本发明属于焊接材料
技术领域：
，具体涉及一种铁粉型耐热钢焊条及其应用。
背景技术：
：铬2.5钼类钢(2.25crmo)广泛用于高温高压管道、化工机械、石油裂化等设备。该类钢板主要用于高温或高压等苛刻工作环境，因此要求与其配套的焊材具有良好的力学性能，防止因焊缝性能不稳定给设备带来安全隐患。然而，现有市面上与铬2.5钼类钢配套的r406fe焊条存在工艺性能与力学性能不理想，扩散氢高、熔敷效率低，冲击韧性不理想等问题。因此，需要设计一种能满足铬2.5钼类钢焊接要求的焊条，全位置焊接工艺性能好、焊缝美观、熔敷效率高，力学性能优良、熔敷金属扩散氢含量达到超低氢水平。技术实现要素：本发明的目的是克服现有r406fe焊条不能满足2.5钼类钢焊接要求的问题。本发明的技术方案是提供了一种铁粉型耐热钢焊条，包括焊芯和药皮，所述焊芯的成分及其在焊芯中所占的质量百分比含量如下：c：0.02～0.06％，mn：0.3～0.6％，si≤0.05％，s≤0.005％，p≤0.005％，cr：2.1～2.5％，mo：1.0～1.2％，余量为铁及不可避免杂质。作为一种实施方式，所述药皮的成分及其在药皮中所占的质量百分比含量如下：大理石10～20％，萤石20～30％，无水长石3～7％，锆英砂1～2％，45#雾化硅铁3～5％，镁粉1～2％，电解锰4～6％，cmc微晶纤维素0.5～1％，稀土氧化物0.5～1.5％，石墨0.2～0.4％，余量为铁粉。进一步的，所述稀土氧化物为氧化铈。进一步的，所述焊芯的成分及其在焊芯中所占的质量百分比含量如下：c：0.04％，mn：0.5％，si：0.04％，s：0.003％，p：0.004％，cr：2.3％，mo：1.1％，余量为铁及不可避免杂质。进一步的，所述药皮的成分及其在药皮中所占的质量百分比含量如下：大理石15％，萤石25％，无水长石5％，锆英砂1.5％，45#雾化硅铁4％，镁粉1.5％，电解锰5％，cmc微晶纤维素0.7％，稀土氧化物1.0％，石墨0.3％，余量为铁粉。进一步的，所述焊芯和药皮的质量比为3:2～7:3。进一步的，ф4.0mm焊条外径为6.9～7.0mm。进一步的，所述药皮中大理石和萤石质量比为1:3～1:1。另外，本发明提供的这种铁粉型耐热钢焊条用于与铬2.5钼类钢配套焊接。本发明铁粉型耐热钢焊条中焊芯的组份设计原则如下：c是固溶强化元素，能提高焊缝金属的强度，对焊缝金属的韧性影响较大，当c元素的含量较低时，能有效提高焊缝金属的韧性；当c元素较高时，焊缝金属裂纹倾向增加，本发明将焊芯中c含量控制在0.02～0.06％。mn是主要脱氧剂,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，但随着mn的升高，会因偏析引起组织中的硬相，因此，本发明将焊芯中mn含量控制在0.3～0.6％。si是主要脱氧剂，与mn联合脱氧效果更佳，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，但是si加入量过多时铁水变粘，焊缝强度过高，低温冲击韧性降低，因此，本发明将焊芯中si含量限定在≤0.05％。s、p是杂质元素，对焊缝金属的抗高温能力有严重影响，同时降低焊缝金属的低温冲击韧性，s与fe等元素形成硫化物夹杂物；p的偏析作用很强，引起焊缝金属不均匀，尤其是冷脆性增加，因此，本发明尽量降低s、p含量，s含量限定在≤0.005％、p含量限定在≤0.005％。cr具有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，综合考虑将焊芯中含量控制在2.1～2.5％。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，本发明中将焊芯中mo含量控制在1.0～1.2％。而本发明中药皮的组分设计原则如下：大理石主要成分caco3，高温分解为cao、co2，主要起造渣、造气的作用，含量过少起不到保护作用，含量过多会造成焊条飞溅增大，因此，本发明中将大理石含量控制在10～20％。萤石主要成分caf2，主要起造渣、造气、改善熔渣流动性的作用，含量过少起不到保护作用，含量过多会造成焊条熔渣流淌，成型变差，因此，本发明中将萤石含量控制在20～30％。而由于大理石和萤石均起到造渣、造气作用，两者之间存在协同作用关系，因而需要对两者的比例进行调节控制，本发明中将大理石和萤石的质量比控制在1:3～1:1范围内，若超出该比例范围，其焊条工艺性能较差。无水长石主要成分sio2、k2o、na2o,起改善熔渣流动性、稳定电弧的作用，含量过多会造成脱渣困难，含量过少，熔渣流动性差，因此，本发明中将无水长石含量控制在3～7％。锆英砂主要成分zro2，适量加入可改善低温冲击韧性，含量过多会造成冲击性能变差，因此，本发明中将锆英砂含量控制在1～2％。45#雾化硅铁起脱氧作用，含量过少，脱氧不足，造成冲击性能变差，含量过多，会造成强度偏高，性能变差，因此，本发明中将45#雾化硅铁含量控制在3～5％。电解锰起脱氧作用，与45#雾化硅铁相同原理，本发明中将电解锰含量控制在4～6％。镁粉为强脱氧剂，生成的氧化镁为碱性氧化物，可提高低温冲击韧性，加入量过多，恶化焊接工艺性能，因此，本发明中将镁粉含量控制在1～2％。上述45#雾化硅铁、电解锰、镁粉均起到脱氧作用，45#雾化硅铁、电解锰除脱氧的功能外，还可向焊缝过渡si、mn合金，因此，镁粉含量过少时，45#雾化硅铁、电解锰承担脱氧功能较多，过渡较少，最终会影响焊缝性能，45#雾化硅铁、电解锰、镁粉三者含量控制是相辅相成的。cmc微晶纤维素起改善粉料流动性、塑性的作用，从而改变焊条压涂性能，其含量一般控制在0.5～1％。稀土氧化物起到净化焊缝作用，提高焊缝低温性能及耐腐蚀性能，而由于稀土较贵重，本发明中优选成本较低的氧化铈，同时将氧化铈含量控制在0.5～1.5％。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，力学性能变差，因此，本发明中将石墨加入量控制在0.2～0.4％。铁粉起填充作用，余量加入。与现有技术相比，本发明的有益效果：(1)本发明提供的这种铁粉型耐热钢焊条全位置焊接工艺性能好、焊缝美观，其熔敷金属-20℃kv2均值＞100j，其扩散氢含量水银法检测≤5.0ml/100g，达到超低氢水平，能满足铬2.5钼类钢的焊接要求。(2)本发明提供的这种铁粉型耐热钢焊条的熔敷效率高，可达到120～130％。具体实施方式下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例：本发明提供了一种铁粉型耐热钢焊条，包括焊芯和药皮，下面提供了三个实施例，其中，焊芯的成分如表1所示，药皮的成分如表2所示，本发明的铁粉型耐热钢焊条采用常规的焊条制造工艺制得，实施例1～3中制得ф4.0mm焊条外径为6.9～7.0mm。表1：焊芯的化学成分(％)表2：药皮的成分(％)将上述三个实施例制得的ф4.0mm焊条形成的熔敷金属化学成分进行检测，其测试结果如表3所示；该焊条的熔敷金属力学性能测试结果如表4所示。另外，采用水银法对上述三个实施例所制备的焊条的扩散氢含量进行测试，其测试条件及结果如表5所示。表3：焊条熔敷金属化学成分(％)csimnspmocr实施例10.070.250.740.0040.0051.102.10实施例20.060.300.800.0050.0051.152.25实施例30.080.270.650.0060.0070.982.08表4：焊条熔敷金属力学性能(675-705℃x1h热处理)rel/mparm/mpaa/％kv2(-20℃)/j实施例155064324156、168、174实施例256265123122、120、123实施例354864226111、114、116表5：ф4.0mm焊条扩散氢含量测试另外，经检测，上述实施例1～3所制备的焊条的熔敷效率分别为127％、125％、123％。综上所述，本发明提供的这种铁粉型耐热钢焊条具有良好的全位置焊接工艺性能、焊缝美观、熔敷效率高，力学性能优良、熔敷金属扩散氢含量达到超低氢水平，能满足铬2.5钼类钢的焊接要求。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。当前第1页12