CN103447717A - 一种低温钢焊接用低合金钢焊条 - Google Patents

Abstract

一种低温钢焊接用低合金钢焊条，该低合金钢焊条的焊芯采用低S、P的H08E，而药皮中各组分按重量百分比构成如下：大理石：30～50％；萤石：20～30％；钛铁：3～8％；金属锰：0.5～2％；纯碱：0.5～2%；硅铁：2～4%；金云母：1～3%；铁粉：余量；硅泥：1～5％；锆英砂：1～3%；镍粉：7～12%；铝镁合金：0.5～2％。按上述配比将药皮各组分混合搅拌均匀，再按上述配比总重的21～26%加入3.2M纯钠水玻璃进行混合搅拌，剩余操作在焊条生产设备上即可制备出低合金钢焊条，其焊缝具有良好的韧性，可以满足-100℃条件下低温钢压力容器的焊接需要。

Description

一种低温钢焊接用低合金钢焊条

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，尤其是一种低温钢焊接用低合金钢焊条。

背景技术

近年来低温容器的制造和使用日渐普及，低温钢焊材的用量也越来越多。低温压力容器用焊接材料一般可以分为三大类：

第一类就是低合金钢焊条、焊丝，一般用于-100℃以下；

第二类是如308L、316L等奥氏体不锈钢焊材，使用温度可以达到-196℃；

第三类则是镍基焊材，主要用于上述两类焊材无法满足要求的场合。

关于第一类低合金低温钢焊条的专利检索有：

⑴一种-70℃铁素体型低温钢专用焊条（201010219428.7）；

⑵一种用于大型低温球罐钢焊接的电焊条（200910068642.4）；

⑶一种低温韧性好的高强度电焊条（200410037809.8）。

上述⑴用于-70℃铁素体型低温钢的焊接。上述⑵用于大型低温球罐钢焊接，其焊缝金属在-60℃具有良好韧性。上述⑶是一种低温韧性好的高强度电焊条，它的抗拉强度达到850MPa，而在-50℃时的冲击大于74J。

随着工业技术的发展，用于-100℃的3.5Ni钢应用越来越多，与之配套的焊条其焊缝金属在-100℃也必须具有良好的韧性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种低温钢焊接用低合金钢焊条，该低合金钢焊条在-100℃时的焊缝具有良好的韧性，可以满足-100℃条件下压力容器的焊接需要。  

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种低温钢焊接用低合金钢焊条，该低合金钢焊条的焊芯采用低S、P的H08E，而药皮中含有碳酸盐、氟化物、硅酸盐、脱氧及过渡合金元素的钛铁、雾化硅铁、电解金属锰、镍粉及改善压涂性的金云母，制作该低合金钢焊条使用到焊条生产设备，焊条生产设备按常规操作方式；本发明的特征如下：

药皮中各组分按重量百分比构成如下：

大理石：30～50％；萤石：20～30％；钛铁：3～8％；金属锰：0.5～2％；纯碱：0.5～2%；硅铁：2～4%；金云母：1～3%；铁粉：余量；硅泥：1～5％；锆英砂：1～3%；镍粉：7～12%；铝镁合金：0.5～2％；

按上述配比将药皮各组分混合搅拌均匀，再按上述配比总重的21～26%加入3.2M纯钠水玻璃进行混合搅拌，要求纯钠水玻璃的密度控制在1.43～1.48g/mm³,剩余操作在焊条生产设备上即可制备出低合金钢焊条，低合金钢焊条中的熔敷金属化学成分百分含量要求如下：

C：≤0.08%；Mn：0.275～0.60%；Si：≤0.10%；Ni：3.09～3.32%； S：≤0.008%；P：≤0.010%。

药皮中各组分的百分含量要求如下：

大理石：CaCO₃≥95%，S≤0.03%，P≤0.03%；

萤石：CaF₂≥97%，S≤0.03%，P≤0.03%；

钛铁：Ti:25～35%，S≤0.03%，P≤0.05%；

金属锰：Mn≥97.0%，S≤0.02%，P≤0.03%；

纯碱：Na₂CO₃≥98.0%；

硅铁：Si:43～47%，S≤0.02%，P≤0.04%；

金云母：SiO₂:45～55%，Al₂O₃:25～35%，K₂O+Na₂O≥7%， S≤0.03%，P≤0.04%；

铁粉：总铁≥98.0%，S≤0.02%，P≤0.02%；

硅泥：SiO₂≥95.0%，S≤0.03%，P≤0.04%；

锆英砂：ZrO₂≥60.0%，SiO₂≤32%，S≤0.03%，P≤0.04%；

镍粉：Ni+Co≥99.5%，S≤0.005%，P≤0.005%；

铝镁合金：Al:47～53%，Mg≥60.0%，Al+Mg≥96.5%，S≤0.05%，P≤0.05%。 

由于采用如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：

1) 本发明的焊条具有良好的工艺性能，焊条表面光滑、成品率高、偏心稳定。

2) 本发明的焊条在焊接时其电弧较易引燃，在焊接过程中燃烧平稳。

3)      本发明的药皮均匀熔化，无成块脱落现象，在焊接过程中飞溅极少，焊缝成型美观，脱渣性能优良，熔渣容易清除，适应全位置焊接。

4)      熔敷金属在-100℃时的冲击功大于100J以上。

具体实施方式

本发明是一种低温钢焊接用低合金钢焊条，该低合金钢焊条的焊芯采用低S、P的H08E，而药皮中含有碳酸盐、氟化物、硅酸盐、脱氧及过渡合金元素的钛铁、雾化硅铁、电解金属锰、镍粉及改善压涂性的金云母。

药皮中各组分的含量要求和作用简述如下：

大理石：CaCO₃≥95%，S≤0.03%，P≤0.03%。大理石的主要作用是造渣、造气，提高熔渣碱度，稳弧、脱硫，增大熔渣表面张力和界面张力，因而将大理石百分重量控制在30～50％。

萤石：CaF₂≥97%，S≤0.03%，P≤0.03%。萤石的主要作用是造渣，适量的萤石可调整熔渣的熔点和粘度，增加其流动性，活化熔池，改善脱渣、除氢，萤石加入过量时对电弧的稳定性不利。

钛铁：Ti:25～35%，S≤0.03%，P≤0.05%。钛铁的主要作用是起到脱氧，同时在焊接时具有防止晶粒粗大、细化晶粒和固定碳的作用。

金属锰：Mn≥97.0%，S≤0.02%，P≤0.03%。金属锰的主要作用是向焊缝中过渡Mn元素，综合考虑限制金属锰在0.5～2％。

纯碱：Na₂CO₃≥98.0%。纯碱的主要作用是改善压涂性，同时有一定的改善电弧稳定性作用，当纯碱含量低于0.5％时其作用不明显，当纯碱含量大于2%时对焊接的工艺性能会造成不利影响。

硅铁：Si:43～47%，S≤0.02%，P≤0.04%。硅铁的主要作用是起到脱氧，而脱氧产物也参与造渣，加入硅铁含量低于2%时其脱氧不充分，加入硅铁含量高于4%时可能增加焊缝中Si含量。

金云母：SiO₂:45～55%，Al₂O₃:25～35%，K₂O+Na₂O≥7%， S≤0.03%，P≤0.04%。金云母的主要作用是造渣，改善压涂性能，稳定电弧，增加药皮的透气性，利于药皮水分排出，避免药皮开裂，加入量过多有增氢的作用，因而金云母的加入量应控制在1～3%。

铁粉：总铁≥98.0%，S≤0.02%，P≤0.02%。铁粉可以改善焊接电弧的稳定性，可以细化熔滴，调整铁水的粘稠度。

硅泥：SiO₂≥95.0%，S≤0.03%，P≤0.04%。硅泥主要起到造渣的作用，调整熔渣的粘度，细化熔滴，同时具有改善焊条压涂性的作用。

锆英砂：ZrO₂≥60.0%，SiO₂≤32%，S≤0.03%，P≤0.04%。锆英砂的主要作用是造渣，可以改善脱渣性，加入量太少作用不明显，过多会影响焊接工艺性能，故控制在1～3%。

镍粉：Ni+Co≥99.5%，S≤0.005%，P≤0.005%。向焊缝中过渡Ni元素可起到合金剂的作用，提高焊缝金属的低温韧性。

铝镁合金：Al:47～53%，Mg≥60.0%，Al+Mg≥96.5%，S≤0.05%，P≤0.05%。铝镁合金主要起到脱氧的作用，其脱氧产物也参与造渣，大量试验确定铝镁合金的含量控制在0.5～2％较为合适。

下面三个实施例给出了药皮各组分的具体配比。

实施例1：药皮中各组分的重量百分比见下表

 根据上述配比制备出的焊条其熔敷金属化学成分见下表

C	Mn	Si	Ni	S	P
						0.049	0.321	0.217	3.09	0.0060	0.015

根据上述配比制备出的焊条其熔敷金属力学性能见下表

Rp0.2	Rm	A	Z	AKV2(-100℃)
					470	548	28.0	77	159， 108，110

 实施例2：药皮中各组分的重量百分比见下表

 根据上述配比制备出的焊条其熔敷金属化学成分见下表

C	Mn	Si	Ni	S	P
						0.059	0.275	0.235	3.29	0.0058	0.014

根据上述配比制备出的焊条其熔敷金属力学性能见下表

Rp0.2	Rm	A	Z	AKV2(-100℃)
					497	576	27.0	77	161， 1165，156

实施例3：药皮中各组分的重量百分比见下表

 根据上述配比制备出的焊条其熔敷金属化学成分见下表

C	Mn	Si	Ni	S	P
						0.054	0.2982	0.251	3.32	0.0063	0.011

根据上述配比制备出的焊条其熔敷金属力学性能见下表

Rp0.2	Rm	A	Z	AKV2(-100℃)
					473	557	34.0	75	128， 128，149

通过上述三个实施例的熔敷金属力学性能可知：使用本发明的低合金钢焊条，其焊缝具有良好的韧性，可以满足-100℃条件下低温钢压力容器的焊接需要。

按上述配比将药皮各组分混合搅拌均匀，再按上述配比总重的21～26%加入3.2M纯钠水玻璃进行混合搅拌，如上述配比总重为100㎏，则加入3.2M纯钠水玻璃为21～26㎏，纯钠水玻璃使得上述药皮的压涂性更具有塑性，要求纯钠水玻璃的密度控制在1.43～1.48g/mm³,剩余操作在焊条生产设备上即可制备出低合金钢焊条。

Claims (2)

1.一种低温钢焊接用低合金钢焊条，该低合金钢焊条的焊芯采用低S、P的H08E，而药皮中含有碳酸盐、氟化物、硅酸盐、脱氧及过渡合金元素的钛铁、雾化硅铁、电解金属锰、镍粉及改善压涂性的金云母，制作该低合金钢焊条使用到焊条生产设备，焊条生产设备按常规操作方式；其特征是：

药皮中各组分按重量百分比构成如下：

大理石：30～50％；萤石：20～30％；钛铁：3～8％；金属锰：0.5～2％；纯碱：0.5～2%；硅铁：2～4%；金云母：1～3%；铁粉：余量；硅泥：1～5％；锆英砂：1～3%；镍粉：7～12%；铝镁合金：0.5～2％；

按上述配比将药皮各组分混合搅拌均匀，再按上述配比总重的21～26%加入3.2M纯钠水玻璃进行混合搅拌，要求纯钠水玻璃的密度控制在1.43～1.48g/mm³,剩余操作在焊条生产设备上即可制备出低合金钢焊条，低合金钢焊条中的熔敷金属化学成分百分含量要求如下：

C：≤0.08%；Mn：0.275～0.60%；Si：≤0.10%；Ni：3.09～3.32%； S：≤0.008%；P：≤0.010%。

2.根据权利要求1所述一种低温钢焊接用低合金钢焊条，其特征是：药皮中各组分的百分含量要求如下：

大理石：CaCO₃≥95%，S≤0.03%，P≤0.03%；

萤石：CaF₂≥97%，S≤0.03%，P≤0.03%；

钛铁：Ti:25～35%，S≤0.03%，P≤0.05%；

金属锰：Mn≥97.0%，S≤0.02%，P≤0.03%；

纯碱：Na₂CO₃≥98.0%；

硅铁：Si:43～47%，S≤0.02%，P≤0.04%；

金云母：SiO₂:45～55%，Al₂O₃:25～35%，K₂O+Na₂O≥7%， S≤0.03%，P≤0.04%；

铁粉：总铁≥98.0%，S≤0.02%，P≤0.02%；

硅泥：SiO₂≥95.0%，S≤0.03%，P≤0.04%；

锆英砂：ZrO₂≥60.0%，SiO₂≤32%，S≤0.03%，P≤0.04%；

镍粉：Ni+Co≥99.5%，S≤0.005%，P≤0.005%；

铝镁合金：Al:47～53%，Mg≥60.0%，Al+Mg≥96.5%，S≤0.05%，P≤0.05%。