CN106392376A - 一种极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条 - Google Patents

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    • B23K35/3086—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent containing Ni or Mn

Abstract

本发明提供了一种极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条，由焊芯和药皮构成，本发明焊条含碳量极低，使熔敷金属碳含量极低，使焊缝金属在敏化状态时、在晶间析出的碳化铬Cr23C6明显减少，从而能大大提高抗腐蚀性能。本发明焊条施焊时操作性能优异，施焊后熔敷金属化学成分均匀，焊缝金属冷裂纹敏感性小，且具有较高的低温冲击韧性和耐腐蚀性能。

Description

一种极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条
技术领域
本发明涉及焊接材料领域，特别涉及一种极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条。
背景技术
在选用316Lmod尿素级不锈钢及其对应的焊材时，耐腐蚀性能成为很重要的考虑因素。尿素中的液氨、尿液溶液、甲胺溶液等均为腐蚀性介质，其中腐蚀性最强的为高温高压下的甲胺溶液，甲胺溶液属于还原性酸，对不锈钢具有很强的晶间腐蚀能力。
因此迫切需要一种既能够耐氧化性酸，又能很好的耐非氧化性酸的焊接材料。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种极低碳奥氏体不锈钢焊条，含碳量极低，耐腐蚀性能优异，焊接工艺性能优秀。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，所述药皮占焊条总重量的40％～50％，以焊芯重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯的组分如下：
C：＜0.01％；
Si：0.1～0.2％；
Mn：1.8～2.0％；
Cr：18～19％；
Ni：11～12％；
P：＜0.02％；
S：≤0.01％；
Mo：2～3％；
Cu：≤0.02％；
N：≤0.03％；
Fe：余量；
以药皮重量为基准，按重量百分比计，所述药皮的组分包括：
金红石：35-40％；
钛白粉：1～10％；
萤石：3～8％；
大理石：8～20％；
白云石：6～15％；
长石：10～20％；
云母：2～8％；
石英：1～5％；
电解锰：3～5％。
作为本发明的进一步改进，以焊芯重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯的组分优选如下：
C：0.007％；
Si：0.2％；
Mn：1.8～2.0％；
Cr：18～19％；
Ni：11～12％；
P：0.015％；
S：0.01％；
Mo：2～3％；
Cu：0.02％；
N：0.03％；
Fe：余量。
本发明所述焊条的熔敷金属成分包括：
C：0.01～0.02％；
Si：0.4～0.6％；
Mn：0.6～1.5％；
P：0.01～0.016％；
S：0.004～0.006％；
Cr：18～20％；
Ni：11.5～13.0％；
Mo：2.2～2.7％；
Cu：0.01～0.018％；
N：0.028-0.045％。
具体分析本发明中药皮各组分在焊条中各自发挥的性能如下：
金红石的氧化性比较弱，热脱渣性好，电弧稳定，熔池平静，使金属以细雾状过度，方向焊接性好，可使焊缝成型美观，熔渣覆盖好，抗气孔性好；
钛白粉的主要作用使稳弧，使熔池平静，少飞溅，有导电性，使操作方便，可形成短渣，对于立、仰焊有显著效果，能产生活泼的熔渣，均匀覆盖在焊料上保护焊缝，脱渣方便，结晶速度快，使焊波细致；
云母的主要作用是稳弧、造渣，富有弹性，有利焊条生产，可增加药皮透气性，故对药皮易开裂和发红有防止作用，但过多过粗的云母可使药皮疏松，焊条易破头及擦伤，同时会使药皮过于干粗，表面质量差，因此将云母的用量定在药皮重量的2～8％；
大理石、白云石同属碳酸盐，其主要作用是造渣、造气，造渣的主要目的是保护焊接熔池及改善焊缝成型；造气的主要目的是在电弧高温作用下，能进行分解，放出气体，以保护电弧及熔池，防止周围空气中的氧和氮的侵入；
电解锰的主要作用是脱氧和向焊缝中渗入合金元素；
石英可造渣，调节渣的覆盖性，但过量会降低力学性能，其含量控制在1～5％；
萤石主要成份为氟化钙，作为造渣剂，可调节渣的熔点，由于本发明的焊条的焊缝金属的合金含量高，液态金属的表面张力大，流动性差，焊缝成形变差，焊缝中气体不易逸出，加入一定量的氟化物，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，降低焊缝形成气孔的缺陷；氟化物含量低，会使得焊缝成形不好，焊缝中易出气孔，萤石含量过高，容易破坏电弧稳定性，使焊条工艺性变差；故本发明焊条中萤石的含量为3～8％；
长石是一种含有钙、钠、钾的铝硅酸盐矿物，有较高的抗压强度，对酸有较强的化学稳定性。
上述组分的极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条，具有优良的耐腐蚀性能，在硫酸-硫酸铁腐蚀实验中，腐蚀率可低至0.2g/cm2·h。
本发明中：药皮采用TiO2-SiO2-CaO渣系，因而具有十分优异的焊接工艺性能；焊条含有高铬高镍，具有良好的抗氧化性腐蚀性能。通过上述配方的药皮与焊芯相结合的合金元素过度，使熔敷金属的组织为纯奥氏体，因而具有十分稳定的机械性能；本发明对应的焊材，含碳量低于0.01％，使熔敷金属碳含量极低，使焊缝金属在敏化状态时在晶间析出的碳化铬Cr23C6明显减少，从而能大大提高抗腐蚀性能。
熔敷金属中Mo的含量在2～3％左右，Cu的含量在0.02％左右，在不锈钢中加入钼，可以提高钢在非氧化性介质中的稳定性，但是钼的加入将会缩小钢中奥氏体相区，因此相对应熔敷金属中铬和镍的含量较高，目的是维持其全奥氏体组织，铜也可以提高钢对非氧化性介质的抗蚀性能。
本发明极低碳不锈钢焊条的含碳量低于0.01％，使熔敷金属碳含量极低，使焊缝金属在敏化状态时、在晶间析出的碳化铬Cr23C6明显减少，从而能大大提高抗腐蚀性能。本发明的电焊条属高铬、镍、且超低碳焊材，该焊条施焊时操作性能优异，施焊后熔敷金属化学成分均匀，焊缝金属冷裂纹敏感性小，且具有较高的低温冲击韧性和耐腐蚀性能，既能够耐氧化性酸，又能很好的耐非氧化性酸，敏化处理后晶间耐腐蚀性能优异。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本发明包括焊芯和药皮，其焊芯组份如下表(重量百分比％)：
C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu N Fe
＜0.01 0.1-0.2 1.8-2.0 ＜0.02 ≤0.01 11-12 18-19 2-3 ≤0.02 ≤0.03 余量
更优选的焊芯组份如下表(重量百分比％)：
C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu N Fe
0.007 0.2 1.8-2.0 0.015 0.010 11-12 18-19 2-3 0.02 0.03 余量
其药皮组分如下表(重量百分比％)：
金红石 钛白粉 萤石 大理石 白云石 长石 云母 石英 电解锰
35～40 1～10 3～8 8～20 6～15 10～20 2～8 1～5 3～5
为了验证碳含量对熔敷金属低温韧性和耐腐蚀性能的影响，所做的实验方法为：控制熔敷金属中其他元素重量一定，仅改变含碳量，将含碳量分为三个等级，分别为：0.010％、0.015％、0.020％，按照含碳量由低到高，焊条的编号分别为A、B、C。
焊条都为4.0mm规格，在平焊位置施焊，使用316L做母材，前3层每层焊2道，后5层每层焊3道，共8层填满坡口。采用直流反接，电流为140A，电压24V，线能量10-12KJ/cm，道间温度100℃，对应于每种焊缝，均加工1个拉伸试样、5个夏比V形缺口冲击试样和2个晶间腐蚀试样(晶间腐蚀试样做650℃×1h敏化处理，腐蚀方法按GB/T4334.2进行，溶液为硫酸-硫酸铁。
各实施例的焊芯成分表见表1，熔敷金属化学成分见表2，熔敷金属力学性能和腐蚀率见表3，本发明并不局限于下述实施例。
表1焊芯成分表(重量百分比％)
表2熔敷金属化学成分表(wt％)
表3熔敷金属力学性能和腐蚀率
编号 Rm/MPa A/％ AKv(常温)/J 腐蚀率/g/cm2·h
A 570 41.0 86 0.20
B 580 40.0 79 0.55
C 595 39.5 74 1.04
上述实验可见，本发明的极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条，具有优良的耐腐蚀性能，在硫酸-硫酸铁腐蚀实验中，腐蚀率可以降低到0.2g/cm2·h。
本发明的电焊条属高铬、镍、且超低碳焊材，对应焊材熔敷金属中含碳量低于0.01％的极低碳不锈钢焊条，该焊条施焊时操作性能优异，施焊后熔敷金属化学成分均匀，焊缝金属冷裂纹敏感性小，且具有较高的低温冲击韧性和耐腐蚀性能，既能够耐氧化性酸，又能很好的耐非氧化性酸，敏化处理后晶间耐腐蚀性能优异。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，其特征在于，所述药皮占焊条总重量的40％～50％；以焊芯重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯的组分如下：
C：＜0.01％；
Si：0.1～0.2％；
Mn：1.8～2.0％；
Cr：18～19％；
Ni：11～12％；
P：＜0.02％；
S：≤0.01％；
Mo：2～3％；
Cu：≤0.02％；
N：≤0.03％；
Fe：余量；
以药皮重量为基准，按重量百分比计，所述药皮的组分包括：
金红石：35～40％；
钛白粉：1～10％；
萤石：3～8％；
大理石：8～20％；
白云石：6～15％；
长石：10～20％；
云母：2～8％；
石英：1～5％；
电解锰：3～5％。
2.根据权利要求1所述的极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条，其特征在于，以焊芯重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯的组分如下：
C：0.007％；
Si：0.2％；
Mn：1.8～2.0％；
Cr：18～19％；
Ni：11～12％；
P：0.015％；
S：0.01％；
Mo：2～3％；
Cu：0.02％；
N：0.03％；
Fe：余量。
3.根据权利要求2所述的极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条，其特征在于，所述焊条熔敷金属成分包括：
C：0.01～0.02％；
Si：0.4～0.6％；
Mn：0.6～1.5％；
P：0.01～0.016％；
S：0.004～0.006％；
Cr：18～20％；
Ni：11.5～13.0％；
Mo：2.2～2.7％；
Cu：0.01～0.018％；
N：0.028-0.045％。
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