一种焊接双相不锈钢的钛钙焊条的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种用于焊接双相不锈钢的钛钙焊条，包括焊芯和药皮，所述药皮包括以下材料：白云石5-30份，萤石2-7份，金红石30-40份，钛白粉1-10份，钛铁2-6份，锰铁1-10份，长石3-15份，白泥2-10份，云母1-2份，所述焊芯包括以下成分：碳0.02-0.03份，锰1-1.5份，硅0.1-0.25份，铬18-23份，镍8-10份，铝2-4份，氮0.1-0.2份，硫小于0.1份，磷0.2份，铁60-80份，所述份数均为重量份数。本申请钛钙焊条是用于电弧焊接双相不锈钢的焊接材料，熔池流动性好，焊后脱渣容易，熔渣覆盖均匀，焊缝成型细致美观。
【专利说明】一种焊接双相不锈钢的钛钙焊条
【技术领域】
[0001]本申请涉及焊接领域，具体是一种用于焊接双相不锈钢的钛钙焊条。
【背景技术】
[0002]双相不锈钢是一种加氮的双相不锈钢，是由21%铬、2.5%钼和4.5%镍氮合金构成的复式不锈钢，最主要合金元素是Cr、N1、Mo和N，可以耐中等强度的均匀腐蚀和氯应力腐蚀断裂。由于两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展迅速，80年代以来已成为和马氏体型、奥氏体型和铁素体型不锈钢并列的一个钢。
[0003]双相不锈钢由于以下优点:
I)类屈服强度比普通奥氏体不锈钢高一倍多，且具有成型需要的足够的塑韧性。
[0004]2)在许多介质中应用最普遍的2205双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的316L奥氏体不锈钢，而超级双相不锈钢具有极高的耐腐蚀性。
[0005]3)比奥氏体不锈钢的线膨胀系数低，和碳钢接近，适合与碳钢连接，具有重要的工程意义和实际应用价值。
[0006]双相不锈钢在中国最早使用于炼油工业，在南京，镇海，天津，济南等炼化公司多集中用在常减压蒸馏塔的塔顶衬里(或复合板)、塔内构件、空冷器和水冷器等，最长的已使用20年。
[0007]但是，目前市场上还没有专用手工电弧焊接双相不锈钢的焊接材料，因此研宄双相不锈钢匹配，同时提高焊缝冲击韧性，解决焊后焊缝韧性不足的焊接材料是十分必要的。
[0008]例如申请号为201310026090.7，申请名称一种钛钙型焊条，涉及了一种钛钙型焊条，包括焊芯和药皮，药皮按重量百分比由以下材料组成:白云石6%~25%，萤石2[8%，金红石30%~45%，钛白粉1%~8%，钛铁2%~8%，锰铁2%~10%，长石5%~20%，白泥2%~ 10%，白土子2°/『7%，云母1~2%，上述各组分的重量百分比之和为100% ;焊芯按重量百分比由以下组分组成:碳 0.02%-0.03%，锰 1.25%-1.6%，硅 0.2%~0.3%，铬 20%~23%，镍 8.5%~9.5%，铝
2.5%~4.0%，氮0.15-0.20%，硫〈0.01%，磷〈0.02%，余量为铁，上述各组分的重量百分比之和为100%。与现有常规配料方法相比，本发明焊条焊后脱渣容易，熔渣覆盖均匀。
[0009]再例如申请号为201110174519.8，发明名称一种新型的钛钙型结构钢焊条，涉及一种新型的钛钙型结构钢焊条，其特征在于它以H08A盘条作为焊芯原料，焊条药皮的配方由还原钛铁矿、硅灰石、金红石、中碳锰铁、白泥、海泡石、长石、云母、大理石、棉、回木粉、细云母组成，重量百分比为:还原钛铁矿35-42%，硅灰石6-9%，金红石12-16%，白泥4_6%，海泡石5_8%，长石7_10%，75Γ母4_7%，大理石4_7%，中碳猛铁7_10%，回木粉1_3%，棉1_3%，细云母1-3%。优越性:本发明研制的焊条具有良好的力学性能和全位置焊接工艺性能，采用该焊条焊接低碳钢及42公斤级的低合金钢，可交直流两用，焊接时，电弧柔和，操作轻松应手，引弧及再引弧非常容易，飞溅极少，脱渣容易、焊波成形细致、美观，特别利于焊工操作。
【发明内容】
[0010]本申请要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种用于焊接双相不锈钢的钛钙型焊条，该钛钙型焊条熔敷金属的力学性能和工艺性能良好。
[0011]为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是:
一种用于焊接双相不锈钢的钛钙焊条，包括焊芯和药皮，所述药皮包括以下材料:白云石5-30份，萤石2_7份，金红石30-40份，钦白粉1-10份，钦铁2_6份，猛铁1_10份，长石3-15份，白泥2-10份，云母1-2份，所述焊芯包括以下成分:碳0.02-0.03份，锰1-1.5份，硅0.1-0.25份，铬18-23份，镍8-10份，铝2-4份，氮0.1-0.2份，硫小于0.1份，磷0.2份，铁60-80份，所述份数均为重量份数。
[0012]用于焊接双相不锈钢的钛钙焊条，所述药皮包括以下材料:白云石20份，萤石5份，金红石40份，钛白粉7份，钛铁3份，锰铁10份，长石10份，白泥4份，云母2份，所述焊芯包括以下成分:碳0.025份，锰I份，硅0.15份，铬20份，镍8份，铝2份，氮0.1份，硫小于0.1份，磷0.2份，铁80份，所述份数均为重量份数。
[0013]用于焊接双相不锈钢的钛钙焊条，所述药皮包括以下材料:白云石18份，萤石7份，金红石35份，钛白粉6份，钛铁5份，锰铁12份，长石11份，白泥4份，云母2份，所述焊芯包括以下成分:碳0.02份，锰1.2份，硅0.2份，铬19份，镍9份，铝3份，氮0.15份，硫小于0.1份，磷0.2份，铁60份，所述份数均为重量份数。
[0014]用于焊接双相不锈钢的钛妈焊条，所述焊条的外径为3.8mm-5.0mm。
[0015]所述焊条的焊接电流为110-300A。
[0016]与现有技术相比，本药芯焊条具有以下优点:
1、焊缝成形好，烟尘小，飞溅小；
2、适用焊接电流大，电弧稳定；
3、本申请钛钙焊条是用于电弧焊接双相不锈钢的焊接材料，熔池流动性好，焊后脱渣容易，熔渣覆盖均匀，焊缝成型细致美观。
【具体实施方式】
[0017]为使本申请的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本申请实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0018]本申请的药芯焊条克服焊缝气孔等相关问题。药芯焊条的填料组合物含有氧化钛作为主要熔渣形成剂、含氟化合物用来调节在焊接过程中所形成熔渣的性能，以便减少或者消除焊缝中的气孔。填料组合物中可以使用许多类型的含氟化合物。
[0019]实施例1
一种用于焊接双相不锈钢的钛钙焊条，包括:焊芯和药皮，所述药皮包括以下材料:白云石5-30份，萤石2-7份，金红石30-40份，钛白粉1_10份，钛铁2_6份，锰铁1_10份，长石3-15份，白泥2-10份，75:母1-2份。
[0020]所述焊芯包括:碳0.02-0.03份，锰1-1.5份，硅0.1-0.25份，铬18-23份，镍8-10份，铝2-4份，氮0.1-0.2份，硫小于0.1份，磷0.2份，铁60-80份，所述份数均为重量份数。
[0021]焊条的外径为3.8mm_5.0mm。
[0022]焊条的焊接电流为110-300A。
[0023]实施例2
一种用于焊接双相不锈钢的钛钙焊条，药皮包括以下材料:白云石20份，萤石5份，金红石40份，钛白粉7份，钛铁3份，锰铁10份，长石10份，白泥4份，云母2份。
[0024]所述焊芯包括以下成分:碳0.025份，锰I份，硅0.1 5份，铬20份，镍8份，铝2份，氮0.1份，硫小于0.1份，磷0.2份，铁80份，所述份数均为重量份数。
[0025]焊条的外径为4.0mm。
[0026]焊条的焊接电流为150-250A。
[0027]实施例3
一种用于焊接双相不锈钢的钛钙焊条，药皮包括以下材料:白云石18份，萤石7份，金红石35份，钛白粉6份，钛铁5份，锰铁12份，长石11份，白泥4份，云母2份。
[0028]所述焊芯包括以下成分:碳0.02份，锰1.2份，硅0.2份，铬19份，镍9份，铝3份，氮0.15份，硫小于0.1份，磷0.2份，铁60份，所述份数均为重量份数。
[0029]焊条的外径为4.5mm。
[0030]焊条的焊接电流为180-300A 药皮中各个组分的作用:
白云石:白云石的主要的成分为CaMg (CO3)2，在焊条药皮中起到碳酸盐的作用，其作用主要为造气和造渣，此外其还对稳弧性能产生一定的影响，其主要的氧化产物CaO对焊缝金属的脱硫与脱磷有很大的作用；白云石在焊条药皮中其还起到镁盐的作用，对提高焊缝的塑韧性比单纯的钙盐更加有利，并且可以大大的改善熔渣的透气性，即提高了抗气孔的能力。
[0031]萤石:萤石的主要作用是造渣和降氢，在焊条药皮中被较为广泛的使用。在CaO较多的熔渣中，它能改善熔渣的性能，降低熔点换和粘度，增加熔渣的流动性，使焊缝中的气体易于逸出；与氢结合成HF而挥发，脱硫和减少白点倾向。
[0032]金红石:金红石的主要成分是T12,它是很好的造渣剂，也是极好的粘塑剂，能使熔渣变成短渣，有利于改善焊条的焊接工艺性能。
[0033]钛白粉:钛白粉能使药皮具有良好的塑性，改善焊条压涂工艺性能，钛白粉与金红石的比例保持在3.5:1左右时，基本上可以取得取长补短，同时以部分钛白粉代替金红石，还可以增加焊条药皮的涂镀性。钛白粉同时也是很好的造渣剂和粘塑剂，能使熔渣变成短渣，有利于改善焊条的焊接工艺性能。
[0034]铁合金:铁合金在本申请的焊条药皮中包括钛铁和锰铁。钛铁是主要的脱氧剂，且可以保护锰少受氧化而过渡到熔池，脱氧后的产物T12有较强的稀渣作用。并且钛铁对改善焊条的焊接工艺性能有利。锰氧化时放出大量热能，提高熔池温度，有利于冶金反应。
[0035]硅酸盐:硅酸盐在焊条熔渣中的作用不可小觑，在本申请焊条药皮中所添加的长石、白泥、白土子以及云母均属于硅酸盐。其氧化产物5102用以造渣，并可以调整渣的粘度，改善焊条的压涂性能，且其加入量也对焊条的碱度产生一定的影响。混合添加长石、白泥、白土子，而不直接添加石英砂，是因为在这些硅酸盐为复合型硅酸盐，除去S12的作用，同时含有A1203、Fe2O3,K2O,Na2O等氧化物，这些氧化物在焊条熔渣中同样可以发挥积极作用，如Al2O3的加入可以提高本申请钛钙型熔渣的粘度，提高电弧的集中性，并增加熔渣的表面张力，使焊条的脱渣更容易；又如K2O和Na2O,可以使电弧容易引燃，并且促使电弧稳定燃烧，同时可以降低熔渣的熔化温度，增加熔渣与焊缝金属之间表面张力的差值，使得渣壳更容易从焊缝表面脱落。
[0036]云母:云母的主要作用是改善涂料的压涂性能和造渣，并有助于提高稳弧性，但是有由于含结晶水，会使焊缝金属增氢。
[0037]云母有以下特性:
1)耐腐蚀性:云母与普通酸碱溶液不起反应，与水亦不发生反应，因而不起层、不挂垢、不破裂，在高温高压水的长期冲刷下，仍能基本保持原来的清晰和透明度；
2)热性能:由于合成云母不含(ΟΗΓ，所以它的耐高温热稳定性比天然云母高许多，合成云母1200°C以上才缓慢分解，IlOOtlC以上失重显著；
3)真空放气性能:合成云母的真空放气量低，用质谱仪测定，放出的微量气体只是氧气、氮气和A氩气等吸附气体。由于不放出水蒸汽，很适合用作电真空绝缘材料，将大大提高真空器件的使用寿命；
4)合成云母的含水量较小，有利于减少氢气孔，从而有利于保证焊缝的强度。
[0038]焊芯中各个组份的作用:
碳:碳是强的奥氏体形成元素。由于碳化物沿晶界析出，使焊缝金属脆化，出现晶界贫铬的现象。使焊缝金属耐蚀性降低，而晶界碳化物的强化作用，可使焊缝金属强度和耐磨性增加，故以耐蚀性为主的不锈钢焊缝，含碳量低些为好；而要求具有高温强度的不锈钢焊缝，其含碳量应适当。基于以上原因本申请确定C在焊芯中的成分范围为0.02% - 0.04%。
[0039]锰:锰是奥氏体化形成元素。当不改变奥氏体十铁素体组织状态时，能改善焊缝的抗裂性，增加焊缝的塑性。但是当锰含量过高时，便能导致焊缝的奥氏体粗化，此时便能够导致焊缝抗晶问腐蚀能力降低。本申请确定焊芯中锰的含量为1.2%- 1.5%。
[0040]硅:硅是铁素体化形成元素，其能够增加焊缝的强度；在奥氏体十铁素体的双相钢中，能够使低温冲击韧性降低，但是却可以有效的增加奥氏体十铁素体双相不锈钢焊缝的抗裂性能。在氧化性酸中，硅能够增加焊缝耐腐蚀性能:且在不使焊缝的铁素体相粗化的前提下，可以增加焊缝抗晶间腐蚀能力。故焊芯中硅的含量控制在0.2%-0.4%。
[0041]铬:铬是铁素体化形成元素，能增加焊缝的屈服强度和极限强度，并降低延伸率及断面收缩率，有时会降低冲击韧性；并且铬能够提高焊缝抗晶间腐蚀能力，改善双相不锈钢焊缝在氧化性酸中的耐腐蚀能力。
[0042]镍和氮:镍是奥氏体化形成元素。在不使焊缝出现热裂纹的情况下，可增加焊缝的塑性。当镍含量导致焊缝中奥氏体相粗化时，便会降低焊缝抗晶间腐蚀能力，但增加在还原性酸中焊缝的耐腐蚀能力。氮和镍一样在形成奥氏体方面具有重要的影响，它们都是形成和扩大奥氏体的元素。但是氮的能力远远大于镍。在高温下，氮稳定奥氏体的能力比镍大。可以防止焊后出现单相铁素体，并能阻止有害金属相的析出。为了抑制焊缝中铁素体的过量增加，采用奥氏体占优势的焊缝金属是双相不锈钢的焊接趋势。一般采用的焊接材料中提高镍或是加氮这两条途径。通常镍的含量比母材高出2%-4%，所以本申请确定的镍在焊芯中的含量为8%-10%。用含氮的填充材料比只提高镍的填充材料效果更好，两种元素都可以增加奥氏体的比例，并使其稳定，但加氮不仅能延缓金属间相的析出，而且还可以提高焊缝金属的强度和耐蚀性。本申请所确定的氮在焊芯中的含量为0.15%-0.20%.钼:钼是铁素体化形成元素，可以提高不锈钢焊缝高温强度和抗裂性。钼含量和现在2%-3%时，在各类酸中特别是还原性酸中，能比较明显地改善焊缝耐腐蚀性能，且能够明显提高焊缝金属的抗点蚀能力。故本申请所确定的铝的成分在2.5%-3.5%.硫和磷:硫、磷为杂质元素。硫使焊缝的热裂纹倾向增大，焊缝中含量越低越好。焊缝中铁素体相越多，磷的有害作用越弱，此时，磷不会导致产生热裂纹。硫和磷属于限制性杂质元素，但无限度地降低硫和磷的含量，必然会引起生产成本的提高，故控制硫、磷的含量，其中硫小于0.01%，磷小于0.02%。
[0043]本【技术领域】技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0044]本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
[0045]以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种用于焊接双相不锈钢的钛钙焊条，其特征在于，包括焊芯和药皮，所述药皮包括以下材料:白云石5-30份，萤石2-7份，金红石30-40份，钛白粉1-10份，钛铁2-6份，锰铁1-10份，长石3-15份，白泥2-10份，云母1-2份，所述焊芯包括以下成分:碳0.02-0.03份，锰1-1.5份，硅0.1-0.25份，铬18-23份，镍8-10份，铝2-4份，氮0.1-0.2份，硫小于0.1份，磷0.2份，铁60-80份，所述份数均为重量份数。
2.如权利要求1所述的用于焊接双相不锈钢的钛钙焊条，其特征在于，所述药皮包括以下材料:白云石20份，萤石5份，金红石40份，钛白粉7份，钛铁3份，锰铁10份，长石10份，白泥4份，云母2份，所述焊芯包括以下成分:碳0.025份，锰1份，硅0.15份，铬20份，镍8份，铝2份，氮0.1份，硫小于0.1份，磷0.2份，铁80份，所述份数均为重量份数。
3.如权利要求1所述的用于焊接双相不锈钢的钛钙焊条，其特征在于，所述药皮包括以下材料:白云石18份，萤石7份，金红石35份，钛白粉6份，钛铁5份，锰铁12份，长石11份，白泥4份，云母2份，所述焊芯包括以下成分:碳0.02份，锰1.2份，硅0.2份，铬19份，镍9份，铝3份，氮0.15份，硫小于0.1份，磷0.2份，铁60份，所述份数均为重量份数。
4.如权利要求1所述的用于焊接双相不锈钢的钛钙焊条，其特征在于，所述焊条的外径为 3.8111111-5.0麵。
5.如权利要求1所述的用于焊接双相不锈钢的钛钙焊条，其特征在于，所述焊条的焊接电流为110-300八。
【文档编号】B23K35/365GK104439759SQ201410747084
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】戴从锋 申请人:苏州路路顺机电设备有限公司