TW201323130A - 抗氫致裂紋高韌性超低氫鋼電焊條 - Google Patents
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Abstract
一種抗氫致裂紋高韌性超低氫鋼電焊條，包含一焊芯，以及一塗敷於焊芯外壁上的藥皮，該藥皮占焊條總重量的重量係數為0.4～0.5，且該藥皮包含：30～50%的碳酸鈣、1～2%的碳酸鈉、15～30%的氟化鈣、3～8%的金紅石、1～5%的鈦白粉、2～10%的二氧化矽、5～10%的電解錳、2～5%的矽鐵，以及0.1～1.5%的鉬鐵。採用該焊條施焊，焊縫抗拉強度大於500MPa，-30℃衝擊韌性大於170J，擴散氫含量在2～3ml/100g之間，裂紋敏感率小於0.11，可用於石油化工等等重要設備的焊接上。
Description
本發明是關於一種焊接材料領域，特別是涉及一種抗氫致裂紋高韌性超低氫鋼電焊條，為適用於石油化工設備焊接的低合金高强度鋼電焊條。
自從有煉油工業以來，由於濕硫化氫導致的生產或輸送設備的破壞頻繁發生。目前的煉鋼技術已經可以使設備母體擁有較高的氫致裂紋抗性，但焊接接頭處往往是敏感部分，而硫化氫所產生的氫原子極易聚集在焊接缺陷處，隨著壓力增加，裂紋往往會在焊道處產生，導致整個設備破壞而發生爆炸事故。
本發明之目的是提供一種抗氫致裂紋高韌性超低氫鋼電焊條，其具有優良的氫致裂紋抗性，全方位的焊接能優異、電弧穩定、無偏弧現象、飛濺小、脫渣容易。
本發明之抗氫致裂紋高韌性超低氫鋼電焊條包含一焊芯，以及一塗敷於焊芯外壁上的藥皮，所述藥皮佔焊條總重量的重量係數為0.4-0.5，以藥皮總重量為基準，依重量百分比計，所述藥皮包含：碳酸鈣：30～50%；氟化鈣：15～30%；金紅石：3～8%；鈦白粉：1～5%；二氧化矽：2～10%；電解錳：5～10%；矽鐵：2～5%；鉬鐵：0.1～1.5%；及碳酸鈉：1～2%。
較佳地，以焊芯總重量為基準，依重量百分比計，所述焊芯包含：C：0.01～0.08%；Si：0.01～0.05%；Mn：0.30～0.55%；Cr：0.005～0.20%；Ni：0.005～0.20%；P：0.001～0.006%；S：0.001～0.005%；及Fe：餘量。
依重量百分比計，本發明焊條形成的熔敷金屬的化學成分包含：C：0.05～0.09%；Si：0.1～0.4%；Mn：0.95～1.25%；Mo：0.1～0.3%；P：0.001～0.006%；S：0.001～0.006%；其餘為Fe。
具體分析本發明中藥皮各組分在焊條中各自發揮的性能如下：焊條中碳酸鈣的主要作用為造渣和造氣，分解出來的CaO既可以穩弧，又有良好的脫硫能力。當碳酸鈣含量較低時，藥皮的造氣和造渣能力下降，對焊縫的保護作用降低，造成焊縫力學性能下降；如果碳酸鹽的含量過高，藥皮造氣量過大，電弧穩定性下降，飛濺增大，焊渣熔點升高，焊縫成型粗糙。本發明中碳酸鈣總量控制在30～50%。
碳酸鈉可以穩定電弧，降低飛濺，使熔滴細化，其含量在1～2%即可。
氟化鈣可以降低熔渣的表面張力，提高焊渣流動性，使得焊縫成型美觀，同時具有極强的除氫能力。氟化物含量低，使得焊縫成型不好，焊道脫渣困難，易出現氫氣孔，氟化物含量過高，容易破壞電弧穩定性，使飛濺增加。本發明焊條中氟化物的含量為15～30%。
金紅石的加入可以使焊接電弧穩定，熔池平靜，使過渡熔滴細化，焊縫成形美觀，熔渣覆蓋好，但過量使用容易使機械性能嚴重下降，故其含量控制在3～8%。
二氧化矽作為造渣劑，可增加渣的活潑性，但過量使用會增加飛濺，其含量控制在2～10%。鈦白粉可以使藥皮具有良好的塑性，改善焊條壓塗工藝，但成本較高，故其含量控制在1～5%。矽鐵是一種脫氧劑，為保證脫氧效果，熔敷金屬中Si含量應不小於0.1%。同時Si具有固溶强化作用，能提高熔敷金屬的强度，但是會使衝擊韌性下降，特別是當Si大於0.4%時，衝擊韌性下降。
電解錳主要用於提高熔敷金屬强度，同時也起到脫氧和脫硫的作用，但錳含量過高時焊道硬度上升，使得氫致裂紋的敏感性上升，故其含量控制在5～10%。
鉬能有效提高熔敷金屬强度的元素，其特點是當Mo含量較低時，隨著Mo含量的增加，衝擊韌性下降幅度不大，當Mo含量增加到一定程度時，衝擊韌性明顯下降，因此鉬鐵含量的合適範圍應在0.1～1.5%。
本發明的有益效果在於：本發明的焊條具有優良的氫致裂紋抗性，全方位焊接性能優異性、電弧穩定性、無偏弧現象、飛濺小、脫渣容易，因此，採用本發明的焊條施焊，焊縫抗拉强度大於500MPa，-30℃衝擊韌性大於170J，擴散氫含量在2～3ml/100g之間，裂紋敏感率小於0.11，可用於石油化工等等重要設備的焊接上。
本發明之焊條包含一焊芯和一塗膚在該焊芯之外壁上的藥皮，焊芯採用特殊低碳低S、P的碳鋼芯綫，其成分如下表(重量百分比)：
藥皮占焊芯和藥皮總重量百分比40%-50%。藥皮成分如下(重量百分比)：
為了更好地理解本發明，下面通過實施例1-5來進一步說明，但本發明並不侷限於下述實施例。
實施例1：
採用焊條生產行業內通用的製造工藝，依表1-1的焊芯配方製作焊芯，依照表1-2的藥皮配方進行配製並通過乾混濕混製備出藥皮塗料，把藥皮塗料塗敷到焊芯上，使之成型。
表 1-1 焊芯配方(單位：重量百分比)
表 1-2 藥皮配方(單位：重量百分比)
其熔敷金屬化學成分見表1-3，力學性能見表1-4，擴散氫實驗結果見表1-5，腐蝕實驗(HIC)結果見表1-6：
表 1-4 熔敷金屬的力學性能
表 1-5 擴散氫含量
表1-6 HIC試驗結果
註：(1)HIC試驗依照NACE TM0284標準進行。
(2)溶液為飽和硫化氫、0.5%醋酸、5.0%氯化鈉混合溶液。
(3)CLR、CTR、CSR分別代表長度方向裂紋率、厚度方向裂紋率及裂紋敏感率。
實施例2：
採用焊條生產行業內通過的製造方法，依表2-1的焊芯配方製作焊芯，依照表2-2的藥皮配方進行配置並通過乾混濕混製備出藥皮塗料，把藥皮塗料敷到焊芯上，使之成型。
表2-1 焊芯配方(單位：重量百分比)
表2-2 藥皮配方(單位：重量百分比)
其熔敷金屬的化學成分見表2-3，力學性能見表2-4，擴散氫含量見表2-5，HIC腐蝕實驗結果見表2-6。
表2-3 熔敷金屬化學成分(單位：重量百分比)
表2-4熔敷金屬的力學性能
表2-5擴散氫含量
表2-6 HIC腐蝕試驗結果
實施例3：
採用焊條生產行業內通過的製造方法，依表3-1的焊芯配方製作焊芯，依照表3-2的藥皮配方進行配製並通過乾混濕混製備出藥皮塗料，把藥皮塗料敷到焊芯上，使之成型。
表3-1 焊芯配方(單位：重量百分比)
表3-2 藥皮配方(單位：重量百分比)
其熔敷金屬的化學成分見表3-3，力學性能見表3-4，擴散氫含量見表3-5，HIC腐蝕試驗結果見表3-6。
表3-3 熔敷金屬化學成分(單位：重量百分比)
表3-4熔敷金屬的力學性能
表3-5擴散氫含量
表3-6 HIC腐蝕實驗結果
實施例4
採用焊條生產行業內通過的製造方法，依表4-1的焊芯配方製作焊芯，依照表4-2的藥皮配方進行配製並通過乾混濕混製備出藥皮塗料，把藥皮塗料敷到焊芯上，使之成型。
表4-1 焊芯配方(單位：重量百分比)
表4-2 藥皮配方(單位：重量百分比)
其熔敷金屬的化學成分見表4-3，力學性能見表4-4，擴散氫含量見表4-5，HIC腐蝕實驗結果見表4-6。
表4-3 熔敷金屬化學成分(單位：重量百分比)
表4-4熔敷金屬的力學性能
表4-5擴散氫含量
表4-6 HIC腐蝕試驗結果
實施例5
採用焊條生產行業內通過的製造方法，依表5-1的焊芯配方製作焊芯，依照表5-2的藥皮配方進行配製並通過乾混濕混製備出藥皮塗料，把藥皮塗料敷到焊芯上，使之成型。
表5-1 焊芯配合(單位：重量百分比)
表5-2 藥皮配方(單位：重量百分比)
其熔敷金屬的化學成分見表5-3，力學性能見表5-4，擴散氫含量見表5-5，HIC腐蝕實驗結果見表5-6。
表5-3 熔敷金屬化學成分(單位：重量百分比)
表5-4熔敷金屬的力學性能
表5-5 擴散氫含量
表5-6 HIC腐蝕試驗結果
綜上所述，本發明的焊條具有優良的氫致裂紋抗性，且全方位焊接性能優異、電弧穩定、無偏弧現象、飛濺小、脫渣容易，採用本發明的焊條施焊，焊縫抗拉強度大於500MPa，-30℃衝擊韌性大於170J，擴散氫含量在2～3ml/100g之間，裂紋敏感率小於0.11，可用於石化等等重要設備的焊接。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
Claims (2)
- 一種抗氫致裂紋高韌性超低氫鋼電焊條，包含一焊芯，以及一塗敷於焊芯之外壁上的藥皮，所述藥皮占焊條總重量的重量係數為0.4-0.5，而以藥皮總重量為基準，依重量百分比計，所述藥皮包含：碳酸鈣：30～50%；氟化鈣：15～30%；金紅石：3～8%；鈦白粉：1～5%；二氧化矽：2～10%；電解錳：5～10%；矽鐵：2～5%；鉬鐵：0.1～1.5%；及碳酸鈉：1～2%。
- 依據申請專利範圍第1項所述之抗氫致裂紋高韌性超低氫鋼電焊條，其中，以焊芯總重量為基準，依重量百分比計，所述焊芯包含：C：0.01～0.08%；Si：0.01～0.05%；Mn：0.30～0.55%；Cr：0.005～0.20%；Ni：0.005～0.20%；P：0.001～0.006%；S：0.001～0.005%；及Fe：餘量。
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|---|---|---|---|---|
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2011
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