CN102513741A - 一种双相不锈钢电焊条及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接材料领域，涉及一种双相不锈钢电焊条，其中，所述电焊条的药皮组分按质量百分比为：大理石：10～15％，钾长石：5～10％，氧化铝：1～5％，合成云母：1～5％，氧化铬绿：2～4％，氮化铬1～2％，金属粉：20～25％，萤石：5～10％，纯碱：1～3％，基体为金红石。制备方法是：称取上述组成的药皮加入占药皮总重量的20％～22％，婆美度为43°的钾型水玻璃，搅拌均匀后经油压机压制，再经过高温烘烤350℃烘干两小时。采用本发明的电焊条，焊接工艺性好，在焊接电流160A，电压30～34V时，焊缝成形美观，脱渣良好，且力学性能和耐蚀能力均能达到较高水平。

Description

一种双相不锈钢电焊条及其制造方法

技术领域

本发明属于焊接材料领域，涉及一种双相不锈钢电焊条，主要用于2205双相不锈钢的焊接，可广泛用于海洋工程建设，石油、化工行业设备制造。

背景技术

由于双相不锈钢兼有铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能以及奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性等优点。目前，双相不锈钢已广泛应用于石油、化工、天然气高压系统、海水处理、原子能工业、化学品运输船舶等行业。

目前，国内外双相不锈钢电焊条按照药皮类型大致分为：碱性型、钛钙型和钛酸型。其中，碱性药皮焊条力学性能优异，但工艺性能较差，飞溅大，电弧不稳定；钛酸型药皮焊条焊接工艺优异，飞溅小，电弧稳定，但是气孔敏感性高。公开号为CN101323058的中国专利“一种酸性药皮超级双相不锈钢焊条”和公开号为CN101817123A的中国专利“一种双相不锈钢电焊条”所公开的药皮组成中TiO2(金红石，钛白粉)和硅酸盐(钾长石，云母)占据主体，药皮类型为钛酸型；公开号为CN101367161的中国专利“一种低氢型超级双相不锈钢焊条”所公开的药皮组成中碱性化合物(大理石，萤石)占据主体，药皮类型为碱性药皮；中国公开专利号CN102019518A“一种双相不锈钢电焊条”所公开的药皮组成中碱性氧化物(氧化钙，氟化钙)占据主体，也属于碱性药皮。

由上可知，目前的双相不锈钢焊条药皮类型多为碱性型和钛酸型，但上述两种类型的力学性能和焊接工艺性很难同时兼顾，而钛钙型药皮的双相不锈钢焊条的焊接工艺性，熔敷金属的力学性能和耐蚀能力能同时达到较高的水平。目前国内部分单位开始研发钛钙型双相不锈钢电焊条。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种钛钙型双相不锈钢电焊条，其具有优良的焊接工艺性，熔敷金属的力学性能和耐蚀能力。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种双相不锈钢电焊条，其中，所述电焊条的药皮组分按质量百分比为：大理石：10～15％，钾长石：5～10％，氧化铝：1～5％，合成云母：1～5％，氧化铬绿：2～4％，氮化铬1～2％，金属粉：20～25％，萤石：5～10％，纯碱：1～3％，基体为金红石。

所述金属粉包括铬铁、镍粉及钼铁。

铬铁化学成分按质量百分比为：铬≥60.0％，硅≤1.0％，硫≤0.025％，磷≤0.03％，碳C≤0.03％，其余为铁。

镍粉化学成分按质量百分比为：镍≥99.8％，硫≤0.01％，磷≤0.01％，碳C≤0.02％。

钼铁化学成分按质量百分比为：钼≥60.0％，硅≤1.0％，硫≤0.08％，磷≤0.04％，碳≤0.10％，铜≤0.50％，其余为铁。

所述金属粉中，70％wt的金属粉粒度范围为160目～60目，其他的粒度≤160目。

称取下述质量百分比的药皮组分混合均匀：大理石：10～15％，钾长石：5～10％，氧化铝：1～5％，合成云母：1～5％，氧化铬绿：2～4％，氮化铬1～2％，金属粉：20～25％，萤石：5～10％，纯碱：1～3％，其余为金红石；

向混匀后的药皮原料中加入占药皮总重量的20％～22％钾型水玻璃，该钾型水玻璃的婆美度为43°，搅拌均匀后，涂覆在焊芯外，经油压机压制，再经过高温烘烤350℃烘干2小时，得到所需电焊条。

本发明中各个组分的主要作用机理：

金红石主要作用为造渣，使电弧稳定，熔滴过渡方式为喷射过渡，焊缝成形美观，脱渣性好。过量使用会降低焊缝的机械性能。

大理石主要作用为造气。大理石主要成分为CaCO₃，在高温时发生分解生成CO₂，保护焊缝不被氧化。含量过低，对焊缝保护不充分，会使焊缝含氧量增加降低焊缝机械性能和耐腐蚀性能。如果含量过高，造气量过大使渣的黏度过大，使焊缝内出现气孔，同时电弧稳定性降低，飞溅增加。本发明中大理石含量控制在10-15％。

钾长石主要作用是稳弧，钾的电离电位很低，适量的钾长石可以稳弧，改善脱渣性。钾长石是酸性盐，能控制渣的碱度，保证焊接工艺。本发明中钾长石的含量为5-10％。

萤石主要成分是CaF₂，萤石是强稀释剂，能够降低液态金属的表面张力，使焊缝中的气体易于逸出，同时能够脱氢和脱硫。含量过低，焊缝中容易出现气孔。含量过高，破坏电弧的稳定性，使焊接工艺变差。本发明中萤石的含量为5-10％。

合成云母和氧化铬绿主要作用是是提高药皮的强度，使电焊条能承受350℃的烘烤，其中，合成云母的含量为：1-5％，氧化铬绿的含量为：2-4％。

纯碱主要作用是改善压涂性能，含量为1-3％。

氮化铬的加入是为了向焊缝中过渡N元素，含量为1-2％。

本发明中的金属粉为铬铁、钼铁和镍粉，其主要作用是补充焊接过程中的铬、钼和镍的元素烧损，保证焊缝金属中铁素体和奥氏体的比例达到合理的水平；金属粉含量为20-25％。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：采用本发明的电焊条，焊接工艺性好，在焊接电流160A，电压30～34V时，焊缝成形美观，脱渣良好，且力学性能和耐蚀能力均能达到较高水平。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明。

根据本发明所采用配比的药皮组成，制作了A、B、C三组电焊条，具体如下：

电焊条的原材料配比：

分别称取上述A、B、C三种配比的药皮组分，混合后，加入占药皮总重量的20％～22％，婆美度为43°的钾型水玻璃，搅拌均匀后，涂覆在焊芯外，经油压机压制，再经过高温烘烤350℃烘干2小时，制得A、B、C三种电焊条。

铬铁选用符合GB5683-2008的FeCr65C0.03型，其化学成分如下：Cr≥60.0wt％，Si≤1.0wt％，S≤0.025wt％，P≤0.03wt％，C≤0.03wt％。

镍粉选用符合GB5247-1985的FND-1型，其化学成分如下：Ni≥99.8wt％，S≤0.01wt％，P≤0.01wt％，C≤0.02wt％。

钼铁选用符合GB3649-2008的FeMo55-A型，其化学成分如下：Mo≥60.0wt％，Si≤1.0wt％，S≤0.08wt％，P≤0.04wt％，C≤0.10wt％，Cu≤0.50wt％。

除金属粉外，其他材料的粒度和组分要求符合《焊接材料用原材料》(行业标准)。

实施效果

采用上述制得的A、B、C三种电焊条分别焊接双相不锈钢，在焊接过程中飞溅小，电弧稳定，过渡方式主要为喷射过渡，脱渣良好且能自动翘渣。显示出优异的焊接工艺性。其中，电焊条的熔敷金属化学成分及质量百分比含量见表1，熔敷金属力学性能见表2。(所有试验均按照GB/T983-1995执行)

表1：熔敷金属化学成分wt％

组号	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Mo	N
										A	0.029	0.67	1.08	0.0161	0.0053	22.57	9.77	3.11	0.13
B	0.030	0.71	1.04	0.018	0.004	22.30	9.80	3.12	0.12
										C	0.030	0.72	1.10	0.017	0.006	23.05	9.43	3.27	0.13

表2：熔敷金属力学性能

冲击试验

在-40℃下，对A、B、C三种电焊条进行冲击试验，冲击试验的测试结果见表3。

表3：冲击试验数据

不锈钢点腐蚀试验

首先，对试样进行热处理，热处理温度为650℃，时间为2小时，然后，将经过热处理的试样放入100g分析纯的FeCl₃·6H₂O溶于900ml去离子水配制的溶液中，保持22.5℃，72h。腐蚀速率为0.0220，0.0464g/m²·h，且均无点蚀。

以上实验结果表明，本发明的电焊条，焊接工艺性好，且力学性能和耐蚀能力均能达到较高水平。

Claims (7)

1.一种双相不锈钢电焊条，其特征在于：所述电焊条的药皮组分按质量百分比为：大理石：10～15％，钾长石：5～10％，氧化铝：1～5％，合成云母：1～5％，氧化铬绿：2～4％，氮化铬1～2％，金属粉：20～25％，萤石：5～10％，纯碱：1～3％，基体为金红石。

2.如权利要求1所述的双相不锈钢电焊条，其特征在于：所述金属粉包括铬铁、镍粉及钼铁。

3.如权利要求2所述的双相不锈钢电焊条，其特征在于：所述铬铁化学成分按质量百分比为：铬≥60.0％，硅≤1.0％，硫≤0.025％，磷≤0.03％，碳C≤0.03％，其余为铁。

4.如权利要求2所述的双相不锈钢电焊条，其特征在于：所述镍粉化学成分按质量百分比为：镍≥99.8％，硫≤0.01％，磷≤0.01％，碳C≤0.02％。

5.如权利要求2所述的双相不锈钢电焊条，其特征在于：所述钼铁化学成分按质量百分比为：钼≥60.0％，硅≤1.0％，硫≤0.08％，磷≤0.04％，碳≤0.10％，铜≤0.50％，其余为铁。

6.如权利要求1或2所述的双相不锈钢电焊条，其特征在于：所述金属粉中，70％wt的金属粉粒度范围为160目～60目，其他的粒度≤160目。

7.一种如权利要求1所述的双相不锈钢电焊条的制造方法，其特征在于：称取下述质量百分比的药皮组分混合均匀：大理石：10～15％，钾长石：5～10％，氧化铝：1～5％，合成云母：1～5％，氧化铬绿：2～4％，氮化铬1～2％，金属粉：20～25％，萤石：5～10％，纯碱：1～3％，其余为金红石；

向混匀后的药皮原料中加入占药皮总重量的20％～22％钾型水玻璃，该钾型水玻璃的婆美度为43°，搅拌均匀后，涂覆在焊芯外，经油压机压制，再经过高温烘烤350℃烘干2小时，得到所需电焊条。