一种耐硫酸露点腐蚀钢专用焊条的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于焊接材料技术领域，是低氢钠型药皮的超低氢高韧性焊条，具体涉及 耐硫酸露点腐蚀用钢的焊接。
【背景技术】
[0002] 在冶金、电力、石化等工业领域，以重油或燃煤为主要燃料的烟气处理系统，如锅 炉低温部位的空气预热器、省煤器、烟道、烟囡以及脱硫装置等，普遍会遇到燃料中含硫量 偏高，在露点温度下形成硫酸而造成设备腐蚀问题，这种现象称之为"硫酸露点腐蚀"。据不 完全调查，我国有95 %的脱硫装置采用湿法脱硫，湿法脱硫工艺对烟气中的S02脱除效率较 高，但对造成烟气腐蚀的主要成份30 3脱除效率并不高，仅20%左右。脱硫后，由于烟气湿 度通常较大，温度较低，烟气中单位体积的稀释硫酸含量会相应增加，因此，脱硫后的烟气 仍然属于强腐蚀性烟气等级，对烟囱的腐蚀并没有减弱，相反地，脱硫后的烟气环境可能使 烟囱的腐蚀状况进一步恶化。
[0003] 由于Q235钢和普通低合金钢的耐硫酸露点腐蚀性能很差，用其制作的锅炉低温 部件，腐蚀严重，使用寿命很短。因此这些设备材质大多选用耐硫酸露点腐蚀钢，以提高其 使用寿命。
[0004] 根据钢材的化学成分、力学性能等要求需要研宄与其相配套的焊条，具有很大 的现实意义。目前市面上耐硫酸露点腐蚀（ND)钢焊条主要有10CrMnCu、09CrCuSb耐硫 酸露点腐蚀钢专用焊条；CTNA、CTNB考登钢焊条（即lOCrNiCuP、奥林康（TencordKB)、 AWSA5. 5E7018-G和TAC-16等相对应火电设备专用焊条）；08Cr2AlMo钢（0A)焊条（即抗硫 化氢应力腐蚀钢专用焊条，焊缝金属含铝达0.30%左右）；邛3耐酸钢焊条（即1427〇(：115匕 焊条）。
[0005]《耐硫酸露点腐蚀钢焊条CHE427CrCuSb的研制》（机械制造文摘：焊接分册，2013 年第6期）公开了一种配套用焊条，焊条药皮为低氢钠型，渣系为Ca0-CaF 2_Si02-Ti02。
[0006] 然而上述焊条中有的虽然能够保证较高的冲击韧性，但扩散氢含量较高，或者耐 腐蚀性不够，或者性能能够保证，但工艺性能较差，如脱渣性不好，焊缝成型较差，不便于焊 接等，还不能达到预期要求。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐硫酸露点腐蚀钢专用焊条，是超低 氢高韧性焊条。该焊条即能够保证较高的冲击韧性，还具有扩散氢含量低，耐腐蚀性好，工 艺性能优良的特点。
[0008] 本发明提供的耐硫酸露点腐蚀钢专用焊条，由钢芯和药皮组成，按重量百分含 量计，药皮原料成分包括：CaC0333~45%，CaF218~29%，Ti028~13 %，Si025~9 %， Si-Fe4 ~6%，Mn2 ~4%，Cr2 ~3. 5%，CuO. 8 ~1. 5%，SbO. 1 ~0? 3%，Na2C03l ~1. 5%， 稀土氧化物2~4%，铁粉余量。
[0009] 焊条中CaC03的主要作用为造渣和造气，还具有脱硫的作用。当CaC0 3含量较低时， 药皮的造气和造渣能力下降，对焊缝的保护作用降低，造成焊缝力学性能下降；如果CaC03 的含量过高，药皮造气量过大，电弧稳定性下降，飞溅增大，焊渣熔点升高，减慢焊接速度， 焊缝成型粗糙。本发明中0&〇) 3优选以大理石形式加入，总量控制在33~45%。
[0010] 〇8&用以降低液态金属的表面张力，具有稀渣的作用，提高流动性，使得焊缝成型 美观；还具有去氢的作用，减少白点倾向。CaF 2含量低，使得焊缝成型不好，焊缝中易出气 孔，〇&&含量过高，容易破坏电弧稳定性，使焊条工艺性变差。本发明焊条中CaFj《选以萤 石形式加入，含量控制在18~29%。
[0011] 1102在本发明中主要以金红石的形式加入，金红石的加入可以使焊接电弧稳定， 熔池平静，使金属以细雾状过渡，细化熔滴，焊缝成形美观细密，熔渣覆盖好，但过量使用容 易使机械性能严重下降，故其含量控制在2~10%。
[0012] Si02在本发明中主要以石英的形式加入，二氧化硅作为造渣剂，可增加渣的活泼 性，但过量使用会增加飞溅，渣黏，爆炸声显著，故其含量控制在5~9%。
[0013] Si-Fe (硅铁合金）是一种脱氧剂，可以减少熔敷金属中氧的含量，同时Si具有固 溶强化作用，能提高熔敷金属的强度，但是会使冲击韧性下降，特别是当熔敷金属中Si的 含量大于〇. 4%时，冲击韧性下降。本发明中硅铁合金的总量控制在4~6%。
[0014] Mn主要用于提高熔敷金属强度，同时也起到脱氧和脱硫的作用，随着Mn含量的增 加，熔敷金属强度上升，而冲击韧性呈先上升后下降的规律，当Mn大于1. 80%时，冲击韧 性下降。本发明中锰主要是以电解锰、金属锰、中锰中的一种或几种组合加入，含量控制在 2 ~4%〇
[0015] Cr主要起渗合金的作用，能够有效地提高熔敷金属的强度，同时其还具有很好的 耐腐蚀性能，Cr能显著提高钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力。本发明中Cr优选以金 属铬铁的形式加入，含量控制在2~3. 5%。
[0016] Cu是耐大气腐蚀钢和耐硫酸露点腐蚀钢中最基本元素，当焊接金属中含有足够量 的S时，在工业气体和硫酸的腐蚀过程中，可生成Cu2S保护膜，阻滞阴、阳极反应，从而提高 钢耐大气腐蚀和耐硫酸露点腐蚀性能。本发明中Cu的加入量为0. 8~1. 5%。
[0017] Sb具有很好的耐腐蚀性能，增加钢的抗腐蚀能力。本发明中Sb的加入量为0. 1~ 0? 3%〇
[0018] Na2C03具有很好的滑性，便于焊条的压涂，且能防止焊条中的铁合金与水玻璃发生 化学反应，含量控制在1~1.5%，当含量低于1 %时，效果不明显，当含量高于1.5%时，焊 条易出现返碱现象。
[0019] 稀土氧化物是指元素周期表中原子序数为57到71的15种镧系元素氧化物，以及 与镧系元素化学性质相似的钪（Sc)和钇（Y)共17种元素的氧化物。镧，铈，镨，钕等的氧 化物都是稀土氧化物。稀土氧化物的加入，可以明显提升焊缝冲击韧性，降低扩散氢含量。
[0020] 优选地，药皮原料成分包括：CaC0333%，CaF229%，Ti0213%，Si0 25%，Si-Fe6%， Mn2%，Cr2%，CuO.8%，SbO. 1%，Na2C03l%，稀土氧化物 2%，铁粉余量。
[0021] 优选地，药皮占焊条总重量的35~40%。在该范围内焊条焊接性能能够达到要 求，并且适用于一般工厂生产设备，适用广泛。药皮占焊条总重量的比值一般由焊条的直径 决定，本发明中优选的范围在35~37%，焊条的性能更优。
[0022] 优选地，所述稀土氧化物为氧化钇（Y203)。与其他原料成分配合使用时产品的焊 缝冲击韧性和扩散氢含量都能达到一个最优值。
[0023] 优选地，所述钢芯为H08GX钢丝。H08GX钢丝较H08A等型号的钢丝S和P含量更 低，杂质少纯净度高，从而可以保证焊缝金属杂质含量少，最适用于本发明的药芯组合物。
[0024] 优选地，所述钢芯和药皮以钠水玻璃作为粘结剂粘结。
[0025] 优选地，焊条的熔敷金属化学成分按重量百分比计，C0. 063~0. 069 %，MnO. 78~ 0? 89 %，SiO. 19 ~0? 28 %，CuO. 33 ~0? 51 %，Sb0.0 79 ~0? 082 %，CrO. 89 ~0? 99， S0. 0019~0. 0025,0. 015~0. 016%，其余为Fe。熔敷金属的化学成分对产品性能会产生 较大的影响，主要体现在扩散氢含量较低，冲击韧性较高，耐腐蚀性能较好等方面。上述熔 敷金属化学成分百分比范围就能够达到扩散氢含量较低，冲击韧性较高，耐腐蚀性能较好 的特点。
[0026] 优选地，钢芯为H08GX钢丝，钢芯和药皮以钠水玻璃作为粘结剂粘结，药皮占 焊条总重量的35~40%，药皮原料成分包括：CaC0 333%，CaF229 %，Ti0213%，Si025%， Si-Fe6%，Mn2%，Cr2%，CuO. 8%，SbO. 1%，Na2C03l%，稀土氧化物 2%，铁粉余量。
[0027] 优选地，钢芯为H08GX钢丝，