专利名称：超低温高韧性奥氏体焊条的制作方法
技术领域：
本发明涉及焊接材料领域，特别是涉及一种超低温高韧性的奥氏体焊条。
背景技术：
近些年来，随着工业的高速发展，能源问题已经成为全球关注的焦点。陆地上的能源已经大量开采，如果缺乏能源，将会严重制约工业的发展和人民生活质量的提高，因此世界各国将目标锁定在海洋里的石油和天然气的开采，不断地为我们提供稳定的能量资源； 要开发海洋资源必须建造相配套的海洋结构，这不仅需要采用优良的钢种，也需要相配套的焊接材料进行连接；能源大多在深海海域，因此特别要求材料不但要具有优异的耐低温性，而且能够应对海洋中各种酸的腐蚀；同样，国内生产的一些低温设备，如低温储罐，也需要具有优异的耐低温性和耐蚀性；因此迫切需要一种超低温韧性优良、耐蚀性良好的焊接材料。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超低温高韧性奥氏体焊条，具有优异的超低温冲击韧性和优良的耐腐蚀性能。本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是一种超低温高韧性奥氏体焊条，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重量系数为0. 4 0. 5，以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯由如下组分组成C :0· 006 0. 015% ；Si :0· 08 0. 20% ；Mn :1· 8 2. 25% ；Cr :18. 5 21. 0% ；Ni :9. 0 10. 0% ；P :0· 008 0. 015% ；S :0· 008 0. 015% ；Fe:余量。以药皮总重量为基准，按重量百分比计，所述药皮由如下组分组成金红石25 40%;钛白粉1 4%;钾长石3 12%;云母5 15%;碳酸钙5 15%;碳酸钡3 8%;氟化钙2 8%;
氟化钠3 8%;电解锰2 6%;金属铬5 12%;金属镍1 4%;钼铁1 4%;氧化镧0.01 1. 5%。作为本发明的进一步改进，以药皮总重量为基准，按重量百分比计，所述药皮的组分优选如下金红石:2S 35% ；
钛白粉1 4% ；
钾长石3 9% ；
云母5 13% ；
碳酸钙5 10% ；
碳酸钡3 8% ；
氟化钙4 8% ；
氟化钠3 8% ；
电解锰2 6% ；
金属铬5 12% ；
金属镍1 4% ；
钼铁1 4% ；
氧化镧0.01-1. 15%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，使金属以细雾状过渡， 方向焊接性好，可使焊缝成型美观，熔渣覆盖好，抗气孔性好；钛白粉的主要作用是稳弧，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，均勻覆盖在焊缝上保护焊缝，脱渣容易， 结晶速度快，可使焊波细致；钾长石的主要作用是稳弧、造渣，适量有利于脱渣，但过多会减慢焊速、增加渣的粘度，因此将钾长石的用量定在药皮重量的3 9%最佳；云母的主要作用是稳弧、造渣，富有弹性，有利于焊条生产，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5 13%最佳；碳酸钙和碳酸钡同属碳酸盐，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；氟化钙和氟化钠同属氟化物，其主要作用是造渣，脱氢，调节粘度，改善熔渣覆盖性；但氟化物加多会使焊接烟尘量明显增多；电解锰的主要作用是脱氧和向焊缝中渗入合金元素；金属铬和金属镍的主要作用是向焊缝中渗入合金元素；
钼铁的主要作用是向焊缝中渗入合金元素；氧化镧的主要作用是细化晶粒，改变夹杂物的形状、数量及分布，从而减少其对韧性和抗裂性的有害作用；同时也具有一定的脱氢能力。上述组分的超低温高韧性的奥氏体焊条，具有优异的超低温高韧性，特别是在_196°C的超低温环境下，其冲击值可达到33J以上。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；熔敷金属具有良好的机械性能，尤其具有优良的耐低温型；熔敷金属的铁素体数范围严格控制在3-5，这样既可以减少由于铁素体带来的脆性，也可以通过铁素体吸收杂质元素，从而提高其抗热裂性能；在药皮中添加少量的氧化镧，不但可以通过细化晶粒来提高强度和韧性，还可以通过改变夹杂物的形状、数量及分布来减少其对韧性和抗裂性的有害作用，同时稀土元素La —方面可以提高MnS的熔点，另一方面与S形成高熔点的化合物，这两方面都有利于提高抗热裂性。本发明的有益效果是综上所述，本发明的电焊条焊接电弧稳定、焊缝成型美观、 波纹细腻、飞溅极少、脱渣容易，可采用交直流电源，适合于全位置焊接；其熔敷金属具有较好的机械性能，尤其具有优异的超低温冲击韧性，在-196°C可获得33J以上的冲击值；将熔敷金属的铁素体数严格控制在3-5，这样不但可以保证具有良好的抗热裂性能，而且可以减少由于铁素体带来的脆性。
具体实施例方式本发明由焊芯和药皮相结合，其焊芯采用Cr-Ni-Mn型合金系，其组分如下表(重量百分比)
CSiMnCr0. 006-0. 0150. 08-0. 201. 80-2. 2518. 5-21. 0NiPSFe9. 0-10. 00. 008-0. 0150.008-0. 015余量其药皮采用Ti02-Si02-Ca0渣系，其组分如下表(重量百分比)
权利要求
1. 一种超低温高韧性奥氏体焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，其特征在于所述药皮占焊条总重量的重量系数为0. 4 0. 5，以焊芯总重量为基准，按重量百分比计，所述焊芯由如下组分组成 C 0. 006 0. 015% ； Si 0. 08 0. 20% ； Mn 1. 8 2. 25% ； Cr 18. 5 21. 0% ； Ni 9. 0 10. 0% ； P 0. 008 0. 015% ； S 0. 008 0. 015% ； Fe 余量；以药皮总重量为基准，按重量百分比计，所述药皮由如下组分组成金红石2￡ 40%钛白粉1 4% ；钾长石3 12%云母5 15% ；碳酸钙5 15%碳酸钡3 8% ；氟化钙2 8% ；氟化钠3 8% ；电解锰2 6% ；金属铬5 12%金属镍1 4% ；钼铁1 4% ；氧化镧0.01 1.
2.根据权利要求1所述的超低温高韧性奥氏体焊条，其特征在于以药皮总重量为基准，按重量百分比计，所述药皮由如下组分组成金红石28 35%钛白粉1 4% ；钾长石3 9% ；云母5 13% ；碳酸钙5 10%碳酸钡3 8% ；氟化钙4 8% ；氟化钠3 8% ；电解锰2 6% ；金属铬5 12%金属镍1 4% ；钼铁1 4% ；氧化镧0. 01-1. 15%。
全文摘要
本发明公开了一种超低温高韧性奥氏体焊条，由焊芯和药皮构成，药皮涂敷于焊芯外壁，药皮占焊条总重量的重量系数为0.4～0.5，按重量百分比计，焊芯采用Cr-Ni-Mo-Mn型合金系，其组分为0.006～0.015％的C、0.08～0.20％的Si、1.80～2.25％的Mn、18.5～21.0％的Cr、9.0～10.0％的Ni、0.008～0.015％的P、0.008～0.015的S和余量的Fe；药皮采用TiO2-SiO2-CaO渣系，其组分为25～40％的金红石、1～4％的钛白粉、3～12％的钾长石、5～15％的云母、5～15％的碳酸钙、3～8％的碳酸钡、2～8％的氟化钙、3～8％的氟化钠、2～6％的电解锰、5～12％的金属铬、1～4％的金属镍、1～4％的钼铁和0.01～1.5％的氧化镧。本发明具有优异的焊接工艺性能，且熔敷金属的机械性能稳定，尤其是超低温的冲击韧性尤其出色。
文档编号B23K35/30GK102528320SQ20101060824
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者王登峰, 蔡鸿祥, 陈国栋 申请人:昆山京群焊材科技有限公司