CN106425165A - 一种高强度耐点蚀的超级双相不锈钢焊条 - Google Patents

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陈国栋
王登峰
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    • B23K35/3605—Fluorides

Abstract

本发明公开了一种高强度耐点蚀的超级双相不锈钢焊条，包括焊芯和药皮。本发明焊条焊缝具有优异的力学性能，抗拉强度可以达到900MPa，延伸率达到23％，‑40℃冲击可达50J；PRE≥40，具有优秀的耐点腐蚀的性能。

Description

一种高强度耐点蚀的超级双相不锈钢焊条
技术领域
本发明涉及焊接材料领域，特别涉及一种超级双相不锈钢焊条。
背景技术
双相不锈钢强度高，耐腐蚀性优良，尤其在耐点蚀性方面性能优异，因此已广泛应用于耐蚀压力容器、管道、大型化学品船等。目前，我国工程建设中也已广泛应用双相不锈钢，但与之配套的高强度的双相不锈钢焊材还很缺乏，其耐点腐蚀性尚不够稳定。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种高强度、耐点腐蚀能力强的超级双相不锈钢焊条，具有高强度、高韧性及抗晶间腐蚀性。
本发明的技术方案是：一种高强度耐点蚀的超级双相不锈钢焊条，包括焊芯和药皮，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，按重量的百分比计，所述焊芯的组分如下：
C：＜0.03％；
Si：0.01～0.20％；
Mn：1.5～2.5％；
P：≤0.02％；
S：≤0.01％；
Cr：22.0～23.0％；
Ni：9.0～10.0％；
Mo：3.0～4.0％；
余量为Fe；
以药皮重量为基准，按重量的百分比计，所述药皮的组分如下：
碳酸钙：8～22％；
碳酸钡：4～18％；
氟化钙：4～18％；
氟化锶：6～18％；
氟化钡：4～18％；
冰晶石：8～20％；
金红石：3～9％；
钛白粉：2～6％；
二氧化硅：4～10％；
铬粉：2～9％；
钼粉：0.5～2.0％；
镁粉：0.1～5％；
铁粉：4～15％；
所述药皮的组分混合均匀后加入粘结剂。
作为本发明的进一步改进，以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯的组分优选如下：
C：0.01～0.02％；
Si：0.1～0.2％；
Mn：1.5～2.5％；
P：≤0.02％；
S：≤0.01％；
Cr：22.0～23.0％；
Ni：9.0～10.0％；
Mo：3.0～4.0％；
余量为Fe。
作为本发明的进一步改进，所述粘结剂为钾钠水玻璃。
本发明焊条熔敷金属成分包括：
C：0.02～0.025％；
Si：0.70～0.84％；
Mn：0.86～0.92％；
P：0.016～0.018％；
S：0.007～0.008％；
Ni：9.20～9.39％；
Cr：25.5～26.3％；
Mo：4.30～4.50％；
Cu：0.023～0.025％；
N：0.021-0.035％。
其中，所述药皮中碳酸钙和碳酸钡的总量在10％～35％之间。
其中，所述药皮中氟化钙、氟化锶、冰晶石、氟化钡的总量在20％～50％之间。
具体对本发明的内容分析如下：
碳酸盐(包括碳酸钙、碳酸钡)的主要作用为造渣和造气，当碳酸盐含量较低时，药皮的造气和造渣能力下降，对焊缝的保护作用降低，造成焊缝力学性能的下降；如果碳酸盐的含量过高，药皮造气量过大，电弧稳定性下降，飞溅增大，焊缝成型粗糙，故本发明中碳酸盐的含量控制在10～35％；
氟化物(包括氟化钙、氟化锶、冰晶石、氟化钡)可以降低液态金属的表面张力，降低渣的熔点，提高渣的流动性，降低气孔形成的机率，提高焊缝的成型性。氟化物含量过低，焊缝成型不好，焊缝中易产生气孔，氟化物含量过高，电弧的稳定性不够，降低焊条的工艺性能。所以本发明焊条中氟化物的含量为20～50％；
金红石使焊接电弧稳定，熔池平静，可细化过渡熔滴，美化焊缝成形，确保熔渣覆盖性，但过量使用容易使机械性能下降，故其含量控制在3～9％；
钛白粉可增加焊条药皮塑性，为造渣剂，但改进工艺性能不如金红石，其含量控制在2～6％；
二氧化硅可造渣，调节渣的覆盖性，但过量会降低力学性能，其含量控制在4～10％；
镁粉可降低焊缝中的氧含量；
铬粉、钼粉是通过药皮过渡至熔敷金属，可以有效地提高熔敷金属的强度，同时提高耐点腐蚀能力。当熔敷金属中的Mo含量较低时，耐点腐蚀指数PRE将会降低，当Cr含量增加过高时，熔敷金属的韧性将会明显下降，因此药皮中的钼粉控制在0.5～2.0％之间，铬粉控制在2～9％之间；
铁粉的加入可以加速药皮的熔化速度，提高熔敷效率，由于本配方采用的是特殊碱性渣系，故可同时提高电弧稳定性，但过多则使生产困难，其含量控制在4～15％；
粘结剂采用钾钠水玻璃，可以起到稳弧的作用。
本发明精确控制合金成分，确保焊缝组织比例，在严格按照规定的工艺焊接后，通过金相观察，焊缝组织中铁素体的含量为40-50％，该比例可满足工程应用要求；焊缝具有优异的力学性能，抗拉强度可以达到900MPa，延伸率达到23％，-40℃冲击可达50J；PRE≥40，具有优秀的耐点腐蚀性能。
因此，本发明具有高强度、高韧性及抗晶间腐蚀性，在焊接时电弧稳定，飞溅少，焊缝成型好，脱渣容易，焊条操作性能优异。
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
＜0.03 0.01-0.2 1.5-2.5 ≤0.02 ≤0.01
Cr Ni Mo Fe
22-23 9.0-10.0 3.0-4.0 余量
其药皮组分如下表(重量百分比％)：
CaCO3 BaCO3 CaF2 SrF2 BaF2 冰晶石 金红石
8-22 4-18 4-18 6-18 4-18 8-20 3-9
钛白粉 二氧化硅 铬粉 钼粉 镁粉 铁粉
2-6 4-10 2-9 0.5-2.0 0.1-5 4-15
本发明焊条芯线采用双相不锈钢，使用通用的手焊条制造生产工艺制作，药皮占焊条总重量的40％～50％，芯线直径为2.6mm、3.2mm、4.0mm、5.0mm。
各实施例药皮成分(重量百分比％)如表1所示，各实施例实际测得焊芯成分(重量百分比％)如表2所示，上述电焊条制成后，按照表3的条件进行焊接，各实施例对焊缝力学性能进行测定的结果如表4所示，对各实施例的熔金成分进行分析总结如表5所示。
表1：各实施例的药皮成分(重量百分比％)
表2：焊芯成分表(重量百分比％)
表3焊接工艺条件
表4：实施例之熔敷金属力学性能
表5熔敷金属成分表(重量百分比％)
表6各实施例点蚀指数表
试件 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
Pre 40.0 40.3 41.2 41.7
上表中Pre代表点蚀指数，其计算公式如下：
Pre＝％Cr+3.3×％Mo+16×％N
焊接依照表3中条件规范进行，对焊缝组织腐蚀实验依照GB/T 13305-2008规范进行，金相照片显示，焊道铁素体含量在40％-50％之间。
采用本发明焊条进行焊接，焊缝具有优异的力学性能，抗拉强度可以达到900MPa，延伸率达到23％，-40℃可达到50J，根据实施例中熔金的成分计算PRE值都大于40。该焊条可广泛应用于耐蚀压力容器、管道、大型化学品船结构等的焊接材料。
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 (6)

1.一种高强度耐点蚀的超级双相不锈钢焊条，包括焊芯和药皮，药皮涂敷于焊芯外壁，其特征是，所述药皮占焊条总重量的40％～50％；
以焊芯重量为基准，按重量的百分比计，所述焊芯的组分如下：
C：＜0.03％；
Si：0.01～0.20％；
Mn：1.5～2.5％；
P：≤0.02％；
S：≤0.01％；
Cr：22.0～23.0％；
Ni：9.0～10.0％；
Mo：3.0～4.0％；
余量为Fe；
以药皮重量为基准，按重量的百分比计，所述药皮的组分如下：
碳酸钙：8～22％；
碳酸钡：4～18％；
氟化钙：4～18％；
氟化锶：6～18％；
氟化钡：4～18％；
冰晶石：8～20％；
金红石：3～9％；
钛白粉：2～6％；
二氧化硅：4～10％；
铬粉：2～9％；
钼粉：0.5～2.0％；
镁粉：0.1～5％；
铁粉：4～15％；
所述药皮的组分混合均匀后加入粘结剂。
2.根据权利要求1所述的高强度耐点蚀的超级双相不锈钢焊条，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：0.01～0.02％；
Si：0.1～0.2％；
Mn：1.5～2.5％；
P：≤0.02％；
S：≤0.01％；
Cr：22.0～23.0％；
Ni：9.0～10.0％；
Mo：3.0～4.0％；
余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的高强度耐点蚀的超级双相不锈钢焊条，其特征在于，所述粘结剂为钾钠水玻璃。
4.根据权利要求1所述的高强度耐点蚀的超级双相不锈钢焊条，其特征在于，所述焊条熔敷金属成分包括：
C：0.02～0.025％；
Si：0.70～0.84％；
Mn：0.86～0.92％；
P：0.016～0.018％；
S：0.007～0.008％；
Ni：9.20～9.39％；
Cr：25.5～26.3％；
Mo：4.30～4.50％；
Cu：0.023～0.025％；
N：0.021-0.035％。
5.根据权利要求1～4任一所述的高强度耐点蚀的超级双相不锈钢焊条，其特征在于，所述药皮中碳酸钙和碳酸钡的总量在10％～35％之间。
6.根据权利要求1～4任一所述的高强度耐点蚀的超级双相不锈钢焊条，其特征在于，所述药皮中氟化钙、氟化锶、冰晶石、氟化钡的总量在20％～50％之间。
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