CN103878506B - 一种低强度高韧性耐热钢焊条 - Google Patents

一种低强度高韧性耐热钢焊条 Download PDF

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Abstract

一种低强度高韧性耐热钢焊条,包括H08E焊芯和药皮,药皮含有成分重量百分比构成如下:大理石:35~43%、萤石:16~20%、进口金红石:3~5%、纯碱:1~2%、雾化硅铁:2~4%、金云母:1~3%、中碳锰铁:3~5%、金属Cr:2.5~3%、金属钼:1.0~1.5%、钛铁:2~3%、硅微粉:1~3%、稀土硅铁:1~2%、纯钠水玻璃:17~21%。本发明熔敷金属在(675±10℃)×3h热处理后,力学性能稳定,强度较低(室温抗拉:510~540Mpa,韧性较好(-20℃夏比冲击功:180J以上),生产工艺性能优良,焊条表面光滑、偏心稳定、成品率高。

Description

一种低强度高韧性耐热钢焊条
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域,尤其是涉及一种低强度高韧性耐热钢焊条。
背景技术
已知的,15CrMoR钢板在石油化工、煤化工、核电、汽轮机缸体、火电等领域用量较大,但其使用条件苛刻,对与其相配套的焊条要求也较高。但这类焊条普遍存在低温冲击韧性和强度不能同时保证的问题,给承压设备的施工建造带来很多麻烦。目前国内外与耐热钢焊条相关的专利并不多,检索到的专利有:(1)一种可耐退火正火处理的耐热钢焊条及使用方法(公开号:CN101342650A)。此专利提出的焊条及使用方法主要关注1.25Cr-0.5Mo焊条正火退火态熔敷金属的力学性能,并没有涉及焊后退火态熔敷金属的力学性能,也没有-20℃低温冲击韧性的要求。(2)一种低温冲击韧性好的高强度焊条(公开号:CN1569386A)。此专利提出的焊条主要适用于抗拉强度800MPa以上钢板的焊接,并不适用于15CrMoR钢板的焊接(专利CN1569386A研制焊条的成分,力学性能都不满足15CrMoR钢板用焊接材料的要求)。上述专利均用于一些特定热处理状态、特定钢种的焊接,与本发明专利应用的领域差别较大。
发明内容
为了克服背景技术中的不足,本发明公开了一种具有低强度、高韧性、全位置焊、配15CrMoR钢板用耐热钢焊条,在675℃×3h热处理后,熔敷金属具有较低的抗拉强度(室温抗拉强度为510~540MPa),良好的低温冲击韧性(-20℃冲击功达到180J以上),焊条的焊接工艺性也较优良,而且成本较低,具有较大的市场推广前景和较好的经济效益。
为了实现所述发明目的,本发明采用如下技术方案:
本发明专利采用CaO-CaF2-SiO2-TiO2碱性渣系,以药皮方式过渡合金元素,焊缝金属为1.25Cr-0.5Mo合金系,焊芯采用低S、P的H08E焊芯。
药皮以碳酸盐、氟化物、脱氧剂、粘结剂及合金为主,同时添加少量的硅酸盐与改善压涂性的物质。各组分在药皮中的含量如下:
大理石:35~43%、萤石:16~20%、进口金红石:3~5%、纯碱:1~2%、雾化硅铁:2~4%、金云母:1~3%、中碳锰铁:3~5%、金属Cr:2.5~3%、金属钼:1.0~1.5%、钛铁:2~3%、硅微粉:1~3%、稀土硅铁:1~2%、纯钠水玻璃:17~21%。
由于采用了上述技术方案,本发明具有如下有益效果:
大理石:主要作用是造渣、造气、稳弧、降氢,提高熔渣碱度,增大熔渣表面张力和界面张力。大理石加入量少于35%时,对熔敷金属保护不充分,稳弧性也较差;加入量大于43%时,会降低焊接速度,铁水变黏,易使焊缝内产生气孔。
萤石:主要作用是造渣。适量的添加可调整熔渣的熔点和黏度,增加其流动性,以达到活化熔池、改善脱渣和除氢的目的。萤石加入量低于16%时,铁水较黏,熔敷金属的扩散氢含量偏高;加入量大于20%时,电弧稳定性变差。
进口金红石:主要作用是造渣,同时有改善电弧稳定性、脱渣性和方向焊接的性作用。金红石加入量大于5%时,焊条熔敷金属的力学性能变差;加入量低于3%时,焊条立焊和仰焊的成形性变差。
硅微粉:主要作用是造渣,细化熔滴,调整熔渣的黏度和增加渣的活泼性。硅微粉加入量大于3%时,会使飞溅增大;硅微粉加入量小于1%时,渣的活泼性变差,脱渣性也变差。
金云母:主要作用改善压涂性,同时还能稳定电弧,增加药皮的透气性。金云母加入量大于3%时,熔敷金属的扩散氢含量偏高;加入量低于1%时,焊条的压涂性变差。
中碳锰铁:起到脱硫脱氧、防止热脆的作用,还可以加速焊条的熔化,同时也向焊缝中过渡Mn元素。中碳锰铁的加入量大于5%时,焊缝金属中的Mn含量偏高,强度偏高,同时焊缝表面也容易产生气孔;加入量低于3%时,焊接过程中脱硫、脱氧不充分,焊缝金属中Mn含量偏低,韧性变差。
雾化硅铁:起到脱氧作用,能加速焊条熔化,提高熔渣的流动性,降低焊缝气孔敏感性,同时也向焊缝中过渡Si元素。加入量大于4%时,焊缝中的Si元素偏高,焊缝的冲击韧性变差;加入量低于2%时,焊缝脱氧不充分,渣的流动性也变差。
钛铁:主要起到脱氧的作用。同时在焊接时具有防止晶粒粗大,细化晶粒的作用。钛铁的加入量大于3%时,焊条的制造成本提高,但对继续改善焊条的焊接工艺性和焊缝金属的力学性能,并没有明显的作用;加入量低于2%时,对焊缝金属的晶粒细化作用不明显,焊缝金属的力学性能变差。
金属铬和金属钼:主要作用是过渡合金元素。加入量过高、过低都不满足配15CrMoR钢板焊接的要求。
纯碱:增加药皮的滑润性,使药粉不易快干,同时也有一定稳弧的作用。纯碱加入量大于2%时,焊条容易吸潮;加入量低于1%时,改善压涂性的作用不明显。
稀土硅铁:净化晶界,改善力学性能。加入量低于1%时,恶化韧性,加入量大于2%时,韧性不再有明显的改善(和加入量为2%时相比),渗Si较多,且稀土硅铁的价格较昂贵,不宜多加。
纯钠水玻璃:主要作用是粘结粉体。水玻璃加入量大于21%时,压涂压力偏小,药皮的密实度和强度变差;加入量少于17%时,压涂压力偏高,药皮发毛,偏心不易控制。
本发明焊条具有如下优越性:
1)、熔敷金属在(675±10℃)×3h热处理后,力学性能稳定,强度较低(室温抗拉:510~540Mpa,韧性较好(-20℃夏比冲击功:180J以上)
2)、生产工艺性能优良,焊条表面光滑、偏心稳定、成品率高。
3)、电弧稳定,在焊接过程中燃烧平稳,铺展性和熔合性较好,焊缝成形美观,脱渣性较好。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明,公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
焊条药皮成分具体配比如表1所示。
表1实施例成分配比(wt%)
实施例主要原材料的化学成分要求如表2所示。
表2实施例主要原材料的化学成分
实施例熔敷金属化学成分如表3所示。
表3实施例焊丝及熔敷金属化学成分(wt%)
实施例性能比较如表4所示。
表4实施例熔敷金属力学性能(675℃×3h热处理)
本专利提出焊条的焊接工艺性良好,焊缝金属成分和力学性能符合GB/T5118-2012E5015-G和NB/T47018.2-2011标准的要求。
本发明未详述部分为现有技术。

Claims (1)

1.一种低强度高韧性合金系耐热钢焊条,包括H08E焊芯和药皮,其特征是,焊缝金属为1.25Cr-0.5Mo合金系,药皮含有成分重量百分比构成如下:大理石:35~38%、萤石:16~20%、进口金红石:3~5%、纯碱:1~2%、雾化硅铁:2~4%、金云母:1~3%、中碳锰铁:3~5%、金属Cr:2.5~3%、金属钼:1.0~1.5%、钛铁:2~3%、硅微粉:1~3%、稀土硅铁:1~2%、纯钠水玻璃:17~21%。
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