CN104551453B - 一种80公斤级超低温高强钢焊条及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种80公斤级超低温高强钢焊条及其制备方法，包括焊芯，焊条药皮配方重量百分比为：大理石30‑40％，萤石25‑35％，硅灰石2‑5％，电解锰5‑8％，硅铁5‑8％，金红石7‑10％，钛铁2‑5％，CMC 0.4‑0.8％,镍粉4‑8％，钼铁2‑4％，铁粉2‑5％。焊条在制备时没有特殊要求，采用行业内通用的液压式生产设备的制造工艺即可实现。本发明焊条有优良的焊接工艺性能、力学性能和生产压涂性能，尤其在‑80℃的超低温环境下仍具有优良和稳定的冲击韧性。

Description

一种80公斤级超低温高强钢焊条及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电焊条，特别涉及一种满足低温环境下抗拉强度在780MPa以上的80公斤级超低温高强钢焊条及其制备方法。
背景技术
中国从上世纪80年代开始开发研究高强度高韧性低合金调质钢，主要用于工程机械、高压容器等行业，低合金高强度钢的开发应用，为节约钢材及减轻焊接结构的自重创造了条件，对于机车车辆、船舶、工程机械、海洋工程装备等运行结构，由于减轻自重，可有效的节省能源，提高运载能力和工作效率，并可使工程结构向大型化、轻量化和高效能方面发展。高强度高韧性调质钢的商业应用，具备了以下特点：①钢材使用量减少；②板厚减小使焊接工作量减少；③承载能力提高；④安全性得到提高。
为了提高钢材的抗冷裂纹性和低温韧性，降低含碳量是有效的措施，但碳含量过低会损失钢材的强度，为了弥补这一损失，通过加入多种合金元素，如B等对淬透性有强烈影响的元素来提高钢材的淬透性，使这类钢在调质处理后具有足够的强度和韧性，特别是具备了焊接裂纹的敏感性低的特点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种极低温环境下性能稳定的80公斤级超低温高强钢焊条及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种80公斤级超低温高强钢焊条，包括焊芯和覆于焊芯表面的药皮，所述焊条药皮配方重量百分比为：
所述焊芯为H08E盘条。
上述的80公斤级超低温高强钢焊条的制备方法，包括以下步骤：按所述比例取各种材料并混合均匀，采用液压式焊条生产设备，使用模数3.05-3.15、钾钠比为2-3:1、浓度为42-44°波美度的钾钠混合水玻璃作为粘结剂，加入量为混合粉重量的18-25％，搅拌均匀后使用液压式焊条生产设备均匀涂在不同直径的焊芯上；经磨削出夹持端和引弧端后，使用焊条烘干炉，经低温50-90℃，中温90-150℃，高温350-400℃进行烘干，制备得到80公斤级超低温高强钢焊条。
本发明的有益效果是：
1、本发明焊条施焊后不需后续热处理工艺，节省了施工周期，降低了生产成本。
2、本发明焊条熔敷金属夏比V型缺口冲击吸收功KV2超低温(-80℃)冲击韧性数值，可保证在70J以上，并且数值稳定，明显提高了焊缝的抗裂性能。
3、发明焊条具有优良的全位置焊接工艺，即使在立焊、仰焊等特殊焊接位置，仍能保证良好的超低温冲击韧性。
4、本发明焊条焊接工艺性能佳，电弧稳定，飞溅小，脱渣容易，焊缝成型美观。该焊条既有高的抗拉强度，同时具有高塑高韧性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
本发明80公斤级超低温高强钢焊条，包括焊芯和覆于焊芯表面的药皮，所述焊条药皮配方重量百分比为：
所述焊芯为H08E盘条。
上述的80公斤级超低温高强钢焊条的制备方法，包括以下步骤：按所述比例取各种材料并混合均匀，采用液压式焊条生产设备，使用模数3.05-3.15、钾钠比为2-3:1、浓度为42-44°波美度的钾钠混合水玻璃作为粘结剂，加入量为混合粉重量的18-25％，搅拌均匀后使用液压式焊条生产设备均匀涂在不同直径的焊芯上；经磨削出夹持端和引弧端后，使用焊条烘干炉，经低温50-90℃，中温90-150℃，高温350-400℃进行烘干，制备得到80公斤级超低温高强钢焊条。
CaCO3是大理石的主要组成成分，在电弧热的作用下，分解成CaO和CO2气体，起到造渣和造气的作用，能够起到稳定电弧和改善脱渣的作用，但CaCO3太多会粗化熔滴，所以本发明将大理石控制在30-40％。
CaF2是萤石的主要成分，属于碱性氟化物，CaF2中的F-能降低电弧气氛中H的分压，CaF2的分解能降低熔敷金属中氧的含量，有利于提高焊缝金属的低温冲击韧性，一定量的萤石可以降低液态金属的表面张力，提高熔渣的流动性，改善熔渣的物理性能，但过量的萤石会造成电弧不稳定，在本发明中试验证明CaF2在25-35％时有较好效果。
金红石是较纯的TiO2,能够改善熔渣的物理性能，把长渣改为短渣，改善焊缝成形、减小飞溅，本发明在加入时总量控制在7-10％。
电解锰的加入可以起到脱硫、脱氧的作用，还可以向焊缝过渡锰元素，提高焊缝强度，但锰与硅含量不匹配时将严重损害熔敷金属的缺口韧性。
硅铁的加入也起到脱氧的作用，但是硅过高不利于焊缝金属的韧性，本发明硅铁加入量在5-8％。
Mo主要作用为固溶强化，能显著提高钢的蠕变极限和持久强度极限，但Mo加入过多，会加大钢的脆断，本发明中将Mo-Fe加入量控制在2-4％。
Ni的加入有利于提高焊缝的冲击韧性，在含锰焊缝中增加镍后将发生下列变化：焊态焊缝中先共析铁素体的比例逐渐减少，而针状铁素体逐渐增多，但在镍与锰含量不匹配时产生严重脆化，因此本发明中将Ni加入量控制在4-8％。
铁粉的加入能够增加焊接效率，使交流焊接工艺更加稳定，但铁粉的数量的增加将导致焊缝含氧量的增加，对焊缝的低温冲击韧性产生不利的影响，因此铁粉的加入量控制在2-5％。
按下表质量配比
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
大理石 36 34 35 34
萤石 30 25 26 25
硅灰石 2.5 4 3 2
电解锰 5 6 7 6.5
硅铁 5 5.5 6 6.2
金红石 8 9 7 7
钛铁 2 4 2.5 3.5
CMC 0.4 0.6 0.5 0.8
镍粉 4 5.4 6 7
钼铁 2 2.5 3 4
铁粉 4.6 3 2.5 2
硼及硼合金 0.5 1 1.5 2
合计 100 100 100 100
实施例1
将上述药粉搅拌混合均匀后，加入浓度为40-45°钾钠水玻璃混合均匀后置于压涂机内使其包于焊芯上，使用焊条烘干炉分低温50-90℃、中温90-150℃、高温350-400℃三个阶段进行烘干。所得焊条表皮光滑，偏心稳定，药皮强度好，对所得焊条进行焊接，成形美观，飞溅小，电弧稳定。
实施例1焊条熔敷金属在焊态常温下的力学性能：Rm＝848,Rp0.2＝762,A＝16.0,-80℃冲击功别为：68,60,58，射线探伤合格。
实施例2
将上述药粉搅拌混合均匀后，加入浓度为40-45°钾钠水玻璃混合均匀后置于压涂机内使其包于焊芯上，使用焊条烘干炉分低温50-90℃、中温90-150℃、高温350-400℃三个阶段进行烘干。所得焊条表皮光滑，偏心稳定，药皮强度好，对所得焊条进行焊接，成形美观，飞溅小，电弧稳定。
实施例2焊条熔敷金属在焊态常温下的力学性能：Rm＝851,Rp0.2＝788,A＝16.5,-80℃冲击功别为：70,68,62，射线探伤合格。
实施例3
将上述药粉搅拌混合均匀后，加入浓度为40-45°钾钠水玻璃混合均匀后置于压涂机内使其包于焊芯上，使用焊条烘干炉分低温50-90℃、中温90-150℃、高温350-400℃三个阶段进行烘干。所得焊条表皮光滑，偏心稳定，药皮强度好，对所得焊条进行焊接，成形美观，飞溅小，电弧稳定。
实施例3焊条熔敷金属在焊态常温下的力学性能：Rm＝826,Rp0.2＝760,A＝18.0,-80℃冲击功别为：84,90,86，射线探伤合格。
实施例4
将上述药粉搅拌混合均匀后，加入浓度为40-45°钾钠水玻璃混合均匀后置于压涂机内使其包于焊芯上，使用焊条烘干炉分低温50-90℃、中温90-150℃、高温350-400℃三个阶段进行烘干。所得焊条表皮光滑，偏心稳定，药皮强度好，对所得焊条进行焊接，成形美观，飞溅小，电弧稳定。
实施例4焊条熔敷金属在焊态常温下的力学性能：Rm＝760,Rp0.2＝660,A＝18.5,-80℃冲击功别为：76,70,72，射线探伤合格。
本发明的低温钢用高强钢焊条具有优良的焊接工艺性，电弧稳定，飞溅小，吹力适中，熔渣覆盖性好，焊缝成形美观，全位置操作性好。熔敷金属化学成分、射线试验、冲击试验均满足设计的要求，焊接熔敷金属在焊态下具有优良的力学性能，尤其是在保证抗拉强度大于780MPa的前提下，-80℃冲击功仍能保证在70J以上，达到国外同类焊条的先进水平。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (3)

1.一种80公斤级超低温高强钢焊条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按下述比例取各种材料并混合均匀，采用液压式焊条生产设备，使用模数3.05－3.15、钾钠比为2－3：1、浓度为42－44°波美度的钾钠混合水玻璃作为粘结剂，加入量为混合粉重量的18－25％，搅拌均匀后使用液压式焊条生产设备均匀涂在不同直径的焊芯上；经磨削出夹持端和引弧端后，使用焊条烘干炉，经低温50－90℃，中温90－150℃，高温350－400℃进行烘干，制备得到80公斤级超低温高强钢焊条；
所述各种材料组成的焊条药皮配方重量百分比为：
2.根据权利要求1所述的80公斤级超低温高强钢焊条的制备方法，其特征在于，所述焊芯为H08E盘条。
3.一种如权利要求1或2所述的方法制备的80公斤级超低温高强钢焊条。
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