CN104128717B - 一种低温钢用超低氢低合金钢焊条 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于焊接材料领域，提供一种低温钢用超低氢低合金钢焊条，包括钢芯以及包裹所述钢芯的药皮，所述钢芯占焊条总质量的72～74％，所述药皮占总质量的26％～28％，其中所述药皮包含的原料以及各原料的质量百分比如下：大理石35-45％；萤石15-30％；碳酸钡5-15％；石英3-10％；轻质氧化镁1-5％；碳酸锂1-3％；氟化稀土0.5-3％；硼砂0.2-1.0％；钛铁1-5％；硅铁1-4％；电解锰1-4％；镍粉8.5-10％；钼铁0.1-1％，剩余为铁粉。本发明焊条的力学性能满足-100℃冲击韧性要求，且熔敷金属扩散氢含量符合超低氢标准要求。

Description

一种低温钢用超低氢低合金钢焊条
技术领域
本发明属于焊接材料领域，尤其涉及一种低温钢用超低氢低合金钢焊条。
背景技术
焊条在焊接中使用广泛，制作容易，同时具有良好的焊接工艺性能，质量稳定。在一些对焊接质量要求高的场合仍广泛应用焊条，如低温结构。低温结构中，焊缝的低温冲击韧性是重点关注的技术指标。扩散氢含量高是引起焊接结构脆断的重要影响因素之一，特别对一些低温用途焊接结构，扩散氢的影响更为显著。而现有焊条由于配方原因，无法满足-100℃冲击韧性要求，且熔敷金属扩散氢含量不符合超低氢标准要求。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种低温钢用超低氢低合金钢焊条，该焊条的力学性能满足-100℃冲击韧性要求，且熔敷金属扩散氢含量符合超低氢标准要求，即【H】≤4ml/100g。
本发明采用的技术方案如下：所述低温钢用超低氢低合金钢焊条，包括钢芯以及包裹所述钢芯的药皮，所述钢芯占焊条总质量的72-74％，所述药皮占总质量的26％-28％，其中所述药皮包含的原料以及各原料的质量百分比如下：
大理石35-45％；萤石15-30％；碳酸钡5-15％；石英3-10％；轻质氧化镁1-5％；碳酸锂1-3％；氟化稀土0.5-3％；硼砂0.2-1.0％；钛铁1-5％；硅铁1-4％；电解锰1-4％；镍粉8.5-10％；钼铁0.1-1％，剩余为铁粉。
本发明的有益效果是：本发明采用钛铁合金粉取代金红石，不使用我国稀缺的金红石，原材料易于供应；在保证具有良好的焊接工艺性前提下，采取Ti-Si-Mn联合脱氧方式，尽量减少焊缝中的氧含量，提高焊缝金属抗裂性能和低温韧性，有利于焊缝的成型；同时焊接时有部分钛、硅、锰作为合金成分过渡到焊缝中，且通过选用钛铁、镍粉、钼铁将Ti、Ni、Mo过渡到焊缝中，从而确保焊缝金属力学性能达到要求。经试验验证，焊条具有优良的焊接工艺性能，扩散氢≤4ml/100g，满足-100℃冲击韧性要求，且熔敷金属扩散氢含量符合超低氢标准要求。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过具体实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本发明实施例提供了一种低温钢用超低氢低合金钢焊条，包括钢芯以及包裹所述钢芯的药皮，所述钢芯占焊条总质量的72～74％，所述药皮占总质量的26％-28％，其中所述药皮包含的原料以及各原料的质量百分比如下：
大理石35-45％；萤石15-30％；碳酸钡5-15％；石英3-10％；轻质氧化镁1-5％；碳酸锂1-3％；氟化稀土0.5-3％；硼砂0.2-1.0％；钛铁1-5％；硅铁1-4％；电解锰1-4％；镍粉8.5-10％；钼铁0.1-1％，剩余为铁粉。优选的，所述硼砂使用前经400℃烘焙1小时，然后过80目筛。
上述原料中，大理石主要成分为CaCO3，高温下分解为CaO，CO2，主要起造渣、造气作用，保护熔池金属不被氧化，本实施例中用于控制扩散氢含量。萤石主要成分CaF2，起到造渣、改善熔渣流动性、去氢作用，本实施例中通过加入大量的萤石，起到降低扩散氢作用，同时与大理石相配合，降低了焊缝扩散氢的同时，保证了焊条具有良好的焊接工艺。采用钛铁合金粉取代金红石，向焊缝过渡Ti；通过合理选择钛铁、硅铁和电解锰的比例，在保证具有良好的焊接工艺性前提下，采取Ti-Si-Mn联合脱氧方式，尽量减少焊缝中的氧含量，提高焊缝金属抗裂性能和低温韧性，有利于焊缝的成型，焊接时有部分钛、硅、锰作为合金成分过渡到焊缝中，且选用镍粉和钼铁，将Ni、Mo过渡到焊缝中，确保焊缝金属力学性能达到要求。另外，优选的，采用烘焙过的硼砂、轻质氧化镁提高焊条烘焙后药皮耐潮性，结合萤石降低焊缝扩散氢含量，使达到超低氢水平。
碳酸钡作用与大理石类似，高温下分解为BaO，CO2，主要起造渣、造气作用，同时还具有降低焊缝P的作用，提高焊缝冲击韧性。
石英主要成分是SiO2，调节熔渣，使焊缝成型良好。
轻质氧化镁主要成分是MgO，可提高熔渣碱度；其与烘焙过的硼砂在焊条高温烘焙时，可形成致密膜结构，使焊条具有较高的耐潮性，从而降低焊缝金属扩散氢含量。此外，硼砂在焊接电弧中可被还原出少量B，可细化晶粒，提高焊缝冲击韧性。
碳酸锂主要成分是Li2CO3，高温分解成Li2O，CO2，主要起造渣、造气作用，并且锂具有稳定电弧作用。
氟化稀土在高温下分解成稀土、氟原子。稀土具有去S、P作用，并可细化焊缝晶粒，提高冲击韧性；氟原子与氢结合，降低焊缝金属扩散氢含量。
另外，所述钢芯为低碳钢芯，其中C含量≤0.03％，S含量≤0.010％，P含量≤0.010％，以上均为质量含量百分比。
本发明实施例中焊条的药皮成分可在上述限定范围中任意选取，下面通过具体实例，验证制造得到的焊条的工艺性能。这里列举了7个实施例和一个对照例，药皮配方如下表1所示，表中均为质量百分比。
表1
上述各个实施例和对照例方案所得的焊条，经焊接使用得到的熔敷金属的化学成分与力学性能如下表2所示，表中均为质量百分比。
表2
从表2所示实施例与其对照例的化学成分可以得出，本发明的低温钢用焊条熔敷金属和焊接接头综合性能如下：屈服强度≥400MPa；抗拉强度≥500MPa；伸长率≥22％；-100℃条件下，Akv≥50J，扩散氢≤4ml/100g(水银法)，焊条的力学性能满足-100℃冲击韧性要求，且熔敷金属扩散氢含量符合超低氢标准要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种低温钢用超低氢低合金钢焊条，所述焊条包括钢芯以及包裹所述钢芯的药皮，其特征在于，所述钢芯占焊条总质量的72～74%，所述药皮占焊条总质量的26%-28%，其中所述药皮包含的原料以及各原料的质量百分比如下：
大理石35-38%
萤石26-30%
碳酸钡7-15%；
石英6-10%；
轻质氧化镁1-5%；
碳酸锂2-3%
氟化稀土2-3%
硼砂0.2-0.4%；
钛铁1-2%
硅铁1-4%；
电解锰1%；
镍粉8.5%
钼铁0.1-1%；
剩余为铁粉;
其中所述硼砂使用前经400℃烘焙1小时，然后过80目筛。
2.如权利要求1所述低温钢用超低氢低合金钢焊条，其特征在于，所述钢芯中，C含量≤0.03%，S含量≤0.010%，P含量≤0.010%。
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