一种-70℃低温钢焊条的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种-70°c低温钢焊条，具体涉及一种适用于09MnNiDR钢焊接 的-70°C低温钢焊条，属于焊接材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 石油、化工等能源行业需要大量低温用钢来制造各种液化石油气、液氨、液氧、液 氮的生产及存储设备。目前能源行业-70?_196°C条件下使用的材料多为Ni系低温钢，Ni 含量在0. 5%?9%之间。含Ni量为0. 5%?2. 3%的Ni系钢主要用于制造-60?-70°C 低温压力容器，我国0. 5%Ni低温钢在综合国外相应钢号基础上，又对化学成分加以相应 优化，标准牌号为〇9MnNiDR，现已纳入GB3531-2008标准中，09MnNiDR钢相比2. 3%Ni、 3. 5%Ni及9%Ni钢含Ni量更低，在成本上更有优势，与普通的16MnDR钢相比，09MnNiDR 在-70°C低温下仍具有大于27J的冲击韧性。因此，在制造工作温度不低于-70°C的低温压 力容器时，选择〇9MnNiDR低温钢具有低温性能优良、制造成本低等特点，经济效益显著。
[0003] 虽然许多生产厂家可以生产-70°c低温钢焊条，但都存在着低温冲击值低、不稳定 的问题，很难满足要求，而且有些-70°C低温钢焊条仍然走3. 5%Ni路线，Ni固溶于铁素 体中，可提高基体韧性，但必须获得细晶粒的铁素体，才能得到优良的低温韧性，然而在焊 缝含镍量大于2. 5%后，随着含镍量的提高，反而易使焊缝中出现粗大的贝氏体组织，致使 焊条在使用上存在一定的问题；特别是〇9MnNiDR钢含有微量Nb，Nb在钢中起细化晶粒和 析出强化的作用，有利于降低钢材的碳当量而提高强度和韧性，但当焊缝金属Nb含量超过 0. 01%时，即可在焊后冷却的相变过程中析出NbC，促进马氏体在晶界上析出和形成M-A组 织，促使板条状组织的形成，降低焊接韧性。
[0004] 为了解决上述问题，需要对-70°c低温钢焊条进行系统研宄，研制出一种-70°c专 用低温钢焊条，满足上述低镍等要求，使乙稀工业中以煤或重油为原料的大型合成氨以及 城市加压煤气等重大技术装备中设计温度低于-40°C的低温压力容器能够产业化，产生显 著的技术经济效益和社会效益。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于解决现有技术的不足，并提供一种适用于09MnNiDR钢的-70°C 低温钢焊条，该焊条含镍量低，电弧电压低、电弧稳定性好，形成的焊缝美观、易脱渣、低温 冲击韧性好，焊缝金属中扩散氢的含量在5ml/100g(水银法）以内，达到超低氢焊条标准要 求，解决了 〇9MnNiDR钢焊条的配方问题。
[0006] 实现本发明目的所采用的技术方案为，一种-70°c低温钢焊条，包括焊芯和药皮， 该焊条的药皮由以下组分组成，各组分及各组分的质量百分比分别为：大理石44?54%， 萤石15?24%，碳酸钡3?6%，石英2?5%，脱水钛酸钾2?5%，硼砂0.5?1.5%，金 属锰1?3%，雾化硅铁3?6%，稀土硅铁1?3%，钛铁3?6%，硅钙合金0. 5?1. 0%， 镍粉6.0?8.0%，特氟龙0.2?1.0%。
[0007] 所述脱水钛酸钾由钾盐和二氧化钛在950?1200°C的高温条件下熔炼脱氢反应 并保温4小时制备而成，脱水钛酸钾的细度为60?120目。
[0008] 所述特氟龙的细度为200?300目。
[0009] 所述焊芯为H04E焊芯，焊芯中C含量〈0.04%，S含量〈0.01 %。
[0010] 按上述配比混配成焊条外皮药料，在焊条外皮药料中配加钾钠混合水玻璃经焊 条压涂机涂覆在H04E专用优质低碳低硫钢焊芯上，再经烘干机烘干定型制成直径2. 5mm、 3. 2mm、4. 0mm、5. 0mm等各种规格的焊条，钾钠混合水玻璃的钾钠比为3 :7,模数为M3. 3,波 美度为40°B6。
[0011] 由上述技术方案可知，本发明提供的焊条的药皮采用Mn-Si-Ti-B-稀土RE的微合 金化体系，针对〇9MnNiDR钢含有微量Nb的特点，在焊条配方中加入稀土元素与微量Ti、B 相配合，防止从母材过渡到焊缝中的微量Nb引起焊缝低温韧性下降，可减轻Nb在焊缝结晶 过程的偏析，稳定和提高焊缝的低温韧性。
[0012] 本发明提供的焊条的药皮中添加有碳酸钡、硼砂、雾化硅铁等碳酸盐和硼酸盐，具 有较高碱度，在电弧作用下，对高温液态金属具有优良的气渣联合保护作用，药皮通过添加 硼砂和稀土硅铁加入B和稀土元素，经大量试验和生产验证，该焊条可保证Ti、B和稀土元 素稳定、均匀地向熔敷金属过渡。
[0013] 本发明采用了硅钙合金，配合强还原性电弧气氛，有利于微量钙元素的过渡；在熔 敷金属中加入钙元素，可明显降低焊缝金属的硫含量，对焊缝金属起到明显的净化作用和 变质作用，有利于改善焊缝的低温冲击韧性。
[0014] 本发明提供的焊条的药皮中，各种合金元素与微量元素配比为经过大量试验和生 产验证选定的最佳配比，可将〇9MnNiDR钢焊缝的含镍量控制在2. 00?2. 75%范围内，避免 出现粗大的贝氏体组织，使焊缝具有优良的低温冲击韧性；该焊条的药皮含镍量为6. 0? 8. 0%，镍含量低因此焊条制造成本低。
[0015] 本发明在药皮配方中加入细度为200?300目的粉末状特氟龙，相比其他可以降 低熔敷金属扩散氢含量的氟化物，特氟龙粉在降氢的同时不会引起电弧声音发爆，也不会 引起飞溅增大；特氟龙粉同时可提高钾钠混合水玻璃固化膜的致密性，提高药皮抗吸潮性， 并且特氟龙粉具有优良滑性，对提高焊条生产的压涂性能、改善焊条外观质量、提高焊条成 品率有利。
[0016] 本发明中采用脱水钛酸钾，相比于现有的焊条用钛酸钾具有不同的物理性质，现 有的焊条用钛酸钾颗粒度细、流动性极差、含水量高且极容易吸湿，本发明使用的脱水钛酸 钾粒度可控制在60-120目之间，松装密度高，具有极好的流动性和优异的抗吸潮能力，有 利于提高药皮抗潮性能，降低熔敷金属的扩散氢含量；药皮中加入脱水钛酸钾还有利于降 低电弧电压，提高电弧稳定性，减少焊接飞溅。
[0017] 与现有技术相比，本发明提供的焊条具有飞溅小、熔池流动性好、熔渣覆盖均匀、 电弧声音柔和、焊缝成形美观、脱渣容易的良好焊接工艺特点；该焊条药皮的含镍量低，因 此制造成本低；形成的焊缝金属中扩散氢的含量在5ml/100g(水银法）以内，达到超低氢焊 条标准要求，解决了 〇9MnNiDR钢焊条的配方问题。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下实施 例。
[0019] 实施例1 :药皮的各组分及各组分的质量百分比见下表：
[0020]
【主权项】
1. 一种-70°c低温钢焊条，包括焊芯和药皮，其特征在于：该焊条的药皮由以下组分组 成，各组分及各组分的质量百分比分别为：大理石44?54%，萤石15?24%，碳酸钡3? 6%，石英2?5%，脱水钛酸钾2?5%，硼砂0. 5?1. 5%，金属锰1?3%，雾化硅铁3? 6 %，稀土硅铁1?3 %，钛铁3?6 %，硅钙合金0. 5?I. 0 %，镍粉6. 0?8. 0 %，特氟龙 0· 2 ?1. 0%〇
2. 根据权利要求1所述的_70°C低温钢焊条，其特征在于：所述脱水钛酸钾由钾盐和二 氧化钛在950?1200°C的高温条件下熔炼脱氢反应并保温4小时制备而成，脱水钛酸钾的 细度为60?120目。
3. 根据权利要求1所述的_70°C低温钢焊条，其特征在于：所述特氟龙的细度为200? 300 目。
4. 根据权利要求1所述的_70°C低温钢焊条，其特征在于：所述焊芯为H04E焊芯，焊芯 中 C 含量〈0. 04%，S 含量〈0. 01 %。
【专利摘要】本发明提供了一种-70℃低温钢焊条，包括焊芯和药皮，该焊条的药皮由以下组分组成，各组分及各组分的质量百分比分别为：大理石44～54％，萤石15～24％，碳酸钡3～6％，石英2～5％，脱水钛酸钾2～5％，硼砂0.5～1.5％，金属锰1～3％，雾化硅铁3～6％，稀土硅铁1～3％，钛铁3～6％，硅钙合金0.5～1.0％，镍粉6.0～8.0％，特氟龙0.2～1.0％；该焊条含镍量低，具有飞溅小、熔池流动性好、熔渣覆盖均匀、电弧声音较柔和、焊缝成形美观、脱渣容易的良好焊接工艺特点，焊缝金属中扩散氢的含量在5ml/100g(水银法)以内，达到超低氢焊条标准要求。
【IPC分类】B23K35-365, B23K35-368
【公开号】CN104551455
【申请号】CN201510004539
【发明人】余细华, 孔健
【申请人】湖北船王特种焊材有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月6日