專利名稱：一種交流焊接用鎳基焊條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接材料領(lǐng)域技術(shù)，特別是一種交流焊接用鎳基焊條。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的發(fā)展，9% Ni鋼的應(yīng)用越來越廣泛。9% Ni鋼是低碳馬氏體型低溫鋼， 具有良好的低溫韌性、良好的焊接性能以及其他特殊性能，如作為無磁鋼應(yīng)用在超導(dǎo)工程、 核聚變工程中。目前9XNi鋼主要作為液化天然氣或液氮低溫容器用鋼而被世界各國普遍 采用。 隨著9% Ni鋼的應(yīng)用范圍越來越廣泛，9% Ni鋼的配套焊接材料的需求量越來越
大。9% Ni鋼的配套焊接材料主要有三種 (l)Ni含量約60%以上的Inconel型； (2)Ni含量約40%以上的Fe-Ni型； (3)含Ni量約13%、Cr量16%的奧氏體不銹鋼型。 其中Fe-Ni基型低溫韌性好，線膨脹系數(shù)與9% Ni鋼相近，但成本高，強(qiáng)度特別是 屈服強(qiáng)度偏低；奧氏體不銹鋼型成本低，屈服強(qiáng)度高，但低溫韌性差，線膨脹系數(shù)與9% Ni 鋼有較大差異；Ni基型低溫韌性很好，線膨脹系數(shù)與9% Ni鋼相近，屈服強(qiáng)度高是理想的選 擇。國內(nèi)有幾家知名焊接材料企業(yè)和研究所有9XNi鋼的配套焊條。這些焊條藥皮類型多 選用堿性低氫型藥皮類型，采用直流反接性，選擇合適的大理石和螢石比例，再加入一定量 的穩(wěn)弧劑和改善壓涂性物質(zhì)。該藥皮類型焊條脫渣性好、擴(kuò)散氫含量低，但電弧穩(wěn)定性和熔 渣覆蓋性較差，焊縫成型不佳，焊道較高。由于9%附鋼焊接時易發(fā)生電弧的磁偏吹，9% Ni鋼焊接優(yōu)先選擇交流焊接，而國內(nèi)用于9% Ni鋼焊接的符合GB/T13814-2008 ENil008 可以交流焊接的焊條還很少。本專利所述的GB/T13814-2008 ENil008標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容相當(dāng)于 AWS A5. 11 :2005 ENiMo-8標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種交流焊接用鎳基焊條，其符合GB/ T13814-2008 ENil008，可以交流焊接的9% Ni鋼。本發(fā)明進(jìn)一步所要解決的技術(shù)問題是提 供的交流焊接用鎳基焊條交流焊接時電弧穩(wěn)定、飛濺少、脫渣性好、焊縫成型美觀，焊縫表 面無裂紋、氣孔等焊接缺陷。 為了實現(xiàn)解決上述技術(shù)問題的目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案本發(fā)明的一種交流焊接用鎳基焊條，采用符合GB/T13814-2008對ENil008成分
要求的高鎳合金焊絲作為焊芯，特征在于焊條藥皮的組分及其質(zhì)量含量為大理石40 50%、鈦酸鉀2 5%、螢石20 28%、氟化鋇2 7%、膨潤土 1. 5 3%、鋯英砂1 3%、純堿1 2%、金屬錳1 3%、硅鐵3 7%、鋁鎂合金1 3%、碳酸鋇7 10%，
所述的硅鐵中Si :43. 0 47. 0X，鋁鎂合金中A147 53X。
本發(fā)明的一種交流焊接用鎳基焊條，其優(yōu)選的技術(shù)方案可以為所述的藥皮組分及其質(zhì)量含量為大理石40 50%、鈦酸鉀3 4%、螢石23 25%、氟化鋇4 5%、 膨潤土 2. 2 2. 5 % 、鋯英砂2 2. 5 % 、純堿1 2 % 、金屬錳1 3 % 、硅鐵3 7 % 、
鋁鎂合金2. 2-2. 5%、碳酸鋇:8-10% 。
本發(fā)明的一種交流焊接用鎳基焊條，其進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案為所述的藥皮組
分的技術(shù)要求為鋯英砂Zr02 > 60. 0%，Si02《32. 0% ， S《0. 050% ，P《0. 22% ， 100% 過目數(shù)顆粒度為80 ;硅鐵Si :43. 0 47. 0 % ， C《0. 20 % ， S《0. 02%， P《0. 04%， 100%過目數(shù)顆粒度為40 ;純堿Na2C03 > 98. 0%， 100%過目數(shù)顆粒度為200 ;膨潤土 屬 于鋰基膨潤土， Si02 > 60.0%， A1203 > 10. 0%， S《0. 03%， P《0. 03%，100%過目數(shù)顆 粒度為60 ;大理石CaC03 > 95%， S《0. 03%， P《0. 03% ， 100%過目數(shù)顆粒度為40 ;螢 石CaF2 > 95%， S《0. 03%， P《0. 03% ， 100%過目數(shù)顆粒度為60 ;金屬錳Mn > 98%， C《0. 08%，S《0. 10%，P《0. 010%， 100%過目數(shù)顆粒度為50 ;鋁鎂合金A147 53%， Mg > 47 % ， Al+Mg > 97. 5 % ， 100 %過目數(shù)顆粒度為40 ;碳酸鋇BaC03 > 99 % ， S《0. 03 % ， P《0. 03 % ， 100 %過目數(shù)顆粒度為80 ;氟化鋇BaF > 94 % ， S《0. 03 % ， P《0. 03 % ， 100 % 過目數(shù)顆粒度為80 ;鈦酸鉀:Ti02 > 60. 0%，K20 > 28. 0%，S《0. 05%，P《0. 05%， 100% 過目數(shù)顆粒度為40。 本發(fā)明的一種交流焊接用鎳基焊條，其優(yōu)選的技術(shù)方案還可以為所述的焊芯為 70Ni-18Mo-Cr-W系的哈斯特洛依合金。 本發(fā)明的一種交流焊接用鎳基焊條，其制造方法為將上述藥皮原材料混合均勻 后，加入占固體組分質(zhì)量23-28%的2(TC條件下43 48Be的鉀鈉水玻璃進(jìn)行濕混，采用常 規(guī)工藝在油壓式焊條生產(chǎn)設(shè)備上進(jìn)行焊條制備。所述的水玻璃組分含量為Si02 > 29%， 叫> 10. 5， Na02 > 2. 5，模數(shù)為2. 8 3. 0M。 鎳基合金的熔點較鐵基合金的熔點高，采用普通渣系藥皮配方試制的焊條往往出 現(xiàn)熔渣覆蓋不完全、粘渣嚴(yán)重、電弧穩(wěn)定性差等缺點。本焊條藥皮中各成分的主要作用簡述 如下 大理石大理石的主要作用是造渣、造氣，能夠調(diào)節(jié)熔渣的熔點、粘度、表面張力和 界面張力。因而將藥皮中大理石含量控制在40 50%。 螢石適量的螢石可以降低液態(tài)金屬的表面張力，提高其流動性，使得焊縫成型美 觀，降低焊縫氣孔敏感性，并能夠降低熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量。大理石和螢石的適當(dāng)比例是 本發(fā)明的關(guān)鍵，研究表明以大理石為主的碳酸鹽和以螢石為主的氟化物比例控制在1.8 2. 1之間電弧穩(wěn)定性及熔渣的覆蓋較好。比例小于1. 8或大于2. 1均使得電弧穩(wěn)定性及熔 渣的覆蓋變差。 鈦酸鉀主要作用為改善焊條的交流焊接工藝性能，還對改善焊條的壓涂性能和 穩(wěn)定焊接電弧有益。鈦酸鉀含量超過5%時，焊接飛濺增大、藥皮吸潮性增加，鈦酸鉀含量 低于2%時，改善焊條的交流焊接工藝性能作用不明顯，因而限制藥皮中鈦酸鉀含量為2 5%。 氟化鋇主要作用是替代部分的螢石，在實現(xiàn)氟化物在焊條藥皮中的作用；同時 比螢石對電弧穩(wěn)定性的不良影響要小得多。當(dāng)氟化鋇含量低于2%時，作用不明顯，氟化鋇
含量高于7%時，增加焊條成本較多。
膨潤土 主要是造渣劑，并與其它粉料配合可改善脫渣性，當(dāng)含量低于1. 5%時作用不明顯，而高于3%時會導(dǎo)致渣變稀。 鋯英砂主要是造渣劑，并與其它粉料配合可改善脫渣性。提高熔渣熔點，改善熔 渣覆蓋性和脫渣性。當(dāng)鋯英砂含量低于1%時，熔渣的脫渣性不好。鋯英砂含量過高時，增 加焊條成本。 碳酸鋇本發(fā)明的關(guān)鍵之一是用碳酸鋇部分取代大理石，不但可以實現(xiàn)大理石在 焊條藥皮中的作用還可以進(jìn)一步改善焊接電弧的穩(wěn)定性以及熔渣的覆蓋性。含量低于7% 作用不明顯，高于10%會導(dǎo)致工藝性能惡化。 金屬錳的加入可以起到脫硫脫氧的作用，還可以向焊縫中過渡Mn元素，提高焊縫 的強(qiáng)度。根據(jù)熔敷金屬成分要求，限制藥皮中金屬錳在1 3%。 硅鐵加入主要起到脫氧的作用。其脫氧產(chǎn)物也參與造渣，加入量低于3%時，脫氧 不充分，加入量高于7%時，可能增加焊縫中Si含量。因而控制硅鐵加入量為3 7%。
鋁鎂合金的加入主要起到脫氧的作用，同時會改善焊條的交流焊接性能，其脫氧 產(chǎn)物也參與造渣。大量試驗確定鋁鎂合金的含量在1 3%較為合適。
加入純堿為了改善焊條的壓涂性，純堿加入量1 2% 。 這些技術(shù)方案，包括改進(jìn)的技術(shù)方案以及進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案也可以互相組合 或者結(jié)合，從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。 本專利的一種交流焊接用鎳基焊條，其藥皮符合GB/T13814-2008ENi1008中可以 交流焊接的9% Ni鋼用鎳基焊條藥皮要求，焊條交流焊接時電弧穩(wěn)定、飛濺極少、脫渣性 好、焊縫成型美觀，焊縫表面無裂紋、氣孔等焊接缺陷；其熔敷金屬成分為70Ni-18Mo-Cr-W 系的哈斯特洛依合金，在高鎳焊條中，該合金的抗裂性能特別好，具有和自動焊的焊縫金 屬相類似的成分，可用于自動焊中的點固焊和補(bǔ)焊等場合。所述的哈斯特洛依合金即為 Hastelloy合金。 通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果本發(fā)明焊條生產(chǎn)工藝性能 優(yōu)良，焊條表面光滑、成品率高、偏心穩(wěn)定；交流焊接時電弧穩(wěn)定、基本無飛濺，脫渣性良好， 焊條操作性能優(yōu)異；焊縫成型美觀，焊道高度適中，焊縫浸潤角適中；熔敷金屬強(qiáng)度、塑性 適中，抗熱裂紋性能優(yōu)良。
具體實施方式

實施例1 本發(fā)明焊條采用的藥皮以碳酸鹽、氟化物與合金為主，同時添加少量的硅酸鹽與 改善壓途物質(zhì)。各組分及其質(zhì)量份數(shù)如下大理石40、鈦酸鉀5、螢石28、氟化鋇2、膨潤 土 3、鋯英砂1、純堿2、金屬錳1、硅鐵7、鋁鎂合金1、碳酸鋇10。 熔敷金屬成分為:C :0.034%， S :0.004%， P :0.01%， Si :0. 03 % ， Mn : 1 % ， Fe : 7. 8%， W :2. 7%， Mo :18. 8%，余量為Ni。 將上述藥皮原材料混合均勻后，加入占固體組分質(zhì)量含量23_28%的2(TC條件下 43 48Be的鉀鈉水玻璃進(jìn)行濕混，采用符合GB/T13814-2008對ENil008成分要求的高鎳 合金焊絲作為焊芯，采用常規(guī)工藝在油壓式焊條生產(chǎn)設(shè)備上進(jìn)行焊條制備。 實施例2 其他與實施例1相同，但是藥皮質(zhì)量份數(shù)組成如下大理石46、鈦酸鉀3、螢石23、氟化鋇5、膨潤土 2、鋯英砂2、純堿1. 5、金屬錳1. 5、硅鐵4、鋁鎂合金4、碳酸鋇8。
實施例3 其他與實施例1相同，但是藥皮質(zhì)量份數(shù)組成如下大理石50、鈦酸鉀2、螢石 20、氟化鋇7、膨潤土 1. 5、鋯英砂3、純堿1、金屬錳3、硅鐵3、鋁鎂合金2. 5、碳酸鋇7。
實施例1-3的焊條交流焊接時電弧穩(wěn)定、基本無飛濺，脫渣性良好，焊條操作性能 優(yōu)異；焊縫成型美觀，焊道高度適中。熔敷金屬力學(xué)性能為:RP0.2 :515Mpa， Rm :765Mpa， A : 37.5%， Z:41.5%， -196°CTAKV :102J。國外的ENil008焊條為交流焊接但其熔渣的覆蓋 性不佳、價格很高；國外僅日本神鋼提供了例值其_1961:沖擊值為83J而本實施例_196°C 沖擊值平均值達(dá)到102J高出其22X。
權(quán)利要求
一種交流焊接用鎳基焊條，采用符合GB/T13814-2008對ENi1008成分要求的高鎳合金焊絲作為焊芯，其特征在于焊條藥皮的組分及其質(zhì)量含量為大理石40～50％、鈦酸鉀2～5％、螢石20～28％、氟化鋇2～7％、膨潤土1.5～3％、鋯英砂1～3％、純堿1～2％、金屬錳1～3％、硅鐵3～7％、鋁鎂合金1～3％、碳酸鋇7～10％，所述的硅鐵中Si43.0～47.0％，鋁鎂合金中Al47～53％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種交流焊接用鎳基焊條，其特征在于所述的藥皮的組分及 其質(zhì)量含量為大理石40 50%、鈦酸鉀3 4%、螢石23 25%、氟化鋇4 5%、膨 潤土 2. 2 2. 5%、鋯英砂2 2. 5%、純堿1 2%、金屬錳1 3%、硅鐵3 7%、鋁鎂合金2. 2-2. 5%、碳酸鋇:8-10% 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種交流焊接用鎳基焊條，其特征在于所述的藥皮組分的技術(shù)要求為鋯英砂:Zr02 > 60. 0%，Si02《32. 0%，S《0. 050%，P《0. 22%， 100%過目數(shù) 顆粒度為80 ;硅鐵Si :43.0 47.0%，C《0. 20%， S《0. 02%，P《0. 04%，100%過目數(shù)顆粒度為40 ;純堿^￡120)3^98.0%，100%過目數(shù)顆粒度為200 ;膨潤土 屬于鋰基膨潤土，Si02 > 60. 0%， A1203 > 10. 0%， S《0. 03%， P《0. 03%， 100%過目數(shù)顆粒度為60 ;大理 石CaC03 > 95%，S《0. 03%，P《0. 03%， 100%過目數(shù)顆粒度為40 ;螢石CaF2 > 95%， S《0. 03%， P《0. 03%，100%過目數(shù)顆粒度為60 ;金屬錳Mn > 98 %， C《0. 08 %， S《0. 10%， P《0. 010%，100%過目數(shù)顆粒度為50 ;鋁鎂合金A147 53%， Mg > 47%， Al+Mg > 97. 5 % ， 100 %過目數(shù)顆粒度為40 ;碳酸鋇BaC03 > 99 % ， S《0. 03 % ， P《0. 03 % ， 100%過目數(shù)顆粒度為80 ;氟化鋇BaF > 94% ， S《0. 03% ，P《0. 03% ， 100%過目數(shù)顆粒 度為80 ;鈦酸鉀Ti02 > 60. 0%， K20 > 28. 0%， S《0. 05%， P《0. 05%， 100%過目數(shù)顆 粒度為40。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種交流焊接用鎳基焊條，其特征在于所述的焊芯為 70Ni-18Mo-Cr-W系的哈斯特洛依合金。
全文摘要
本發(fā)涉及一種焊接材料領(lǐng)域技術(shù)，特別是一種交流焊接用鎳基焊條，焊條采用符合GB/T13814-2008對ENi1008成分要求的高鎳合金焊絲作為焊芯，藥皮組分為大理石40～50％、鈦酸鉀2～5％、螢石20～28％、氟化鋇2～7％、膨潤土1.5～3％、鋯英砂1～3％、純堿1～2％、金屬錳1～3％、含Si43.0～47.0％的硅鐵3～7％、含Al47～53％的鎂合金1～3％、碳酸鋇7～10％。本發(fā)明焊條焊接時電弧穩(wěn)定、基本無飛濺，脫渣性良好，焊條操作性能優(yōu)異；焊縫成型美觀，焊縫浸潤角適中。
文檔編號B23K35/36GK101745758SQ20091022758
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者劉鵬飛, 吳倫發(fā), 張曉 , 黃連濤 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所