CN107900559A - 一种封头专用不锈钢电焊条及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种封头专用不锈钢电焊条及其制备方法,由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成,焊芯为低Si、S、P的不锈钢芯,药皮重量比为所用焊芯重量的30‑45%,药皮成分重量百分比为:大理石:5.0%‑9.0%;白云石:10.0%‑15.0%;冰晶石:2.0%‑5.0%;萤石:0‑2.0%;天然金红石:30.0%‑50.0%;钛酸钾钠:1.0%‑3.0%;复合云母:2.0%‑5.0%;长石粉:4.0%‑5.0%;微碳铬铁:6.0%‑10.0%;电解锰:3.0%‑4.0%;四氧化三铁:3.0%‑4.0%;钛铁:2.0‑5.0%;CMC:0.8%‑1.0%。电焊条具有焊接时熔渣流动性好、电弧稳定、电弧吹力适中、熔渣覆盖均匀、飞溅小、脱渣性好,全位置操作性好。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料领域,具体说,是一种不锈钢板焊接后悬压成型过程不开裂的封头专用不锈钢电焊条及其制备方法。
背景技术
封头是石油化工、原子能到食品制药诸多行业压力容器设备中不可缺少的重要部件。
封头是压力容器上的端盖,是压力容器的一个主要承压部件。所起的作用是密封作用。一是做成了罐形压力容器的上下底,二是管道到头了,不准备再向前延伸了,那就用一个封头在把管子用焊接的形式密封住。和封头的作用差不多的产品有盲板和管帽,不过那两种产品是可以拆卸的。而封头焊好了之后是不可以再拆卸的。与之配套的管件有压力容器、管道、法兰盘、弯头、三通、四通等产品。
封头的品质直接关系到压力容器的长期安全可靠运行。制造厂家为了节省成本,封头不是整张钢板碾压而成。很多都是两块、三块不锈钢板通过焊接连接一块。酸性不锈钢焊条焊完的钢板,悬压过程非常容易撕裂开,需要反复修复,使封头在使用过程中存在安全隐患。用碱性不锈钢焊条焊接,由于碱性不锈钢焊条焊接工艺较差,对焊接钢板污染较严重,焊接工人清理比较麻烦。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种封头用不锈钢焊条,该焊条抗裂性好、焊接工艺性好,熔渣流动性好、电弧稳定、飞溅小、脱渣性优良、焊接烟尘小、熔渣覆盖性好、焊缝成型美观,焊缝的塑性完全能够满足封头板进行悬压整形所要受到的压力。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:本发明的封头专用不锈钢电焊条,由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成,焊芯为低Si、S、P 的不锈钢芯,药皮重量比为所用焊芯重量的30-45%,药皮成分重量百分比为:
大理石:5.0%-9.0%;
白云石:10.0%-15.0%;
冰晶石:2.0%-5.0%;
萤石:0-2.0%;
天然金红石:30.0%-50.0%;
钛酸钾钠:1.0%-3.0%;
复合云母:2.0%-5.0%;
长石粉:4.0%-5.0%;
微碳铬铁:6.0%-10.0%;
电解锰:3.0%-4.0%;
四氧化三铁:3.0%-4.0%;
钛铁:2.0-5.0%;
CMC:0.8%-1.0%。
所述大理石中CaCO3含量≥96%,白云石中CaCO3含量≥50%、MgCO3含量≥40%,冰晶石中F含量≥55%,萤石中CaF2含量≥96%,天然金红石中TiO2含量≥96%,钛酸钾钠中K2O+Na2O含量≥15%,复合云母中SiO2含量≥40%、 Al2O3含量≥20%,长石粉中SiO2含量≥63%、Al2O3含量≥16%、K2O+Na2O含量≥11%,微碳铬铁中Cr含量≥70%,电解锰中Mn含量≥99.5%,四氧化三铁中 Fe3O4含量≥92%,钛铁中Ti含量≥30%。
所述焊芯为低Si、S、P的ER308不锈钢芯,按质量百分比,所述焊芯包括以下成分:
C≤0.060%;
Mn 1.50-2.50%;
Si≤0.30%;
Cr 19.50-22.00%;
Ni 9.50-11.00%;
Mo≤0.60%;
Cu≤0.50%;
S≤0.020%;
P≤0.020%;
N≤0.040t%;
余量为Fe及杂质。
优选,所述药皮成分为:含CaCO3 98%的大理石5Kg;含CaCO3 55%、MgCO3 44%的白云石11Kg;含F 60%的冰晶石3Kg;含CaF2 97.50%的萤石1Kg;含TiO2 97.50%的天然金红石49Kg;含K2O+Na2O 16.50%的钛酸钾钠2Kg;含 SiO243.20%、Al2O325.0%的复合云母4Kg;含SiO264.30%、Al2O317.80%、 K2O+Na2O14.0%的长石粉4Kg;含Cr74.50%的微碳铬铁10Kg;含Mn 99.70%的电解锰3.7Kg;含Fe3O4 96.90%的四氧化三铁3.5Kg;含Ti 36%的钛铁3Kg;含CMC0.8Kg。
优选,所述药皮成分为:含CaCO3 98%的大理石8.5Kg;含CaCO3 55%、 MgCO3 44%的白云石15Kg;含F 60%的冰晶石4Kg;含CaF2 97.50%的萤石3Kg;含TiO2 97.50%的天然金红石38Kg;含K2O+Na2O 16.50%的钛酸钾钠5Kg;含SiO243.20%、Al2O325.0%的复合云母4Kg;含SiO264.30%、 Al2O317.80%、K2O+Na2O14.0%的长石粉5Kg;含Cr74.50%的微碳铬铁8Kg;含Mn 99.70%的电解锰3.7Kg;含Fe3O496.90%的四氧化三铁4Kg;含Ti36%的钛铁4Kg;含CMC 0.8Kg。
优选,所述药皮成分为:含CaCO3 98%的大理石9Kg;含CaCO3 55%、 MgCO3 44%的白云石15Kg;含F 60%的冰晶石4Kg;含CaF2 97.50%的萤石3Kg;含TiO2 97.50%的天然金红石41Kg;含K2O+Na2O 16.50%的钛酸钾钠3Kg;含SiO243.20%、Al2O325.0%的复合云母4Kg;含SiO264.30%、 Al2O317.80%、K2O+Na2O14.0%的长石粉4Kg;含Cr74.50%的微碳铬铁10Kg;含Mn 99.70%的电解锰3.2Kg;含Fe3O496.90%的四氧化三铁4Kg;含Ti36%的钛铁3Kg;含CMC 0.8Kg。
上述封头专用不锈钢电焊条的制备方法,按配比将药皮原材料用V型搅拌机干混均匀后,加入重量为药皮重量的19%-25%的水玻璃混合均匀,然后送入油压机内将其果腹与焊芯上,在经过低温、中温和高温烘烤,低温烘焙温度为30℃-60℃,中温烘焙温度为80℃-150℃,高温烘焙温度为330℃-360 ℃。
所述水玻璃为浓度30-40Be°钾钠水玻璃。
本发明的有益效果是:本发明电焊条焊接熔敷金属化学成分分析、射线检测、拉伸试验、冲击试验、晶间腐蚀均满足NB/T 47018标准中E308-16 要求。电焊条具有焊接时熔渣流动性好、电弧稳定、电弧吹力适中、熔渣覆盖均匀、飞溅小、脱渣性好,全位置操作性好。
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:
本发明的封头专用不锈钢电焊条,由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成,焊芯为低Si、S、P的不锈钢芯,药皮重量比为所用焊芯重量的30-45%,药皮成分重量百分比为:
大理石:5.0%-9.0%;
白云石:10.0%-15.0%;
冰晶石:2.0%-5.0%;
萤石:0-2.0%;
天然金红石:30.0%-50.0%;
钛酸钾钠:1.0%-3.0%;
复合云母:2.0%-5.0%;
长石粉:4.0%-5.0%;
微碳铬铁:6.0%-10.0%;
电解锰:3.0%-4.0%;
四氧化三铁:3.0%-4.0%;
钛铁:2.0-5.0%;
CMC:0.8%-1.0%。
所述大理石中CaCO3含量≥96%,白云石中CaCO3含量≥50%、MgCO3含量≥40%,冰晶石中F含量≥55%,萤石中CaF2含量≥96%,天然金红石中TiO2含量≥96%,钛酸钾钠中K2O+Na2O含量≥15%,复合云母中SiO2含量≥40%、 Al2O3含量≥20%,长石粉中SiO2含量≥63%、Al2O3含量≥16%、K2O+Na2O含量≥11%,微碳铬铁中Cr含量≥70%,电解锰中Mn含量≥99.5%,四氧化三铁中 Fe3O4含量≥92%,钛铁中Ti含量≥30%。
所述焊芯为低Si、S、P的ER308不锈钢芯,按质量百分比,所述焊芯包括以下成分:
C≤0.060%;
Mn 1.50-2.50%;
Si≤0.30%;
Cr 19.50-22.00%;
Ni 9.50-11.00%;
Mo≤0.60%;
Cu≤0.50%;
S≤0.020%;
P≤0.020%;
N≤0.040t%;
余量为Fe及杂质。
优选,所述药皮成分为:含CaCO3 98%的大理石5Kg;含CaCO3 55%、MgCO3 44%的白云石11Kg;含F 60%的冰晶石3Kg;含CaF2 97.50%的萤石1Kg;含TiO2 97.50%的天然金红石49Kg;含K2O+Na2O 16.50%的钛酸钾钠2Kg;含 SiO243.20%、Al2O325.0%的复合云母4Kg;含SiO264.30%、Al2O317.80%、 K2O+Na2O14.0%的长石粉4Kg;含Cr74.50%的微碳铬铁10Kg;含Mn 99.70%的电解锰3.7Kg;含Fe3O4 96.90%的四氧化三铁3.5Kg;含Ti 36%的钛铁3Kg;含CMC0.8Kg。
优选,所述药皮成分为:含CaCO3 98%的大理石8.5Kg;含CaCO3 55%、 MgCO3 44%的白云石15Kg;含F 60%的冰晶石4Kg;含CaF2 97.50%的萤石3Kg;含TiO2 97.50%的天然金红石38Kg;含K2O+Na2O 16.50%的钛酸钾钠5Kg;含SiO243.20%、Al2O325.0%的复合云母4Kg;含SiO264.30%、 Al2O317.80%、K2O+Na2O14.0%的长石粉5Kg;含Cr74.50%的微碳铬铁8Kg;含Mn 99.70%的电解锰3.7Kg;含Fe3O496.90%的四氧化三铁4Kg;含Ti36%的钛铁4Kg;含CMC 0.8Kg。
优选,所述药皮成分为:含CaCO3 98%的大理石9Kg;含CaCO3 55%、 MgCO3 44%的白云石15Kg;含F 60%的冰晶石4Kg;含CaF2 97.50%的萤石3Kg;含TiO2 97.50%的天然金红石41Kg;含K2O+Na2O 16.50%的钛酸钾钠3Kg;含SiO243.20%、Al2O325.0%的复合云母4Kg;含SiO264.30%、 Al2O317.80%、K2O+Na2O14.0%的长石粉4Kg;含Cr74.50%的微碳铬铁10Kg;含Mn 99.70%的电解锰3.2Kg;含Fe3O496.90%的四氧化三铁4Kg;含Ti36%的钛铁3Kg;含CMC 0.8Kg。
上述封头专用不锈钢电焊条的制备方法,按配比将药皮原材料用V型搅拌机干混均匀后,加入重量为药皮重量的19%-25%的水玻璃混合均匀,然后送入油压机内将其果腹与焊芯上,在经过低温、中温和高温烘烤,低温烘焙温度为30℃-60℃,中温烘焙温度为80℃-150℃,高温烘焙温度为330℃-360 ℃。
所述水玻璃为浓度30-40Be°钾钠水玻璃。
大理石、白云石:在电弧热的作用下分解成CaO、MgO和CO2,是焊条制造中常用的造渣、造气材料,能够提高熔渣的碱度。
萤石: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,降低气孔的敏感性。
冰晶石:降低气孔敏感性。
天然金红石:天然金红石氧化性弱,对热脱渣性好,稳定电弧、造渣,平静熔池,使金属以细雾状过渡,方向性焊接比较好,焊缝成型美观,熔渣覆盖好。
钛酸钾钠:主要作用稳定电弧
普通云母:主要作用稳定电弧,造渣,改善焊条的压涂性能,增加药皮的透气性,对药皮易开裂和发红有防止作用。
长石粉:主要作用是造渣、稳定电弧,提高焊条再引弧性能。焊接时提高电弧电压,细化熔滴,提高焊条熔化速度。
微碳铬铁:可以向焊缝过渡铬元素,提高焊缝金属的强度和屈服点,抗腐蚀性。
电解锰:可起到脱氧、脱硫的作用,还可以向焊缝过渡锰元素。
四氧化三铁:提高氧化性能。
CMC:提高药皮粘性。
本发明保护的电焊条可用于封头悬压对接试板,主要针对开裂现象比较普遍的薄板。以及工作温度低于300℃的耐腐蚀不锈钢承压设备。
实施例1
取焊芯成分为(wt%):C:0.04%、S:0.010%、Mn:1.98%、P:0.018%、Si: 0.15%、Cr:20.30%、Ni:10.03%、Mo:0.03%、Cu:0.03%、N:0.02%、余量为Fe及杂质的铬镍不锈钢焊芯。
取药皮,药皮中各成分重量如下:
含CaCO3 98%的大理石5Kg;含CaCO3 55%、MgCO3 44%的白云石11Kg;含F 60%的冰晶石3Kg;含CaF2 97.50%的萤石1Kg;含TiO2 97.50%的天然金红石49Kg;含K2O+Na2O16.50%的钛酸钾钠2Kg;含SiO243.20%、 Al2O325.0%的复合云母4Kg;含SiO264.30%、Al2O317.80%、K2O+Na2O14.0%的长石粉4Kg;含Cr74.50%的微碳铬铁10Kg;含Mn 99.70%的电解锰3.7 Kg;含Fe3O496.90%的四氧化三铁3.5Kg;含Ti36%的钛铁3Kg;含CMC 0.8 Kg。
将上述粉料拌混均匀后,加入浓度为30-40Be°的钾钠水玻璃16Kg混合均匀,然后送入油压机内将其包于焊芯上,再经60℃低温烘烤3小时,120 ℃中温烘烤2小时,350℃高温烘烤2小时,既得封头用不锈钢焊条。
将所得的封头用不锈钢电焊条进行全熔值焊接试验,电弧稳定、飞溅较小,脱渣性好,焊缝成型美观。熔敷金属成分:Cr 20.10%、Ni 9.25%、C 0.05%、 Mn 1.34%、Si0.59%、Mo 0.05%、Cu 0.02%、S 0.010%、P 0.023%,余量为不可避免地杂质。
熔敷金属在焊态常温下的力学性能:Rm:589MPa、Rp0.2:410Mpa、A:40.5%,常温下冲击KV2值分别为:89J、90J、92J;金相试验分析铁素体值(FN)为 10.8;熔敷金属物晶间腐蚀倾向,射线检测合格。
实施例2
本实施例除药皮中各成分重量不同外,其余与实施例1均相同。
药皮中各成分重量如下:含CaCO3 98%的大理石8.5Kg;含CaCO3 55%、MgCO3 44%的白云石15Kg;含F 60%的冰晶石4Kg;含CaF2 97.50%的萤石3Kg;含 TiO2 97.50%的天然金红石38Kg;含K2O+Na2O 16.50%的钛酸钾钠5Kg;含 SiO243.20%、Al2O325.0%的复合云母4Kg;含SiO264.30%、Al2O317.80%、 K2O+Na2O14.0%的长石粉5Kg;含Cr74.50%的微碳铬铁8Kg;含Mn 99.70%的电解锰3.7Kg;含Fe3O496.90%的四氧化三铁4Kg;含Ti36%的钛铁4Kg;含CMC 0.8Kg。
将所得的封头用不锈钢电焊条进行全熔值焊接试验,其熔敷金属成分: Cr19.30%%、Ni 9.27%、C 0.05%、Mn 1.31%、Si 0.38%、Mo 0.04%、Cu 0.02%、 S0.010%、P 0.025%,余量为不可避免地杂质。
熔敷金属在焊态常温下的力学性能:Rm:600MPa、Rp0.2:440Mpa、A:40%,常温下冲击KV2值分别为:94J、90J、90J;金相试验分析铁素体值(FN)为 7.9;熔敷金属物晶间腐蚀倾向,射线检测合格。
实施例3
本实施例除药皮中各成分重量不同外,其余与实施例1均相同。
药皮中各成分重量如下:含CaCO3 98%的大理石9Kg;含CaCO3 55%、MgCO3 44%的白云石15Kg;含F 60%的冰晶石4Kg;含CaF2 97.50%的萤石3Kg;含TiO2 97.50%的天然金红石41Kg;含K2O+Na2O 16.50%的钛酸钾钠3Kg;含 SiO243.20%、Al2O325.0%的复合云母4Kg;含SiO264.30%、Al2O317.80%、 K2O+Na2O14.0%的长石粉3Kg;含Cr74.50%的微碳铬铁10Kg;含Mn 99.70%的电解锰3.2Kg;含Fe3O496.90%的四氧化三铁4Kg;含Ti36%的钛铁3Kg;含CMC 0.8Kg。
将所得的封头用不锈钢电焊条进行全熔值焊接试验,其熔敷金属成分: Cr20.20%%、Ni 9.21%、C 0.05%、Mn 1.18%、Si 0.32%、Mo 0.03%、Cu 0.01%、 S0.010%、P 0.023%,余量为不可避免地杂质。
熔敷金属在焊态常温下的力学性能:Rm:620MPa、Rp0.2:452Mpa、A:39.5%,常温下冲击KV2值分别为:100J、118J、110J;金相试验分析铁素体值(FN) 为11.0;熔敷金属物晶间腐蚀倾向,射线检测合格。
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 (8)
1.一种封头专用不锈钢电焊条,由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成,焊芯为低Si、S、P的不锈钢芯,其特征在于,药皮重量比为所用焊芯重量的30-45%,药皮成分重量百分比为:
大理石:5.0%-9.0%;
白云石:10.0%-15.0%;
冰晶石:2.0%-5.0%;
萤石:0-2.0%;
天然金红石:30.0%-50.0%;
钛酸钾钠:1.0%-3.0%;
复合云母:2.0%-5.0%;
长石粉:4.0%-5.0%;
微碳铬铁:6.0%-10.0%;
电解锰:3.0%-4.0%;
四氧化三铁:3.0%-4.0%;
钛铁:2.0-5.0%;
CMC:0.8%-1.0%。
2.根据权利要求1所述封头专用不锈钢电焊条,其特征在于,所述大理石中CaCO3含量≥96%,白云石中CaCO3含量≥50%、MgCO3含量≥40%,冰晶石中F含量≥55%,萤石中CaF2含量≥96%,天然金红石中TiO2含量≥96%,钛酸钾钠中K2O+Na2O含量≥15%,复合云母中SiO2含量≥40%、Al2O3含量≥20%,长石粉中SiO2含量≥63%、Al2O3含量≥16%、K2O+Na2O含量≥11%,微碳铬铁中Cr含量≥70%,电解锰中Mn含量≥99.5%,四氧化三铁中Fe3O4含量≥92%,钛铁中Ti含量≥30%。
3.根据权利要求1所述封头专用不锈钢电焊条,其特征在于,所述焊芯为低Si、S、P的ER308不锈钢芯,按质量百分比,所述焊芯包括以下成分:
C≤0.060%;
Mn 1.50-2.50%;
Si≤0.30%;
Cr 19.50-22.00%;
Ni 9.50-11.00%;
Mo≤0.60%;
Cu≤0.50%;
S≤0.020%;
P≤0.020%;
N≤0.040t%;
余量为Fe及杂质。
4.根据权利要求1所述封头专用不锈钢电焊条,其特征在于,所述药皮成分为:含CaCO398%的大理石5Kg;含CaCO3 55%、MgCO3 44%的白云石11Kg;含F 60%的冰晶石3Kg;含CaF297.50%的萤石1Kg;含TiO2 97.50%的天然金红石49Kg;含K2O+Na2O 16.50%的钛酸钾钠2Kg;含SiO243.20%、Al2O325.0%的复合云母4Kg;含SiO264.30%、Al2O317.80%、K2O+Na2O14.0%的长石粉4Kg;含Cr74.50%的微碳铬铁10Kg;含Mn 99.70%的电解锰3.7Kg;含Fe3O4 96.90%的四氧化三铁3.5Kg;含Ti 36%的钛铁3Kg;含CMC0.8Kg。
5.根据权利要求1所述封头专用不锈钢电焊条,其特征在于,所述药皮成分为:含CaCO398%的大理石8.5Kg;含CaCO3 55%、MgCO3 44%的白云石15Kg;含F 60%的冰晶石4Kg;含CaF2 97.50%的萤石3Kg;含TiO2 97.50%的天然金红石38Kg;含K2O+Na2O 16.50%的钛酸钾钠5Kg;含SiO243.20%、Al2O325.0%的复合云母4Kg;含SiO264.30%、Al2O317.80%、K2O+Na2O14.0%的长石粉5Kg;含Cr74.50%的微碳铬铁8Kg;含Mn 99.70%的电解锰3.7Kg;含Fe3O496.90%的四氧化三铁4Kg;含Ti36%的钛铁4Kg;含CMC 0.8Kg。
6.根据权利要求1所述封头专用不锈钢电焊条,其特征在于,所述药皮成分为:含CaCO398%的大理石9Kg;含CaCO3 55%、MgCO3 44%的白云石15Kg;含F 60%的冰晶石4Kg;含CaF297.50%的萤石3Kg;含TiO2 97.50%的天然金红石41Kg;含K2O+Na2O 16.50%的钛酸钾钠3Kg;含SiO243.20%、Al2O325.0%的复合云母4Kg;含SiO264.30%、Al2O317.80%、K2O+Na2O14.0%的长石粉4Kg;含Cr74.50%的微碳铬铁10Kg;含Mn 99.70%的电解锰3.2Kg;含Fe3O496.90%的四氧化三铁4Kg;含Ti36%的钛铁3Kg;含CMC 0.8Kg。
7.如权利要求1所述封头专用不锈钢电焊条的制备方法,其特征在于,按配比将药皮原材料用V型搅拌机干混均匀后,加入重量为药皮重量的19%-25%的水玻璃混合均匀,然后送入油压机内将其果腹与焊芯上,在经过低温、中温和高温烘烤,低温烘焙温度为30℃-60℃,中温烘焙温度为80℃-150℃,高温烘焙温度为330℃-360℃。
8.根据权利要求1所述封头专用不锈钢电焊条的制备方法,其特征在于,所述水玻璃为浓度30-40Be°钾钠水玻璃。
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