一种低氢型超临界铁素体耐热钢焊条的制作方法
【专利摘要】本发明适用于焊接材料【技术领域】，提供一种低氢型超临界铁素体耐热钢焊条，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15-20％；萤石30～50％；98°金红石3～5％；硅微粉3～5％；45#雾化硅铁7～10％；海藻0.5～1％；电解锰5～10％；石墨0.2～0.4％；稀土氧化物0.3～1％；余量为铁粉。本发明中，焊条药皮中的大理石与萤石比例约为1:2，降低了焊缝的扩散氢含量，改善了焊条工艺性能，另外对焊芯成分微合金化，采用焊芯过渡合金成分，获得了优良的力学性能，经验证，本焊条电弧稳定性好，同时冲击韧性好、抗裂性能优良、扩散氢达到超低氢水平、焊接工艺好，适用于T/P91钢全位置的焊接。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于焊接材料【技术领域】，尤其涉及一种低氢型超临界铁素体耐热钢焊条。 一种低氢型超临界铁素体耐热钢焊条
【背景技术】
[0002] T/P91钢是在传统的9CrlMo钢的基础上加入了少量的铌、钒及氮微合金化后得到 的新型钢种。这样的成分提供了优良的长期高温蠕变强度。T/P91钢广泛应用于燃煤和电 站的锅炉汽包、蒸汽管道及汽轮机箱体等主要结构的建造，同时也可应用于石化工业的冶 炼设备和煤的液化、气化设备上。
[0003] 但在耐热钢领域，配套的T/P91钢焊条工艺性能与力学性能不理想，存在扩散氢 高、抗裂性差，冲击韧性不理想。
【发明内容】
[0004] 鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种低氢型超临界铁素体耐热钢焊条，旨 在解决现有焊接T/P91钢的焊条工艺性能与力学性能不理想、扩散氢高、抗裂性差、冲击韧 性不理想的技术问题。
[0005] 所述低氢型超临界铁素体耐热钢焊条包括焊芯以及包裹于所述焊芯表面的药皮， 其中，所述药皮包含的原料以及各原料的质量百分比如下：
[0006] 大理石 15-20%; 萤石 30?50%; 98。金红石 3?5%; 硅微粉 3-5%; 45#雾化硅铁 7?10%;
[0007] 海藻 0.5?1%; 电解锰 5?10%; 石墨 0.2?0.4%, 稀土氧化物 0.3?丨％; 余量为铁粉。
[0008] 进一步的，所述焊芯中包含的元素以及各元素质量百分比如下：
[0009] C <0.07%; Si < 0.2%; Μη 0_4 ?0.7%; Cr 10?13%; Νι < 1.0%; Mo 1.0 ?1.4%; V 0.25 ?0.45%; Nb 0.04 ?0.08%; N 0.04 ?0.08%; Cu <0.10%; A1 < 0.02%; 余量为Fe。
[0010] 本发明的有益效果是：本发明中，焊条药皮中的大理石与萤石比例约为1:2,降低 了焊缝的扩散氢含量，改善了焊条的工艺性能，可全位置焊接，另外对于焊芯部分，对焊芯 成分微合金化，采用焊芯过渡合金成分，获得了优良的力学性能，经验证，本发明提供的低 氢型超临界铁素体耐热钢焊条，具有电弧稳定性好，同时冲击韧性好、抗裂性能优良、扩散 氢达到超低氢水平、焊接工艺好，适用于T/P91钢全位置的焊接。
【具体实施方式】
[0011] 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。
[0012] 本发明实施例提供了一种低氢型超临界铁素体耐热钢焊条，包括焊芯以及包裹于 所述焊芯表面的药皮，其中，所述药皮包含的原料以及各原料的质量百分比如下：
[0013] 大理石 15-20%; 萤石 30?50%; 98°金红石 3?5%; 硅微粉 3-5%; 45#雾化硅铁 7?10%; 海藻 0.5?丨％; 电解锰 5?10%; 石墨 0.2?0.4%; 稀土氧化物 0.3?丨％; 余量为铁粉。
[0014] 上述原料中：大理石主要成分为CaC03，高温下分解为CaO, C02，主要起造渣、造气 作用，保护熔池金属不被氧化，常规碱性焊条加入量为40%左右，本实施例中用于控制扩散 氢含量，加入量控制为15-20%。
[0015] 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，加入量控制为30?50%。
[0016] 金红石主要成分为Ti02，起到稳定电弧、改善脱渣性、镇定熔池的作用，加入量过 多，对焊缝力学性能有影响，同时金红石是一种矿产资源，价格较贵，考虑资源及成本，不宜 加入过多。本实施例采用98°金红石，加入量控制在3?5%。
[0017] 硅微粉主要成分为Si02，主要起改善熔渣流动性的作用，加入量过多会导致脱渣 困难，加入量控制为3?5%。
[0018] 45#雾化硅铁中的Si是重要脱氧剂，焊条药皮中含有一定量的Si能降低焊缝金属 的氧含量，提高低温冲击韧性，调节铁水的流动性，加入量过少，起不到脱氧的作用，加入量 过多，导致焊缝强度偏高，脱氧过剩则产生气孔。因此加入量控制在7?10%。
[0019] 电解锰中的Μη是主要脱氧剂，可以降低焊缝金属的含氧量，增加焊缝金属强度 和抗裂性，提高低温冲击韧性，调节铁水流动性，与硅铁同理，因此本实施例中含量限定在 5 ?10%。
[0020] 石墨主要成分为C，可改善焊条电弧稳定性，加入量过多易造成焊条电弧漂移，因 此加入量控制在〇. 2?0. 4%。
[0021] 海藻在焊条制造中主要起改善粉料压涂流动性及塑性，加入量过多会导致粉料过 快变干，影响压涂，因此加入量控制在〇. 5?1 %。
[0022] 稀土氧化物为细化晶粒，用于去除晶界中的杂质，含量控制在0. 3?1%。
[0023] 其中，所述焊芯中包含的元素以及各元素质量百分比如下：
[0024] C <0.07%; Si < 0.2%; Μη 0.4 ?0.7%; Cr 10?13%; Ni <1.0%; Mo 1.0?1.4%; V 0.25 ?0.45%; Nb 0.04 ?0.08%; N 0.04 ?0.08%; Cu <0.10%; A1 < 0.02%;
[0025] 余量为Fe。
[0026] 上述元素中，Cr有提高强度和淬透性的作用，可以提高焊缝耐腐蚀和高温强度的 能力，但降低焊缝金属低温冲击韧性。焊芯中含量控制在10?13%。
[0027] Ni是焊缝金属中重要的合金元素，能提高焊缝金属的低温韧性，降低韧脆转变温 度，但镍含量过高则会增大热裂敏感性。焊芯中含量控制< 1.0%。
[0028] Mo是提高热强性的最重要的合金元素之一，耐热钢中一般都含有Mo，Mo溶于铁素 体，能显著提高铁素体的再结晶温度，从而提高蠕变强度。同时，能以细小的碳化物的形式 产生弥散强化作用。焊芯中含量控制在Mol. 0?1.4%。
[0029] Nb -般控制在0. 04?0. 08%，此时焊缝金属具有优良的高温蠕变性能和理想的 常温性能。
[0030] 通过加入少量V、N、Cu进行微合金化处理，保证最佳的焊缝金属蠕变性能。
[0031] Fe能改善电弧状态，可以调节铁水熔点和粘度，剩余为铁。
[0032] 本实施例选取方案中，药皮中的大理石与萤石比例约为1:2,降低了焊缝的扩散氢 含量，改善了焊条的工艺性能，可全位置焊接；另外，对焊芯成分微合金化，可以获得优良的 力学性能。实际生产制造过程中，药皮和焊芯不可避免的会引入少量杂质，如S、P等，S、P等 杂质元素会增加焊缝的裂纹，降低焊缝低温冲击韧性，必需进行严格的控制。焊芯和药皮中 S、P等杂质元素在满足材料标准的情况下，尽可能控制到最低。本实施例严格控制原材料中 的S、P及其他杂质元素含量，不超过0. 005%，这样可以减少焊缝裂纹。通过采用Mn - Si联 合脱氧的方式，尽量减少焊缝中的氧含量，采用该渣系，焊缝金属力学性能稳定、抗裂性好， 生产过程中采取相应措施，进一步控制扩散氢含量。
[0033] 本发明实施例中焊条的药皮、焊芯成分可在上述限定范围中任意选取，下面列举
【权利要求】
1. 一种低氢型超临界铁素体耐热钢焊条，包括焊芯以及包裹于所述焊芯表面的药皮， 其特征在于，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 15-20%; 萤石 30?50%; 98。金红石 3?5%; 硅微粉 3?5%; 45#雾化硅铁 7?10%; 海藻 0.5?1 %; 电解锰 5?丨0%; 石墨 0.2?0.4%， 稀土氧化物 0.3?丨％; 余量为铁粉。
2. 如权利要求1所述低氢型超临界铁素体耐热钢焊条，其特征在于，所述大理石与萤 石的质量比为1 :2。
3. 如权利要求2所述低氢型超临界铁素体耐热钢焊条，其特征在于，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 20%; 萤石 40%; 98°金红石 5%; 硅微粉 5%; 45#雾化硅铁 10%; 海藻 1%; 电解锰 10%, 石墨 0.4%; 稀土氧化物 0.5%; 余量为铁粉。
4. 如权利要求1-3任一项所述低氢型超临界铁素体耐热钢焊条，其特征在于，所述焊 芯中包含的元素以及各元素质量百分比如下： C <0.07%; Si < 0.2%; Μη 0.4 ?0.7%; Cr 10?13%; Νι < 1.0%; Mo 1.0-1.4%; V 0.25 ?0.45%; Nb 0.04-0.08%; N 0.04 ?0.08%; Cu <0.10%; A1 < 0.02%; 余量为Fe。
5. 如权利要求4所述低氢型超临界铁素 体耐热钢焊条，其特征在于，所述焊芯中包含 的元素以及各元素质量百分比如下： C 0.05%; Si 0.2%; Μη 0.7%; Cr 12%; Ni 0.05%; Mo 1.4%; V 0.4%; Nb 0.04%; N 0.07%; Cu 0,05%; A1 0.02%; 余量为Fe。
6. 如权利要求5所述低氢型超临界铁素 体耐热钢焊条，其特征在于，所述药皮和焊芯
【文档编号】B23K35/368GK104117788SQ201410382625
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】田海成, 刘玉双, 韩海峰, 李磊, 张亚平 申请人:武汉铁锚焊接材料股份有限公司