一种低温钢用超低氢低合金钢焊条的制作方法
【专利摘要】本发明适用于焊接材料领域，提供一种低温钢用超低氢低合金钢焊条，包括包括钢芯以及包裹所述钢芯的药皮，所述钢芯占焊条总质量的72～74％，所述药皮占总质量的26％～28％，其中所述药皮包含的原料以及各原料的质量百分比如下：大理石35-45％；萤石15-30％；碳酸钡5-15％；石英3-10％；轻质氧化镁1-5％；碳酸锂1-3％；氟化稀土0.5-3％；硼砂0.2-1.0％；钛铁1-5％；硅铁1-4％；电解锰1-4％；镍粉8.5-10％；钼铁0.1-1％，剩余为铁粉。本发明焊条的力学性能满足-100℃冲击韧性要求，且熔敷金属扩散氢含量符合超低氢标准要求。
【专利说明】一种低温钢用超低氢低合金钢焊条
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接材料领域，尤其涉及一种低温钢用超低氢低合金钢焊条。
【背景技术】
[0002]焊条在焊接中使用广泛，制作容易，同时具有良好的焊接工艺性能，质量稳定。在一些对焊接质量要求高的场合仍广泛应用焊条，如低温结构。低温结构中，焊缝的低温冲击韧性是重点关注的技术指标。扩散氢含量高是引起焊接结构脆断的重要影响因素之一，特别对一些低温用途焊接结构，扩散氢的影响更为显著。而现有焊条由于配方原因，无法满足-100°c冲击韧性要求，且熔敷金属扩散氢含量不符合超低氢标准要求。
【发明内容】
[0003]鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种低温钢用超低氢低合金钢焊条，该焊条的力学性能满足-100°C冲击韧性要求，且熔敷金属扩散氢含量符合超低氢标准要求，即【H】(4ml/100g。
[0004]本发明采用的技术方案如下:所述低温钢用超低氢低合金钢焊条，包括钢芯以及包裹所述钢芯的药皮，所述钢芯占焊条总质量的72-74%，所述药皮占总质量的26% -28%，其中所述药皮包含的原料以及各原料的质量百分比如下:
[0005]大理石35-45% ;萤石15-30% ;碳酸钡5-15% ;石英3-10% ;轻质氧化镁1_5% ；碳酸锂1-3% ;氟化稀土 0.5-3% ;硼砂0.2-1.0% ;钛铁1-5% ;娃铁1-4% ;电解锰1-4% ；镍粉8.5-10% ;钥铁0.1_1%，剩余为铁粉。
[0006]本发明的有益效果是:本发明采用钛铁合金粉取代金红石，不使用我国稀缺的金红石，原材料易于供应；在保证具有良好的焊接工艺性前提下，采取T1-S1-Mn联合脱氧方式，尽量减少焊缝中的氧含量，提高焊缝金属抗裂性能和低温韧性，有利于焊缝的成型；同时焊接时有部分钛、硅、锰作为合金成分过渡到焊缝中，且通过选用钛铁、镍粉、钥铁将T1、Ni,Mo过渡到焊缝中，从而确保焊缝金属力学性能达到要求。经试验验证，焊条具有优良的焊接工艺性能，扩散氢< 4ml/100g，满足-100°C冲击韧性要求，且熔敷金属扩散氢含量符合超低氢标准要求。
【具体实施方式】
[0007]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过具体实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0008]为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0009]本发明实施例提供了一种低温钢用超低氢低合金钢焊条，包括钢芯以及包裹所述钢芯的药皮，所述钢芯占焊条总质量的72?74%，所述药皮占总质量的26% -28%，其中所述药皮包含的原料以及各原料的质量百分比如下:
[0010]大理石35-45% ;萤石15-30% ;碳酸钡5-15% ;石英3-10% ;轻质氧化镁1-5% ；碳酸锂1-3% ;氟化稀土 0.5-3% ;硼砂0.2-1.0% ;钛铁1-5% ;娃铁1-4% ;电解锰1-4% ；镍粉8.5-10% ;钥铁0.1-1 %，剩余为铁粉。优选的，所述硼砂使用前经400°C烘焙I小时，然后过80目筛。
[0011]上述原料中，大理石主要成分为CaCO3，高温下分解为CaO，CO2，主要起造渣、造气作用，保护熔池金属不被氧化，本实施例中用于控制扩散氢含量。萤石主要成分CaF2，起到造渣、改善熔渣流动性、去氢作用，本实施例中通过加入大量的萤石，起到降低扩散氢作用，同时与大理石相配合，降低了焊缝扩散氢的同时，保证了焊条具有良好的焊接工艺。采用钛铁合金粉取代金红石，向焊缝过渡Ti ;通过合理选择钛铁、硅铁和电解锰的比例，在保证具有良好的焊接工艺性前提下，采取T1-S1-Mn联合脱氧方式，尽量减少焊缝中的氧含量，提高焊缝金属抗裂性能和低温韧性，有利于焊缝的成型，焊接时有部分钛、硅、锰作为合金成分过渡到焊缝中，且选用镍粉和钥铁，将N1、Mo过渡到焊缝中，确保焊缝金属力学性能达到要求。另外，优选的，采用烘焙过的硼砂、轻质氧化镁提高焊条烘焙后药皮耐潮性，结合萤石降低焊缝扩散氢含量，使达到超低氢水平。
[0012]碳酸钡作用与大理石类似，高温下分解为BaO，CO2，主要起造渣、造气作用，同时还具有降低焊缝P的作用，提高焊缝冲击韧性。
[0013]石英主要成分是S12，调节熔渣，使焊缝成型良好。
[0014]轻质氧化镁主要成分是MgO，可提高熔渣碱度；其与烘焙过的硼砂在焊条高温烘焙时，可形成致密膜结构，使焊条具有较高的耐潮性，从而降低焊缝金属扩散氢含量。此外，硼砂在焊接电弧中可被还原出少量B，可细化晶粒，提高焊缝冲击韧性。
[0015]碳酸锂主要成分是Li2CO3,高温分解成Li2O, CO2,主要起造渣、造气作用，并且锂具有稳定电弧作用。
[0016]氟化稀土在高温下分解成稀土、氟原子。稀土具有去S、P作用，并可细化焊缝晶粒，提高冲击韧性；氟原子与氢结合，降低焊缝金属扩散氢含量。
[0017]另外，所述钢芯为低碳钢芯，其中C含量彡0.03%, S含量彡0.010%, P含量(0.010%，以上均为质量含量百分比。
[0018]本发明实施例中焊条的药皮成分可在上述限定范围中任意选取，下面通过具体实例，验证制造得到的焊条的工艺性能。这里列举了 7个实施例和一个对照例，药皮配方如下表I所示，表中均为质量百分比。
[0019]
拓贫
In
编Jjs S1酸石 ^ 酸化硼钦桂电镍钼铁占号?石?英?f砂铁铁;S铁粉f,
土锰镁%
常规方 35 ?1 53 I I0750^2 ?I I 8O^26~
% 至至至至至至至至至至至至至量至
45 30 1510 5 33 I 54 4 10I28
对照例 ? 40 20 66::二 - 64 2 ~5: ~530~~
[0020]I 2 I 35 I 20 I 7~I10|~~3 丨 0.5 | 0.2 丨 54 丨 4 | 1 | 0.1 | 0.2 | 26
~452053--~50~2?438I~~
~351515353 3?2?38O26~~
实施例 ~1>3530510II I~5I229O2~
~38228622 2O32I907^7428~"
~14018763I076Ο4I2100712Λ2^"
~B3626--62I I~43Tl 28071I~
[0021]表I
[0022]上述各个实施例和对照例方案所得的焊条，经焊接使用得到的熔敷金属的化学成分与力学性能如下表2所示，表中均为质量百分比。
[0023]
h、 化学成分力学性能 y编___________ 扩散氣号Rm ReL A Akv (J) ral/100g
C Mn Sl Nl M° P S /Mpa /Mpa 1% -XWC^10 U4、(?52021^740.0120.0140.015495 3902351, 52, 48
昭
/''X
例
2^^0.025^^(Γ96^^02^^ΓΤ2^^0.019^^0.0il^^0.010^^560^^460^^23^ 49,61,52O^
~Τ~ 0.030 —0.88 0.24 3.12 0.193~ 0.009 ?.011530』440 ^".75,80,93!3.0
实 ~Τ~ 0.022 0.79 0.17~ 3..1.5 ?Γ0?9~ 0.011.0.009535— 450 26 65, 63,66 '2.9
施 ~Τ~ 0.026 0.86 0.26~ 3.34 ?ΓΤοΓ 0.008 ~ 0.011540— 445 25 70，67，75 _3.2
例]~~0.027~~0783~~07Ιβ~~?^8~~0.138~~0.010~~0.008545430~~29~~69, 75, 73?Γ9—
~Γ 0.025 Τ85~ 0.28 ~?~86~ 0.099 ~0.009 0.009—550 ~^40 —~27~ 71, 74, 773.0
[Τ~ 0.028 0.85 I 0.25 ' 3.26 0.080 0.008 0.Qll540 440 24 60, 55, 56 丨2.3
[0024]表2
[0025]从表2所示实施例与其对照例的化学成分可以得出，本发明的低温钢用焊条熔敷金属和焊接接头综合性能如下:屈服强度彡400MPa;抗拉强度彡500MPa;伸长率彡22% ;-100°C条件下，Akv彡50J，扩散氢彡4ml/100g(水银法)，焊条的力学性能满足-100°C冲击韧性要求，且熔敷金属扩散氢含量符合超低氢标准要求。
[0026]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种低温钢用超低氢低合金钢焊条，所述焊条包括钢芯以及包裹所述钢芯的药皮，其特征在于，所述钢芯占焊条总质量的72?74%，所述药皮占焊条总质量的26 % -28 %，其中所述药皮包含的原料以及各原料的质量百分比如下: 大理石35-45%; 萤石15-30%;
碳酸钡 5-15%; 石英3-10%; 轻质氧化锾1-5%; 碳酸锂 1-3%;
氟化稀土 0.5-3%; 硼砂0.2-1.0%;
钦铁1-5%;
硅铁1-4%; 电解锰 1-4%; 镍粉8.5-10%; 钼铁0.1-1%;
剩余为铁粉。
2.如权利要求1所述低温钢用超低氢低合金钢焊条，其特征在于，所述硼砂使用前经400°C烘焙I小时，然后过80目筛。
3.如权利要求2所述低温钢用超低氢低合金钢焊条，其特征在于，所述钢芯中，C含量^ 0.03%, S 含量彡 0.010%，P 含量彡 0.010%。
【文档编号】B23K35/365GK104128717SQ201410353825
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】刘学军, 吴光辉 申请人:武汉铁锚焊接材料股份有限公司