一种低温钢焊接用低合金钢焊条的制作方法
【专利摘要】一种低温钢焊接用低合金钢焊条，该低合金钢焊条的焊芯采用低S、P的H08E，而药皮中各组分按重量百分比构成如下：大理石：30～50％；萤石：20～30％；钛铁：3～8％；金属锰：0.5～2％；纯碱：0.5～2%；硅铁：2～4%；金云母：1～3%；铁粉：余量；硅泥：1～5％；锆英砂：1～3%；镍粉：7～12%；铝镁合金：0.5～2％。按上述配比将药皮各组分混合搅拌均匀，再按上述配比总重的21～26%加入3.2M纯钠水玻璃进行混合搅拌，剩余操作在焊条生产设备上即可制备出低合金钢焊条，其焊缝具有良好的韧性，可以满足-100℃条件下低温钢压力容器的焊接需要。
【专利说明】一种低温钢焊接用低合金钢焊条
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接材料【技术领域】，尤其是一种低温钢焊接用低合金钢焊条。
【背景技术】
[0002]近年来低温容器的制造和使用日渐普及，低温钢焊材的用量也越来越多。低温压力容器用焊接材料一般可以分为三大类:
第一类就是低合金钢焊条、焊丝，一般用于-100°c以下；
第二类是如308L、316L等奥氏体不锈钢焊材，使用温度可以达到_196°C ；
第三类则是镍基焊材，主要用于上述两类焊材无法满足要求的场合。
[0003]关于第一类低合金低温钢焊条的专利检索有:
⑴一种-70°C铁素体型低温钢专用焊条(201010219428.7)；
⑵一种用于大型低温球罐钢焊接的电焊条(200910068642.4)；
⑶一种低温韧性好的高强度电焊条(200410037809.8)。
[0004]上述⑴用于-70 V铁素体型低温钢的焊接。上述⑵用于大型低温球罐钢焊接，其焊缝金属在_60°C具有良好韧性。上述⑶是一种低温韧性好的高强度电焊条，它的抗拉强度达到850MPa，而在_50°C时的冲击大于74J。
[0005]随着工业技术的发展，用于-100°C的3.5Ν?钢应用越来越多，与之配套的焊条其焊缝金属在-100°C也必须具有良好的韧性。
【发明内容】
[0006]为解决上述问题，本发明提供了一种低温钢焊接用低合金钢焊条，该低合金钢焊条在-100°C时的焊缝具有良好的韧性，可以满足-100°c条件下压力容器的焊接需要。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案:
一种低温钢焊接用低合金钢焊条，该低合金钢焊条的焊芯采用低S、P的H08E，而药皮中含有碳酸盐、氟化物、硅酸盐、脱氧及过渡合金元素的钛铁、雾化硅铁、电解金属锰、镍粉及改善压涂性的金云母，制作该低合金钢焊条使用到焊条生产设备，焊条生产设备按常规操作方式；本发明的特征如下:
药皮中各组分按重量百分比构成如下:
大理石:30~50% ;萤石:20~30% ;钦铁:3~8% ;金属猛:0.5~2% ;纯喊:0.5~2% ;娃铁:2~4% ;金云母:1~3% ;铁粉:余量；娃泥:1~5% ;错英砂:1~3% ;镍粉:7~12%;铝镁合金:0.5~2% ;
按上述配比将药皮各组分混合搅拌均匀，再按上述配比总重的21~26%加入3.2M纯钠水玻璃进行混合搅拌，要求纯钠水玻璃的密度控制在1.43~1.48g/mm3,剩余操作在焊条生产设备上即可制备出低合金钢焊条，低合金钢焊条中的熔敷金属化学成分百分含量要求如下:(0.010%。
[0007]药皮中各组分的百分含量要求如下:
大理石:CaC03 ≥ 95%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03% ；
萤石:CaF2 ≥ 97%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03% ；
钛铁:T1: 25 ~35%，S ≤ 0.03%, P ≤ 0.05% ；
金属锰:Mn ≥ 97.0%, S≤0.02%, P≤0.03% ；
纯碱:Na2C03 ≥ 98.0% ；
硅铁:S1:43 ~47%，S ≤ 0.02%, P ≤ 0.04% ；
金云母=SiO2:45 ~55%, Al2O3:25 ~35%, K2CHNa2O ≥ 7%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.04% ；
铁粉:总铁≥98.0%, S≤0.02%, P≤0.02% ；
硅泥=SiO2 ≥95.0%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.04% ；
锆英砂=ZrO2 ≥ 60.0%, SiO2 ( 32%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.04% ；
镍粉:Ni+Co ≥ 99.5%, S ≤ 0.005%, P ≤ 0.005% ；
铝镁合金:A1:47 ~53%，Mg ≥ 60.0%, Al+Mg ≤ 96.5%, S ≤ 0.05%, P ≤ 0.05%。
[0008]由于采用如上所述技术方案，本发明具有如下优越性:
I)本发明的焊条具有良好的工艺性能，焊条表面光滑、成品率高、偏心稳定。
[0009]2)本发明的焊条在焊接时其电弧较易引燃，在焊接过程中燃烧平稳。
[0010]3)本发明的药皮均匀熔化，无成块脱落现象，在焊接过程中飞溅极少，焊缝成型美观，脱渣性能优良，熔渣容易清除，适应全位置焊接。
[0011]4)熔敷金属在-100°C时的冲击功大于100J以上。
【具体实施方式】
[0012]本发明是一种低温钢焊接用低合金钢焊条，该低合金钢焊条的焊芯采用低S、P的H08E，而药皮中含有碳酸盐、氟化物、硅酸盐、脱氧及过渡合金元素的钛铁、雾化硅铁、电解金属锰、镍粉及改善压涂性的金云母。
[0013]药皮中各组分的含量要求和作用简述如下:
大理石:CaC03≥95%，S≤0.03%, P≤0.03%。大理石的主要作用是造渣、造气，提高熔渣碱度，稳弧、脱硫，增大熔渣表面张力和界面张力，因而将大理石百分重量控制在30~50%。
[0014]萤石:CaF2≥97%，S≤0.03%, P ≤ 0.03%。萤石的主要作用是造渣，适量的萤石可调整熔渣的熔点和粘度，增加其流动性，活化熔池，改善脱渣、除氢，萤石加入过量时对电弧的稳定性不利。
[0015]钛铁:T1:25~35%，S≤0.03%, P ≤ 0.05%。钛铁的主要作用是起到脱氧，同时在焊接时具有防止晶粒粗大、细化晶粒和固定碳的作用。
[0016]金属锰:Mn≥97.0%，S≤0.02%, P≤0.03%。金属锰的主要作用是向焊缝中过渡Mn元素，综合考虑限制金属锰在0.5~2%。
[0017]纯碱:Na2C03≥98.0%。纯碱的主要作用是改善压涂性，同时有一定的改善电弧稳定性作用，当纯碱含量低于0.5%时其作用不明显，当纯碱含量大于2%时对焊接的工艺性能会造成不利影响。[0018]硅铁:S1:43~47%，S≤0.02%, P≤0.04%。硅铁的主要作用是起到脱氧，而脱氧产物也参与造渣，加入硅铁含量低于2%时其脱氧不充分，加入硅铁含量高于4%时可能增加焊缝中Si含量。
[0019]金云母:Si02: 45 ~55%，Al2O3:25 ~35%，K2CHNa2O ≤ 7%, S ≤ 0.03%, P ( 0.04%。金云母的主要作用是造渣，改善压涂性能，稳定电弧，增加药皮的透气性，利于药皮水分排出，避免药皮开裂，加入量过多有增氢的作用，因而金云母的加入量应控制在I~3%。
[0020]铁粉:总铁≤98.0%, S≤ 0.02%,P ( 0.02%。铁粉可以改善焊接电弧的稳定性，可以细化熔滴，调整铁水的粘稠度。
[0021]硅泥:Si02≤95.0%, S≤ 0.03%, P ( 0.04%。硅泥主要起到造渣的作用，调整熔渣的粘度，细化熔滴，同时具有改善焊条压涂性的作用。
[0022]锆英砂=ZrO2≤60.0%，SiO2 ( 32%，S≤0.03%，P ( 0.04%。锆英砂的主要作用是造渣，可以改善脱渣性，加入量太少作用不明显，过多会影响焊接工艺性能，故控制在I~
3% ο
[0023]镍粉:Ni+Co≤99.5%, S≤0.005%, P≤0.005%。向焊缝中过渡Ni元素可起到合金剂的作用，提高焊缝金属的低温韧性。
[0024]铝镁合金:A1:47~53%，Mg ≤ 60.0%, Al+Mg ≤ 96.5%, S ≤ 0.05%, P ≤ 0.05%。铝镁合金主要起到脱氧的作用，其脱氧产物也参与造渣，大量试验确定铝镁合金的含量控制在0.5~2%较为合适。
[0025]下面三个实施例给出了药皮各组分的具体配比。
[0026]实施例1:药皮中各组分的重量百分比见下表
【权利要求】
1.一种低温钢焊接用低合金钢焊条，该低合金钢焊条的焊芯采用低S、P的H08E，而药皮中含有碳酸盐、氟化物、硅酸盐、脱氧及过渡合金元素的钛铁、雾化硅铁、电解金属锰、镍粉及改善压涂性的金云母，制作该低合金钢焊条使用到焊条生产设备，焊条生产设备按常规操作方式；其特征是: 药皮中各组分按重量百分比构成如下: 大理石:30~50% ;萤石:20~30% ;钦铁:3~8% ;金属猛:0.5~2% ;纯喊:0.5~2% ;娃铁:2~4% ;金云母:1~3% ;铁粉:余量；娃泥:1~5% ;错英砂:1~3% ;镍粉:7~12%;铝镁合金:0.5~2% ; 按上述配比将药皮各组分混合搅拌均匀，再按上述配比总重的21~26%加入3.2M纯钠水玻璃进行混合搅拌，要求纯钠水玻璃的密度控制在1.43~1.48g/mm3,剩余操作在焊条生产设备上即可制备出低合金钢焊条，低合金钢焊条中的熔敷金属化学成分百分含量要求如下:
C:≤ 0.08% ；Mn:0.275 ~0.60% ；Si: ≤ 0.10% ；N1:3.09 ~3.32% ； S: ≤0.008% ；P:≤0.010%O
2.根据权利要求1所述一种低温钢焊接用低合金钢焊条，其特征是:药皮中各组分的百分含量要求如下:
大理石:CaCO3 ≤ 95%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03% ；
萤石:CaF2 ≤ 97%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.03% ；
钛铁:T1: 25 ~35%，S ≤ 0.03%, P ≤ 0.05% ；
金属锰:Mn ≤ 97.0%, S≤0.02%, P≤0.03% ；
纯碱:Na2C03 ≤ 98.0% ；
硅铁:S1:43 ~47%，S ≤ 0.02%, P ≤ 0.04% ；
金云母=SiO2:45 ~55%, Al2O3:25 ~35%, K2CHNa2O ≥ 7%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.04% ；
铁粉:总铁≤98.0%, S≤0.02%, P≤0.02% ；
硅泥=SiO2 ≤ 95.0%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.04% ；
锆英砂=ZrO2 ≤ 60.0%, SiO2 ≤ 32%, S ≤ 0.03%, P ≤ 0.04% ；
镍粉:Ni+Co ≤ 99.5%, S ≤ 0.005%, P ≤ 0.005% ；
铝镁合金:A1:47 ~53%，Mg ≤ 60.0%, Al+Mg ≥ 96.5%, S ≤ 0.05%, P ≤ 0.05%。
【文档编号】B23K35/365GK103447717SQ201310322476
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】黄连涛, 杨晓晴, 郭敬杰 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所