一种极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条的制作方法

文档序号:11119107阅读:521来源:国知局
本发明涉及焊接材料领域,特别涉及一种极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条。
背景技术
:在选用316Lmod尿素级不锈钢及其对应的焊材时,耐腐蚀性能成为很重要的考虑因素。尿素中的液氨、尿液溶液、甲胺溶液等均为腐蚀性介质,其中腐蚀性最强的为高温高压下的甲胺溶液,甲胺溶液属于还原性酸,对不锈钢具有很强的晶间腐蚀能力。因此迫切需要一种既能够耐氧化性酸,又能很好的耐非氧化性酸的焊接材料。技术实现要素:为了克服上述缺陷,本发明提供一种极低碳奥氏体不锈钢焊条,含碳量极低,耐腐蚀性能优异,焊接工艺性能优秀。本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条,由焊芯和药皮构成,药皮涂敷于焊芯外壁,所述药皮占焊条总重量的40%~50%,以焊芯重量为基准,按重量百分比计,所述焊芯的组分如下:C:<0.01%;Si:0.1~0.2%;Mn:1.8~2.0%;Cr:18~19%;Ni:11~12%;P:<0.02%;S:≤0.01%;Mo:2~3%;Cu:≤0.02%;N:≤0.03%;Fe:余量;以药皮重量为基准,按重量百分比计,所述药皮的组分包括:金红石:35-40%;钛白粉:1~10%;萤石:3~8%;大理石:8~20%;白云石:6~15%;长石:10~20%;云母:2~8%;石英:1~5%;电解锰:3~5%。作为本发明的进一步改进,以焊芯重量为基准,按重量百分比计,所述焊芯的组分优选如下:C:0.007%;Si:0.2%;Mn:1.8~2.0%;Cr:18~19%;Ni:11~12%;P:0.015%;S:0.01%;Mo:2~3%;Cu:0.02%;N:0.03%;Fe:余量。本发明所述焊条的熔敷金属成分包括:C:0.01~0.02%;Si:0.4~0.6%;Mn:0.6~1.5%;P:0.01~0.016%;S:0.004~0.006%;Cr:18~20%;Ni:11.5~13.0%;Mo:2.2~2.7%;Cu:0.01~0.018%;N:0.028-0.045%。具体分析本发明中药皮各组分在焊条中各自发挥的性能如下:金红石的氧化性比较弱,热脱渣性好,电弧稳定,熔池平静,使金属以细雾状过度,方向焊接性好,可使焊缝成型美观,熔渣覆盖好,抗气孔性好;钛白粉的主要作用使稳弧,使熔池平静,少飞溅,有导电性,使操作方便,可形成短渣,对于立、仰焊有显著效果,能产生活泼的熔渣,均匀覆盖在焊料上保护焊缝,脱渣方便,结晶速度快,使焊波细致;云母的主要作用是稳弧、造渣,富有弹性,有利焊条生产,可增加药皮透气性,故对药皮易开裂和发红有防止作用,但过多过粗的云母可使药皮疏松,焊条易破头及擦伤,同时会使药皮过于干粗,表面质量差,因此将云母的用量定在药皮重量的2~8%;大理石、白云石同属碳酸盐,其主要作用是造渣、造气,造渣的主要目的是保护焊接熔池及改善焊缝成型;造气的主要目的是在电弧高温作用下,能进行分解,放出气体,以保护电弧及熔池,防止周围空气中的氧和氮的侵入;电解锰的主要作用是脱氧和向焊缝中渗入合金元素;石英可造渣,调节渣的覆盖性,但过量会降低力学性能,其含量控制在1~5%;萤石主要成份为氟化钙,作为造渣剂,可调节渣的熔点,由于本发明的焊条的焊缝金属的合金含量高,液态金属的表面张力大,流动性差,焊缝成形变差,焊缝中气体不易逸出,加入一定量的氟化物,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,降低焊缝形成气孔的缺陷;氟化物含量低,会使得焊缝成形不好,焊缝中易出气孔,萤石含量过高,容易破坏电弧稳定性,使焊条工艺性变差;故本发明焊条中萤石的含量为3~8%;长石是一种含有钙、钠、钾的铝硅酸盐矿物,有较高的抗压强度,对酸有较强的化学稳定性。上述组分的极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条,具有优良的耐腐蚀性能,在硫酸-硫酸铁腐蚀实验中,腐蚀率可低至0.2g/cm2·h。本发明中:药皮采用TiO2-SiO2-CaO渣系,因而具有十分优异的焊接工艺性能;焊条含有高铬高镍,具有良好的抗氧化性腐蚀性能。通过上述配方的药皮与焊芯相结合的合金元素过度,使熔敷金属的组织为纯奥氏体,因而具有十分稳定的机械性能;本发明对应的焊材,含碳量低于0.01%,使熔敷金属碳含量极低,使焊缝金属在敏化状态时在晶间析出的碳化铬Cr23C6明显减少,从而能大大提高抗腐蚀性能。熔敷金属中Mo的含量在2~3%左右,Cu的含量在0.02%左右,在不锈钢中加入钼,可以提高钢在非氧化性介质中的稳定性,但是钼的加入将会缩小钢中奥氏体相区,因此相对应熔敷金属中铬和镍的含量较高,目的是维持其全奥氏体组织,铜也可以提高钢对非氧化性介质的抗蚀性能。本发明极低碳不锈钢焊条的含碳量低于0.01%,使熔敷金属碳含量极低,使焊缝金属在敏化状态时、在晶间析出的碳化铬Cr23C6明显减少,从而能大大提高抗腐蚀性能。本发明的电焊条属高铬、镍、且超低碳焊材,该焊条施焊时操作性能优异,施焊后熔敷金属化学成分均匀,焊缝金属冷裂纹敏感性小,且具有较高的低温冲击韧性和耐腐蚀性能,既能够耐氧化性酸,又能很好的耐非氧化性酸,敏化处理后晶间耐腐蚀性能优异。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。本发明包括焊芯和药皮,其焊芯组份如下表(重量百分比%):CSiMnPSNiCrMoCuNFe<0.010.1-0.21.8-2.0<0.02≤0.0111-1218-192-3≤0.02≤0.03余量更优选的焊芯组份如下表(重量百分比%):CSiMnPSNiCrMoCuNFe0.0070.21.8-2.00.0150.01011-1218-192-30.020.03余量其药皮组分如下表(重量百分比%):金红石钛白粉萤石大理石白云石长石云母石英电解锰35~401~103~88~206~1510~202~81~53~5为了验证碳含量对熔敷金属低温韧性和耐腐蚀性能的影响,所做的实验方法为:控制熔敷金属中其他元素重量一定,仅改变含碳量,将含碳量分为三个等级,分别为:0.010%、0.015%、0.020%,按照含碳量由低到高,焊条的编号分别为A、B、C。焊条都为4.0mm规格,在平焊位置施焊,使用316L做母材,前3层每层焊2道,后5层每层焊3道,共8层填满坡口。采用直流反接,电流为140A,电压24V,线能量10-12KJ/cm,道间温度100℃,对应于每种焊缝,均加工1个拉伸试样、5个夏比V形缺口冲击试样和2个晶间腐蚀试样(晶间腐蚀试样做650℃×1h敏化处理,腐蚀方法按GB/T4334.2进行,溶液为硫酸-硫酸铁。各实施例的焊芯成分表见表1,熔敷金属化学成分见表2,熔敷金属力学性能和腐蚀率见表3,本发明并不局限于下述实施例。表1焊芯成分表(重量百分比%)表2熔敷金属化学成分表(wt%)表3熔敷金属力学性能和腐蚀率编号Rm/MPaA/%AKv(常温)/J腐蚀率/g/cm2·hA57041.0860.20B58040.0790.55C59539.5741.04上述实验可见,本发明的极低碳高耐蚀性的奥氏体不锈钢焊条,具有优良的耐腐蚀性能,在硫酸-硫酸铁腐蚀实验中,腐蚀率可以降低到0.2g/cm2·h。本发明的电焊条属高铬、镍、且超低碳焊材,对应焊材熔敷金属中含碳量低于0.01%的极低碳不锈钢焊条,该焊条施焊时操作性能优异,施焊后熔敷金属化学成分均匀,焊缝金属冷裂纹敏感性小,且具有较高的低温冲击韧性和耐腐蚀性能,既能够耐氧化性酸,又能很好的耐非氧化性酸,敏化处理后晶间耐腐蚀性能优异。以上的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3 
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