CN1026766C - 一种奥氏体不锈钢焊条及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种完全由药皮过渡合金元素的奥氏体不锈钢焊条及制备工艺。焊芯为Si0.2～0.6、C≤0.03、S≤0.035、P≤0.03的超低碳钢丝。药皮由铬粉20～40、镍粉8～40、锰粉1～8、金红石20～35、长石6～18、白云石6～15等组成(均为重量百分比)。采用该配方，不必变更焊芯成分，只需按合金元素过渡系数(Cr0.52～0.65、Ni0.70～0.85、Mn0.20～0.30、Mo0.5～0.65、Cu0.60～0.85、Nb0.32～0.50)调整药皮组分中合金元素含量即可方便地获得一系列奥氏体不锈钢焊条。该焊条熔敷金属成分和性能符合国标要求，且工艺性能优良，熔敷效率高，制造和使用成本低廉。
Description
本发明奥氏体不锈钢焊条及制备方法，属于手工电弧焊焊条及其制造工艺范畴。
现有的奥氏体不锈钢焊条其焊芯中所含各元素与焊缝金属中的含量相近，药皮中基本不加入合金剂或只加微量合金剂，完全依赖价格昂贵的高合金焊芯来保证焊缝要求。因而制造不同的奥氏体不锈钢焊条就须采用不同的奥氏体不锈钢焊芯，在焊芯材料不变的条件下，不能根据用户要求随意变更焊条类型。同时，由于焊芯在加工工序中极易加工硬化，因而制造难度较大。另外，高铬镍合金电阻系数大，焊接电流通过时极易发红，导致焊条药皮变质与脱落，不仅造成熔敷金属的夹渣，而且大大降低了焊条的利用率。此外，由于这类焊条熔敷效率低，操作性能差，因而，使用中不仅生产率受到影响，还造成了材料和能源的浪费。中国专利CN88100884A所提出的药皮过渡合金与焊芯过渡合金相结合的技术方案显著地改善了上述情况。但由于该方案的焊芯中仍含有较高的Cr等合金元素，因而很难完全消除焊芯电阻系大、易发热、膨胀系数高、药皮易脱落、熔敷效率低等缺点。另外，由于受焊芯合金成份的影响，也不利于加工制造和变更焊条类型。
因而影响其经济性。
本发明的目的是提供一种热阻小、廉价的不锈钢焊条及制造方法。
本发明的技术方案如下所述：
该焊条是一种完全由药皮过渡合金元素的奥氏体不锈钢焊条。焊芯为含有合金元素Sl以及其他不可避免杂质的超低碳钢丝，其中，Sl＝0.2～0.6，杂质为C≤0.03，S≤0.035，P≤0.03，其余为Fe。药皮组份为：金属铬粉20～40，金属镍粉8～40，金属锰粉1～8，金红石20～35，长石6～18，白云石6～15，云母2～10，大理石2～8，萤石1～8，钛白粉1～6，石英1～5，稀土混合物0.1～4（上述成份均为重量百分比）。
根据焊条熔敷金属化学成份需要，药皮组份中可加入钼铁0～10%，铜粉0～9%，铌铁0～4%。
焊芯和焊条直径，焊条长度的匹配关系如表1所示，焊条长度也可根据使用要求加长100毫米左右，而不会影响其工艺性能。
在制备本发明中的焊条时，各合金元素的过渡系数为：Cr0.52～0.65，Nl0.70～0.85，Mo0.5～0.65，Mn0.20～0.30，Cu0.60～0.85，Nb0.32～0.50。
本发明焊条的焊芯按其化学成份属超低碳钢丝，其成份中仅Fe、Sl为合金元素，当然也含有C、S、P以及其他一些未列出的不可避免的杂质元素。该焊芯成份不仅有助于保证焊条熔敷金属
化学成份，而且加工性能良好，使焊芯的制造变得极为容易。表2为本发明焊条药皮配方之一，表3为该配方焊条熔敷金属化学成份，表4为焊条熔敷金属力学性能。
表1 焊条尺寸（mm）
焊芯直径 φ2.0 φ2.5 φ3.2 φ4.0 φ5.0
焊条直径 4.0～4.3 5.0～5.4 6.4～7.0 8.0～8.7 10.0～10.8
焊条长度 250 300 350 400 450
表2 E00-19-10-16焊条药皮配方（%）
白云石 大理石 萤石 金红石 钛白粉 长石 云母 石英
6～15 2～8 1～8 20～35 1～6 6～18 2～10 1～5
金属铬 金属镍 金属锰 稀土混合物 钾钠水玻璃
28～38 8～17 1～8 0.1～4 适量
表3 E00-19-10-16焊条熔敷金属化学成份（%）
C Si Mn S P Cr Ni Mo Cu
≤0.04 0.3～0.9 0.5～2.5 ≤0.03 ≤0.035 18～21 8～11 ≤0.5 ≤0.5
表4 熔敷金属力学性能
抗拉强度σb（MPa） 520
延伸率δ5（%） 35
本发明焊条的具体制备方法是：用符合本发明化学成份的超低碳钢丝作焊芯，采用本发明的药皮配方，将各组份搅拌均匀后，用焊条涂料机均匀涂敷在焊芯上，自然干燥12～24小时，再经100～200℃低温烘焙1～2小时后转入250～350℃继续烘焙1～2小时即可。对于不同类型的其他超低碳奥氏体不锈钢焊条，焊芯成份不变，药皮中其他组份也不变，只需将所要求的熔敷金属合金含量按本发明提供的过渡系数换算后所得出的合金元素组份作为新的焊条合金剂即可。
本发明的优点在于：采用超低碳钢丝做焊芯，降低了焊芯电阻系数和膨胀系数;完全通过药皮过渡合金元素，药皮中的大量金属成份增加了其导电性，因而焊接时药皮丝毫无发红、开裂、脱落现象。所采用的药皮配方，使该焊条的发尘量和可溶性氟含量均很低（发尘量仅为同类焊条的50%，氟含量是国内同类焊条的1/2以下）。焊条操作工艺性能良好，电弧稳定，飞溅率小（为1%～3%），易脱渣，重引弧性优良;无论采用交直流电均可进行全位置操作。焊条熔敷效率高（为普通不锈钢焊条的二倍左右），其合金元素过渡均匀，熔敷金属成份一致。此外，也由于焊芯为低碳钢丝，不仅造价低，易于加工，且只需调整药皮中合金元素含量即可方便地获得一系列奥氏体不锈钢焊条，因而其制造和使用成本均很低。
以下是本发明的实施例。
用直径4毫米的低碳钢丝做焊芯（其化学成份为Sl0.2～0.6，C≤0.03，S≤0.035，P≤0.03）。焊条药皮采用表2所列配方，将各组份充分搅拌均匀后，用TL-25型普通电焊条涂料机加工成型，自然干燥12小时，再经120℃烘焙1小时后转入350℃继续烘焙1小时即制成成品焊条。其规格为焊芯直径4mm，焊条直径8.5mm，焊条长度400mm。将该焊条用于结晶机容器中筒体与法兰的焊接，容器与法兰材料均为1Cr18Ni9Tl，容器直径1500mm，主焊缝长2520mm，壁厚10mm，开55°V型坡口，直流反接，电流为150～170A，平焊和向上两种位置焊接。最后经X射线探伤检查。无论是环缝或环缝与纵缝交接处均无焊接缺陷，达到了产品技术要求。使用该焊条代替奥102不锈钢芯焊条，节约焊接材料40%，除提高生产率外，每公斤熔敷金属可节电1.58度。将该焊条用于一种热交换器管板结构，其回水管为00Cr18Ni10不锈钢，端面板基体为12mm厚的1Cr18Ni9Tl板，所用焊机BX3-300，焊接电流140～160A，进行单面全位置焊接。24小时后经水压试验，完全达到产品技术要求。
Claims (4)
1、一种奥氏不锈钢镍条，由焊芯和药皮组成，其特征在于，该焊条是一种完全由药皮过渡合金元素的奥氏体不锈钢焊条；焊芯为含有合金元素Sl以及其他不可避免杂质的超低碳钢丝，其中，Sl=0.2～0.6，杂质为C≤0.03，S≤0.035，P≤0.03，其余为Fe；药皮组份为：金属铬粉20～40，金属镍粉8～40，金属锰粉1～8，金红石20～35，长石6～18，白云石6～15，云母2～10，大理石2～8，萤石1～8，钛白粉1～6，石英1～5，稀土混合物0.1～4(上述成份均为重量百分比)。
2、根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢焊条，其特征是药皮组份中还含有钼铁0～10%，铜粉0～9%，铌铁0～4%。
3、根据权利要求1或2所述的奥氏体不锈钢焊条，其特征是焊芯和焊条直径的匹配关系为：
焊芯直径（mm） φ2.0 φ2.5 φ3.2 φ4.0 φ5.0
焊条直径（mm） 4.0～4.3 5.0～5.4 6.4～7.0 8.0～8.7 10.8～10.8
4、一种制备如权利要求1或2所述焊条的方法，其特征在于，各种合金元素的过渡系数为：Cr0.52～0.65，Nl0.70～0.85，Mo0.5～0.65，Mn0.20～0.30，Cu0.60～0.85，Nb0.32～0.50。
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