
2、根据权利要求1所述的一种酸性药皮超级双相不锈钢焊条，其特征是：所述金属粉为金属锰和金属铬。
3、根据权利要求1所述的一种酸性药皮超级双相不锈钢焊条，其特征是：所述铁合金为钼铁。
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