CN102962603A - 一种镍铬钼合金系的镍基焊条 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种镍铬钼合金系的镍基焊条，包括焊芯和药皮组成，其特征是：焊芯是采用ERNiCrMo-3焊芯；药皮组成：大理石20~40%，萤石25~35%，膨润土2~5%，硅铁1~4%，金属锰1~4%，纯碱0~2%，石英1~3%，碳酸锶1~3%，氟化钡2~5%，碳酸钡5~10%，钛酸钾2~6%，钛铁2~5%，铌粉3~6%，金属铬1~4%。本发明的镍基焊条具有较高的强度，熔敷金属抗拉强度可达到760MPa以上；较好的低温冲击韧性，-196℃冲击功平均值达到40J以上；良好的焊接工艺性，焊接时电弧稳定，操作容易，焊缝成型好，脱渣方便；生产工艺简单，成本较低。

Description

一种镍铬钼合金系的镍基焊条

技术领域

本发明涉及一种焊接材料，特别是一种镍铬钼合金系的镍基焊条。

背景技术

近年来镍基合金的应用越来越广泛， 镍基合金是指以镍为基础（Ni≥50%），并含有其它合金元素，且能在一些介质中耐腐蚀的合金。主要有镍、镍钼（镍钼铁）合金、镍铬（镍铁）合金、镍铬钼及镍铁铬等几类。镍基合金主要用于一般钢材难以胜任的使用条件苛刻、安全性要求高的极端环境下。随着我国经济的持续、高速发展，装备制造业已经成为国民经济的支柱产业。装备制造业发展的突出特征是：单机设备参数越来越高，使用条件越来越苛刻，对安全性要求越来越高。这些技术特点促成了镍基合金应用的不断扩大，近年来，镍基合金的生产数量不断增加，应用范围不断扩大，镍基合金焊接材料的需求也在不断增加，在能源制造领域这一现象尤为突出。目前镍基合金焊接材料主要以进口为主，国内能够满足用户要求稳定供货的很少，加快国产化进程是促进我国装备制造业发展的重要措施之一。

国内关于镍基焊条的专利仅有两项：ZL 2009 1 0227721.5 （一种镍基焊条，镍铬铁合金系）及ZL 2009 1 0227586.4（一种交流焊接用镍基焊条，镍钼合金系）均为中船重工第七二五研究所申请，国外镍基焊材的专利检索到一个镍基药芯焊丝的专利：Flux  cored  arc welding　method of　inconel 625 (KR20050024107  20050323)，未检索到镍基焊条的相关专利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种镍铬钼合金系的镍基焊条，适用于Inconel625、Incoloy825、Incoloy25-6Mo、Monel400合金的焊接、9%Ni钢的焊接、镍基合金与不锈钢异种材料间的焊接、表面堆焊。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种镍铬钼合金系的镍基焊条，包括焊芯和药皮组成，焊芯是采用ERNiCrMo-3焊芯，其质量百分比组成为：：C≤0.08，Si≤0.30，Cr：21.0～23.0，Mn≤0.50，Fe≤1.0，Cu≤0.50，Nb+Ta：3.5～4.2，S≤0.015，P≤0.015，Mo9～10，其它杂质≤0.050；余量为Ni，Ni≥60.0；药皮的固体份组成及重量百分比：大理石20~40%，萤石 25~35%，膨润土2~5%，硅铁1~4%，金属锰1~4%，纯碱0~2%，石英1~3%，碳酸锶1~3%，氟化钡2~5%，碳酸钡5~10%，钛酸钾2~6%，钛铁2~5%，铌粉3~6%，金属铬1~4%。

本专利的镍基焊条，药皮固体份以碳酸盐、氟化物与合金为主，同时添加部分的稳弧与改善压途物质，用普通2.9M1：1钾钠水玻璃作为粘结剂，使用普通焊条压涂生产线压涂成焊条。

药皮的组成原料技术要求如下：大理石：CaCO₃≥95%，S≤0.03%，P≤0.03%；萤石：CaF₂≥97%，S≤0.03%，P≤0.03%；膨润土：SiO₂≥60%，Al₂O₃≥10%， CaO≥1%，S≤0.03%，P≤0.03%；硅铁：Si43~47%，S≤0.02%，P≤0.04%；金属锰：Mn≥97.0%，S≤0.02%，P≤0.03%；纯碱：Na₂CO₃≥98.0%；石英：SiO₂≥97%，S≤0.04%，P≤0.04%；碳酸锶：SrCO3≥97.0%；氟化钡：；碳酸钡：BaCO₃≥98.0%，S≤0.05%，P≤0.05%；钛酸钾：TiO₂≥60.0%，K₂O≥28.0%，S≤0.05%，P≤0.05%；钛铁：Ti25~35%，S≤0.03%，P≤0.05%；铌粉：Nb+Ta≥98.0%，S≤0.01%，P≤0.01%；金属铬：Cr≥98.0%，S≤0.05%，P≤0.01%。 

本发明的焊条适用于Inconel625、Incoloy825、Incoloy25-6Mo、Monel400合金的焊接；9%Ni钢的焊接；镍基合金与不锈钢异种材料间的焊接；表面堆焊。

镍基合金的熔点较铁基合金的熔点高，采用普通渣系药皮配方试制的焊条往往出现熔渣覆盖不完全、粘渣严重、电弧稳定性差等缺点。

本焊条药皮中各成分的主要作用简述如下：

大理石：大理石的主要作用是造渣、造气，能够调节熔渣的熔点、粘度、表面张力和界面张力。因而将药皮中大理石含量控制在40～50％。

萤石：适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，降低焊缝气孔敏感性，并能够降低熔敷金属的扩散氢含量。本发明的萤石含量的合适范围是25~35%。

膨润土：主要是造渣剂，并与其它粉料配合可改善脱渣性，当含量低于2%时作用不明显，而高于5%时会导致渣变稀。

硅铁：加入主要起到脱氧的作用。其脱氧产物也参与造渣，加入量低于1％时，脱氧不充分，加入量高于4％时，可能增加焊缝中Si含量。因而控制硅铁加入量为1～4％。

金属锰的加入可以起到脱硫的作用，还可以向焊缝中过渡Mn元素，提高焊缝的强度。根据熔敷金属成分要求，限制药皮中金属锰在1～4％。

加入纯碱为了改善焊条的压涂性，纯碱加入量0～2％。

石英：主要是造渣剂，可以调整熔渣的粘度并改善熔滴过渡形态，经试验其合适范围是1~3%。

碳酸锶：本发明加入碳酸锶较好地改善了电弧的稳定性，其作为碳酸盐参与造渣，加入过少作用不明显，加入量太多成本增加很多，本发明加入量为1~3%。

氟化钡：主要作用是替代部分的萤石，在实现氟化物在焊条药皮中的作用同时比萤石对电弧稳定性的不良影响要小得多。当氟化钡含量低于2％时，作用不明显，氟化钡含量高于5％时，增加焊条成本较多。

碳酸钡：本发明的关键之一是用碳酸钡部分取代大理石，不但可以实现大理石在焊条药皮中的作用，还可以进一步改善焊接电弧的稳定性以及熔渣的覆盖性。含量低于5%作用不明显，高于10%会导致工艺性能恶化。

钛酸钾：主要作用为：改善焊条焊接工艺性能，还对改善焊条的压涂性能和稳定焊接电弧有益。钛酸钾含量超过6％时，焊接飞溅增大、药皮吸潮性增加，钛酸钾含量低于2％时，改善焊条的焊接工艺性能作用不明显，因而限制药皮中钛酸钾含量为2～6％。

钛铁：主要的脱氧剂，其脱氧效果要强于硅铁，两者配合保证焊接过程的氧化还原反应充分进行，经试验本发明合适含量为2~5%。

铌粉：主要作用为向焊缝渗合金，以补充焊接时铌的烧损，加入量过少作用不明显，加入量过大没必要，故控制铌粉含量在3~6%。

金属铬：主要作用为向焊缝渗合金，以补充焊接时铬的烧损，本发明控制药皮中金属铬含量在1~4%。

通过采用上述技术方案，本发明的镍基焊条具有如下特点：

（1）具有较高的强度，熔敷金属抗拉强度可达到760MPa以上。

（2）具有较好的低温冲击韧性，-196℃冲击功平均值达到40J以上。

（3）具有良好的焊接工艺性，焊接时电弧稳定，操作容易，焊缝成型好，脱渣方便。

（4）焊条生产工艺简单，成本较低。

  具体实施方式

下面结合实施例对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。

实施例1

             实施例的配方如表1所示。

                           表1                                （%）

实施例使用的ERNiCrMo-3焊芯，其成分为（%）：C0.033，Si0.094，Cr：21.50，Mn0.050，Fe0.141，Cu0.062，Nb+Ta：3.59，S0.005，P0.011，Mo9.35， Ni65.23。

实施效果如表2和表3所示。

表2  熔敷金属化学成分（%）

元素	C	Mn	Si	S	P	Cr	Ni	Mo	Nb	Fe	Cu
												实施例1	0.037	0.854	0.607	＜0.0050	0.0053	20.60	58.75	8.90	3.06	6.27	0.017

表3   熔敷金属力学性能

Claims (1)

1.一种镍铬钼合金系的镍基焊条，包括焊芯和药皮组成，其特征是：焊芯是采用ERNiCrMo-3焊芯，其质量百分比组成为：C≤0.08，Si≤0.30，Cr：21.0～23.0，Mn≤0.50，Fe≤1.0，Cu≤0.50，Nb+Ta：3.5～4.2，S≤0.015，P≤0.015，Mo9～10，其它杂质≤0.050；余量为Ni，Ni≥60.0；药皮的固体份组成及重量百分比：大理石20~40%，萤石 25~35%，膨润土2~5%，硅铁1~4%，金属锰1~4%，纯碱0~2%，石英1~3%，碳酸锶1~3%，氟化钡2~5%，碳酸钡5~10%，钛酸钾2~6%，钛铁2~5%，铌粉3~6%，金属铬1~4%。