CN109093280B - 一种焊接SA516 Gr.70碳钢板的碳钢焊条及制备方法 - Google Patents
一种焊接SA516 Gr.70碳钢板的碳钢焊条及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及焊条及其制备方法技术领域，更具体的说是一种焊接SA516Gr.70碳钢板的碳钢焊条及其制备方法，包括焊芯、药皮和粘结剂，药皮中物料成分为药粉，药粉与焊条重量比为35‑45：100，药粉与粘结剂的重量比为100∶20‑30，其余为焊芯；其中药皮中各成分以及重量百分比含量分别为：金红石粉3～8％、大理石粉25～40％、萤石粉15～30％、电解锰3～5％、喷雾硅铁2～8％、钼铁0.2～1.0％、还原铁粉20～30％、石墨0.1～0.4％、CMC 0.2～0.8％、纯碱0.3～1.0％。本发明的优点是：电弧稳定性，熔池流动性好，熔渣渣壳覆盖均匀；脱渣容易；焊缝成型平整。
Description
技术领域
本发明涉及焊条及其制备方法技术领域，具体的说是一种焊接SA516 Gr.70碳钢板的碳钢焊条及制备方法。
背景技术
SA516 Gr.70完全满足高含量硫和氢的油气体的需要，降低硫和氢的腐蚀、减少设备的检修、增加设备的使用寿命。该钢板抗冲击性能好、温度形变小、焊接性能好、抗疲劳性能好，防层状撒裂性能好、微合金化、高纯净度、低碳当量以及抗硫氢能力强。SA516 Gr.70广泛应用于石油、化工、电站、锅炉等行业，用于制作反应器、换热器、分离器、球罐、煤气罐、液化气罐、核能反应堆压力壳、锅炉汽包、液化石油气瓶、水电站高压水管、水轮涡壳等设备及构件。
目前国内能生产SA516 Gr.70碳钢板对应焊接材料E7018-1，但是能同时满足焊态及595～620℃×24h热处理态熔敷金属力学性能一致、且C含量≤0.100wt％、Mn含量0.40～1.40wt％的E7018-1焊条很少，且普遍存在焊条飞溅大或脱渣差等现象。
因此，现有技术还有待发展。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，研究开发一种SA516 Gr.70碳钢板焊接用碳钢焊条，达到在满足GB/T 5117、AWS A5.1/A5.1M以及NF EN ISO 2560标准所要求的熔敷金属成分及熔敷金属力学性能的基础上，实现同时满足焊态及595～620℃×24h热处理态熔敷金属力学性能一致、且C含量≤0.100wt％、Mn含量0.40～1.40wt％，焊接时熔渣流动性好、电弧稳定、熔渣覆盖均匀、飞溅小、脱渣性优良、焊缝光亮、成型美观、焊道高度和焊缝浸润角适中以及全方位操作性能好等目的。采用高碱度的碱性铁粉型渣系药皮，同时调整为Mn-Si-Mo合金体系，对药皮中各组分的比例进行合理化调整，并保证焊条焊接工艺性能优良。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种焊接SA516 Gr.70碳钢板的碳钢焊条，包括焊芯、药皮和粘结剂，其特征在于，所述药皮中的物料成分为药粉，所述药粉与焊条重量比为35-45∶100，药粉与粘结剂的重量比为100：20-30，其余为焊芯；其中药皮中各成分以及重量百分比含量分别为：金红石粉3～8％、大理石粉25～40％、萤石粉15～30％、电解锰3～5％、喷雾硅铁2～8％、钼铁0.2～1.0％、还原铁粉20～30％、石墨0.1～0.4％、CMC 0.2～0.8％、纯碱0.3～1.0％。
进一步的，所述药粉中的金红石粉中TiO2含量≥92wt％，大理石粉CaCO3含量≥96wt％，萤石粉中CaF2含量≥96wt％，电解锰中Mn含量≥99.5wt％，喷雾硅铁中Si含量：40～48wt％，钼铁中Mo含量≥55wt％。
进一步的，所述粘结剂为钾钠水玻璃，其波美浓度为42.5°～43.5°。
进一步的，焊条焊接后熔敷金属化学成分的重量百分比含量分别为：C≤0.100％、Mn：0.40-1.40％、Si≤0.75％、S≤0.020％、P≤0.015％、Cr≤0.15％、Ni≤0.25％、Mo≤0.30％、V≤0.04％、Cu≤0.25％、Mn+Cr+Ni+Mo+V≤1.75％、余量的Fe以及不可避免的杂质。
一种焊接SA516 Gr.70碳钢板的碳钢焊条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述药皮中各成分的药粉按比例混合均匀；
(2)加入药粉总成分重20-30％的钾钠水玻璃粘结剂，波美浓度为42.5°～43.5°，搅拌混合均匀；然后送入压条机内将其裹覆于焊芯上；
(3)再依次经低温烘焙和高温烘焙，即成；
进一步的，其特征在于，步骤(3)中低温烘焙的温度为80-120℃，低温烘焙时间为1.5-2小时，高温烘焙的温度为360-380℃，高温烘焙时间为1-2小时。
本发明的有益效果是：1、配方比例合理，具有良好的焊接工艺性能：电弧稳定性，熔池流动性好，熔渣渣壳覆盖均匀；脱渣容易；焊缝成型平整，并具有良好的焊缝抗裂性。2、本发明焊条焊后熔敷金属的化学成分纯度较高，性能稳定优越，完全符合国家标准GB/T5117、美国标准AWS A5.1/A5.1M以及欧洲标准NF EN ISO 2560的要求。3、本发明焊条的焊缝具有优良的强韧性匹配，并且能保持焊态及595～620℃×24h热处理态熔敷金属力学性能一致、且熔敷金属化学成分范围较窄，C含量≤0.100wt％、Mn含量0.40～1.40wt％。4、本发明焊条不仅可用SA516 Gr.70碳钢板焊接，同样也可用于其他相同强度等级碳钢板的焊接。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于实施例。
实施例1～3
本发明提供一种焊接SA516 Gr.70碳钢板的碳钢焊条，选用直径为Φ4.0mm的优质H08A碳钢焊芯，其具体化学成分见表1；
表1本实施例焊条的焊芯具体化学成分对比(重量％)
| C | S | Mn | Si | P | Cr | Ni | Cu | As |
| 0.055 | 0.008 | 0.46 | 0.01 | 0.005 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
(1)按表2所示的组分和百分比取各种配料并混合均匀；
(2)使用波美浓度为43°钾钠混合水玻璃作为粘结剂，药粉与粘结剂的重量比为100：20，搅拌混合均匀；将混合物料以及H08A碳钢焊芯送入压条机内，按常规方法将其裹覆于H08A碳钢焊芯上；
(3)依次经100摄氏度低温烘焙1.5小时和370摄氏度高温烘焙1.5小时，即制成成品碳钢焊条。
表2实施例焊条的药皮成分配比(按重量％)
进一步的，实施例1～3中焊条焊接后熔敷金属化学成分的重量百分比含量如表3所示：
表3实施例电焊条的熔敷金属化学成分(按重量％)
表4与表5为实施例1～3的电焊条熔敷金属的力学性能；
表4拉伸性能
表5冲击性能
上述实施例试验结果显示本发明的CHE508A1焊条拥有稳定的良好的强度及低温韧性，完全可以满足GB/T 5117《非合金钢及细晶粒钢焊条》中对E5018-1、AWS A5.1/A5.1M《Specification for Carbon Steel Electrodes for Shielded Metal Arc welding》中对E7018-1以及NF EN ISO 2560《welding consumables-Covered electrodes for manualmetal arc welding of non-alloy and fine grain steels-Classification》中对E 380B的要求。
本发明药皮原料中各成分的主要作用如下：
金红石粉：金红石的主要作用是稳定电弧、造渣，调整熔渣的表面张力、粘度、流动性等物理性能，改善提高脱渣性能，改善焊缝成型，减少飞溅等作用；但是太多的金红石易恶化熔敷金属机械性能及抗裂性，因此金红石在药皮中的含量为
大理石粉：主要作用是造渣、造气，稳定电弧，提高熔渣碱度，改善脱渣性能，并有较好的脱硫能力和间接脱磷效果，分解CO2保护焊缝不被氧、氮化，减少焊缝金属中的氢含量；大理石在药皮中的含量为
萤石粉：适量的萤石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，降低焊缝气孔敏感性，并能够降低熔敷金属的扩散氢含量。本发明的萤石含量的合适范围是
电解锰：电解锰的加入主要是向焊缝中过度锰元素，提高焊缝金属的强度和塑性，同时可以起到脱氧脱硫、加快焊接反应速度的作用；电解锰在药皮中的含量为3～5％。
喷雾硅铁：主要作用是脱氧和渗合金，喷雾硅铁在药皮中的含量为2～8％。
还原铁粉：还原铁粉可有效提高焊条熔敷效率，是高效铁粉型焊条必备的原材料，还原铁粉在药皮中的含量20～30％。
石墨：主要作用是稳弧与改善压涂，石墨在药皮中的含量为0.1～0.4％。
钼铁：主要是作为合金剂加入，提高焊缝热强性。钼铁在药皮中的加入量为0.2～1.0％。
CMC与纯碱的加入是为了改善焊条的压涂性能。
本发明即通过上述成分的有机组配成药皮，并与低S、P含量的优质碳钢焊芯配合从而实现本发明的目的。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (3)
1.一种焊接SA516 Gr.70碳钢板的碳钢焊条，包括焊芯、药皮和粘结剂，其特征在于，所述药皮中的物料成分为药粉，所述药粉与焊条重量比为35-45:100，药粉与粘结剂的重量比为100：20-30，其余为焊芯；其中药皮中各成分以及重量百分比含量分别为：金红石粉3～8％、大理石粉25～40％、萤石粉15～30％、电解锰3～5％、喷雾硅铁2～8％、钼铁0.2～1.0％、还原铁粉20～30％、石墨0.1～0.4％、CMC 0.2～0.8％、纯碱0.3～1.0％；所述药粉中的金红石粉中TiO2含量≥92wt％，大理石粉中CaCO3含量≥96wt％，萤石粉中CaF2含量≥96wt％，电解锰中Mn含量≥99.5wt％，喷雾硅铁中Si含量：40～48wt％，钼铁中Mo含量≥55wt％；焊条焊接后熔敷金属化学成分的重量百分比含量分别为：C≤0.100％、Mn：0.40-1.40％、Si≤0.75％、S≤0.020％、P≤0.015％、Cr≤0.15％、Ni≤0.25％、Mo≤0.30％、V≤0.04％、Cu≤0.25％、Mn+Cr+Ni+Mo+V≤1.75％、余量的Fe以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种焊接SA516 Gr.70碳钢板的碳钢焊条，其特征在于，所述粘结剂为钾钠水玻璃，其波美浓度为42.5°～43.5°。
3.一种权利要求1～2中任一项所述的碳钢焊条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述药皮中各成分的药粉按比例混合均匀；
(2)加入药粉总成分重20-30％的钾钠水玻璃粘结剂，波美浓度为42.5°～43.5°，搅拌混合均匀；然后送入压条机内将其裹覆于焊芯上；
(3)再依次经低温烘焙和高温烘焙，即成；
步骤(3)中所述低温烘焙的温度为80-120℃，低温烘焙时间为1.5-2小时，高温烘焙的温度为360-380℃，高温烘焙时间为1-2小时。
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