CN101367161B

CN101367161B - 一种低氢型超级双相不锈钢焊条

Info

Publication number: CN101367161B
Application number: CN2007100550266A
Authority: CN
Inventors: 王君民; 吴伦发; 王明林
Original assignee: 725th Research Institute of CSIC
Current assignee: Luoyang Shuangrui Special Alloy Material Co., Ltd.
Priority date: 2007-08-18
Filing date: 2007-08-18
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2027-08-18
Also published as: CN101367161A

Abstract

一种低氢型超级双相不锈钢焊条，采用普通双相不锈钢丝作为焊芯，焊条药皮成分重量百分比为：大理石：35～45％；萤石：20～33％；钛白粉：0～5％；钾长石：2～5％；纯碱：0～2％；铁合金：5～15％；金属粉：10～20％；氮化铬铁：0～2％；铁合金在上述总含量不变的情况下由硅铁、钼铁组成；金属粉在上述总含量不变的情况下由金属锰、金属铬、镍粉组成。将上述药皮组份原料混合均匀后，加入一定婆梅浓度的纯钠水玻璃，在焊条生产设备上进行焊条的压制。使用这种焊条可以满足国内工程建设中超级双相不锈钢的焊接需要，焊接出的焊缝具有优异的力学性能，焊缝耐腐蚀性能良好，抗拉强度可达800MPa，具有良好的低温韧性。

Description

一种低氢型超级双相不锈钢焊条

技术领域

本发明属于焊接材料技术，特别涉及到一种低氢型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，因此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，我国工程建设中也已广泛应用超级双相不锈钢，但国内尚无与钢材相配套的焊接材料，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，所以目前只有少数几个国家可以进行生产。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种低氢型超级双相不锈钢焊条，使用这种焊条可以满足国内工程建设中超级双相不锈钢的焊接需要。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

所述的低氢型超级双相不锈钢焊条，采用普通双相不锈钢丝作为焊芯，焊条药皮成分重量百分比为：

大理石：35～45％；萤石：20～33％；钛白粉：0～5％；钾长石：2～5％；纯碱：0～2％；铁合金：5～15％；金属粉：10～20％；氮化铬铁：0～2％。

所述的低氢型超级双相不锈钢焊条，其铁合金在上述总含量不变的情况下由硅铁、钼铁组成。

所述的低氢型超级双相不锈钢焊条，其金属粉在上述总含量不变的情况下由金属锰、金属铬、镍粉组成。

所述的低氢型超级双相不锈钢焊条，是将上述药皮组份原料混合均匀后，加入一定婆梅浓度的纯钠水玻璃，在焊条生产设备上进行焊条的压制。

由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：

1、焊条焊接时电弧稳定，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30～50％，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，焊缝耐腐蚀性能良好，抗拉强度可达800MPa以上，具有良好的低温韧性。

4、焊缝的耐应力腐蚀性、耐点蚀性能优异。

具体实施方式

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30％～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：

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35～45％。

萤石的主要成分为CaF₂。由于本发明的焊条的焊缝金属的合金含量高，液态金属的表面张力大，流动性差，焊缝成型变差，焊缝中气体不易逸出。加入一定量的萤石，可以降低液态金属的表面张力，提高其流动性，使得焊缝成型美观，降低焊缝形成气孔的缺陷。萤石含量低，使得焊缝成型不好，焊缝中易出气孔，萤石含量过高，容易破坏电弧稳定性，使焊条工艺性变差。本发明焊条中萤石的含量为20～33％。

本发明中铁合金为硅铁和钼铁。硅铁的加入可以降低焊缝中的氧含量，提高焊缝的韧性，同时硅是铁素体形成元素，利于焊缝中铁素体含量的提高。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。本发明铁合金的含量为5～15％。

本发明中金属粉为金属锰、金属铬和镍粉。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。镍是强奥氏体形成元素，与铬元素共同作用使得焊缝组织中铁素体和奥氏体的比例达到最佳，得到高性能的焊缝结构。金属粉的含量为：10～20％。

氮化铬铁的加入是为了增加焊缝中氮元素的含量。超级双相不锈钢的一个明显特点就是焊缝中具有一定含量的氮。氮是超级双相不锈钢中重要的合金元素，其是强奥氏体形成元素，用于调整焊缝组织的相比例。氮还可以提高铁素体向为奥氏体转变的温度，这在多层焊是非常重要，可以阻止铁素体晶粒的粗化而使得焊缝得到细化的焊缝组织，同时，还可以抑制对焊缝耐蚀性不利的二次奥氏体相的析出。本发明焊条中氮化铬铁的含量为0～2％。

本发明中钾长石是作为稳弧剂加入，钾是低电离物质，适量钾长石可以起到稳弧、改善脱渣性的作用，其含量为2～5％。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0～5％，纯碱为0～2％。

下面给出焊条药皮成分具体配比。

实施例1：

大理石：35％；萤石：33％；钛白粉：5％；钾长石：3％；纯碱：0％；铁合金：硅铁2％、钼铁3％；金属粉：金属锰3％、金属铬9％、镍粉5％；氮化铬铁：2％。

实施例2：

大理石：40％；萤石：26％；钛白粉：3％；钾长石：2％；纯碱：1％；铁合金：硅铁9％、钼铁6％；金属粉：金属锰2％、金属铬6％、镍粉4％；氮化铬铁：1％。

实施例3：

大理石：45％；萤石：20％；钛白粉：0％；钾长石：5％；纯碱：2％；铁合金：硅铁5％、钼铁5％；金属粉：金属锰4％、金属铬11％、镍粉3％；氮化铬铁：0％。

将上述三种药皮组份原料混合均匀后，加入婆梅浓度为1.4到1.5的纯钠水玻璃，在焊条生产设备上进行焊条的压制。

Claims

1.一种低氢型超级双相不锈钢焊条，其特征在于：采用普通双相不锈钢丝作为焊芯，焊条药皮成分重量百分比为：

大理石：35～45％；萤石：20～33％；钛自粉：0～5％；钾长石：2～5％；纯碱：0～2％；铁合金：5～15％；金属粉：10～20％；氮化铬铁：0～2％；

铁合金在总含量5～15％不变的情况下由硅铁、钼铁组成，其中：硅铁、钼铁或是硅铁2％、钼铁3％，或是硅铁9％、钼铁6％，或是硅铁5％、钼铁5％；

金属粉在总含量10～20％不变的情况下由金属锰、金属铬、镍粉组成，其中：金属锰、金属铬、镍粉或是金属锰3％、金属铬9％、镍粉5％，或是金属锰2％、金属铬6％、镍粉4％，或是金属锰4％、金属铬11％、镍粉3％。