一種低氫型超臨界鐵素體耐熱鋼焊條的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于焊接材料【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種低氫型超臨界鐵素體耐熱鋼焊條，其中所述藥皮包含的原料以及各原料的質(zhì)量百分比如下：大理石15-20％；螢石30～50％；98°金紅石3～5％；硅微粉3～5％；45#霧化硅鐵7～10％；海藻0.5～1％；電解錳5～10％；石墨0.2～0.4％；稀土氧化物0.3～1％；余量為鐵粉。本發(fā)明中，焊條藥皮中的大理石與螢石比例約為1:2，降低了焊縫的擴(kuò)散氫含量，改善了焊條工藝性能，另外對(duì)焊芯成分微合金化，采用焊芯過渡合金成分，獲得了優(yōu)良的力學(xué)性能，經(jīng)驗(yàn)證，本焊條電弧穩(wěn)定性好，同時(shí)沖擊韌性好、抗裂性能優(yōu)良、擴(kuò)散氫達(dá)到超低氫水平、焊接工藝好，適用于T/P91鋼全位置的焊接。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種低氫型超臨界鐵素體耐熱鋼焊條。 一種低氫型超臨界鐵素體耐熱鋼焊條

【背景技術(shù)】
[0002] T/P91鋼是在傳統(tǒng)的9CrlMo鋼的基礎(chǔ)上加入了少量的鈮、釩及氮微合金化后得到 的新型鋼種。這樣的成分提供了優(yōu)良的長期高溫蠕變強(qiáng)度。T/P91鋼廣泛應(yīng)用于燃煤和電 站的鍋爐汽包、蒸汽管道及汽輪機(jī)箱體等主要結(jié)構(gòu)的建造，同時(shí)也可應(yīng)用于石化工業(yè)的冶 煉設(shè)備和煤的液化、氣化設(shè)備上。
[0003] 但在耐熱鋼領(lǐng)域，配套的T/P91鋼焊條工藝性能與力學(xué)性能不理想，存在擴(kuò)散氫 高、抗裂性差，沖擊韌性不理想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種低氫型超臨界鐵素體耐熱鋼焊條，旨 在解決現(xiàn)有焊接T/P91鋼的焊條工藝性能與力學(xué)性能不理想、擴(kuò)散氫高、抗裂性差、沖擊韌 性不理想的技術(shù)問題。
[0005] 所述低氫型超臨界鐵素體耐熱鋼焊條包括焊芯以及包裹于所述焊芯表面的藥皮， 其中，所述藥皮包含的原料以及各原料的質(zhì)量百分比如下：
[0006] 大理石 15-20%; 螢石 30?50%; 98。金紅石 3?5%; 硅微粉 3-5%; 45#霧化硅鐵 7?10%;
[0007] 海藻 0.5?1%; 電解錳 5?10%; 石墨 0.2?0.4%, 稀土氧化物 0.3?丨％; 余量為鐵粉。
[0008] 進(jìn)一步的，所述焊芯中包含的元素以及各元素質(zhì)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%; 余量為Fe。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明中，焊條藥皮中的大理石與螢石比例約為1:2,降低 了焊縫的擴(kuò)散氫含量，改善了焊條的工藝性能，可全位置焊接，另外對(duì)于焊芯部分，對(duì)焊芯 成分微合金化，采用焊芯過渡合金成分，獲得了優(yōu)良的力學(xué)性能，經(jīng)驗(yàn)證，本發(fā)明提供的低 氫型超臨界鐵素體耐熱鋼焊條，具有電弧穩(wěn)定性好，同時(shí)沖擊韌性好、抗裂性能優(yōu)良、擴(kuò)散 氫達(dá)到超低氫水平、焊接工藝好，適用于T/P91鋼全位置的焊接。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種低氫型超臨界鐵素體耐熱鋼焊條，包括焊芯以及包裹于 所述焊芯表面的藥皮，其中，所述藥皮包含的原料以及各原料的質(zhì)量百分比如下：
[0013] 大理石 15-20%; 螢石 30?50%; 98°金紅石 3?5%; 硅微粉 3-5%; 45#霧化硅鐵 7?10%; 海藻 0.5?丨％; 電解錳 5?10%; 石墨 0.2?0.4%; 稀土氧化物 0.3?丨％; 余量為鐵粉。
[0014] 上述原料中：大理石主要成分為CaC03，高溫下分解為CaO, C02，主要起造渣、造氣 作用，保護(hù)熔池金屬不被氧化，常規(guī)堿性焊條加入量為40%左右，本實(shí)施例中用于控制擴(kuò)散 氫含量，加入量控制為15-20%。
[0015] 螢石主要成分CaF2，起到造渣、改善熔渣流動(dòng)性、去氫作用，本實(shí)施例中通過加入 大量的螢石，起到降低擴(kuò)散氫作用，同時(shí)與大理石相配合，降低了焊縫擴(kuò)散氫的同時(shí)，保證 了焊條具有良好的焊接工藝，加入量控制為30?50%。
[0016] 金紅石主要成分為Ti02，起到穩(wěn)定電弧、改善脫渣性、鎮(zhèn)定熔池的作用，加入量過 多，對(duì)焊縫力學(xué)性能有影響，同時(shí)金紅石是一種礦產(chǎn)資源，價(jià)格較貴，考慮資源及成本，不宜 加入過多。本實(shí)施例采用98°金紅石，加入量控制在3?5%。
[0017] 硅微粉主要成分為Si02，主要起改善熔渣流動(dòng)性的作用，加入量過多會(huì)導(dǎo)致脫渣 困難，加入量控制為3?5%。
[0018] 45#霧化硅鐵中的Si是重要脫氧劑，焊條藥皮中含有一定量的Si能降低焊縫金屬 的氧含量，提高低溫沖擊韌性，調(diào)節(jié)鐵水的流動(dòng)性，加入量過少，起不到脫氧的作用，加入量 過多，導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度偏高，脫氧過剩則產(chǎn)生氣孔。因此加入量控制在7?10%。
[0019] 電解錳中的Μη是主要脫氧劑，可以降低焊縫金屬的含氧量，增加焊縫金屬強(qiáng)度 和抗裂性，提高低溫沖擊韌性，調(diào)節(jié)鐵水流動(dòng)性，與硅鐵同理，因此本實(shí)施例中含量限定在 5 ?10%。
[0020] 石墨主要成分為C，可改善焊條電弧穩(wěn)定性，加入量過多易造成焊條電弧漂移，因 此加入量控制在〇. 2?0. 4%。
[0021] 海藻在焊條制造中主要起改善粉料壓涂流動(dòng)性及塑性，加入量過多會(huì)導(dǎo)致粉料過 快變干，影響壓涂，因此加入量控制在〇. 5?1 %。
[0022] 稀土氧化物為細(xì)化晶粒，用于去除晶界中的雜質(zhì)，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質(zhì)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] 余量為Fe。
[0026] 上述元素中，Cr有提高強(qiáng)度和淬透性的作用，可以提高焊縫耐腐蝕和高溫強(qiáng)度的 能力，但降低焊縫金屬低溫沖擊韌性。焊芯中含量控制在10?13%。
[0027] Ni是焊縫金屬中重要的合金元素，能提高焊縫金屬的低溫韌性，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫 度，但鎳含量過高則會(huì)增大熱裂敏感性。焊芯中含量控制< 1.0%。
[0028] Mo是提高熱強(qiáng)性的最重要的合金元素之一，耐熱鋼中一般都含有Mo，Mo溶于鐵素 體，能顯著提高鐵素體的再結(jié)晶溫度，從而提高蠕變強(qiáng)度。同時(shí)，能以細(xì)小的碳化物的形式 產(chǎn)生彌散強(qiáng)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%，此時(shí)焊縫金屬具有優(yōu)良的高溫蠕變性能和理想的 常溫性能。
[0030] 通過加入少量V、N、Cu進(jìn)行微合金化處理，保證最佳的焊縫金屬蠕變性能。
[0031] Fe能改善電弧狀態(tài)，可以調(diào)節(jié)鐵水熔點(diǎn)和粘度，剩余為鐵。
[0032] 本實(shí)施例選取方案中，藥皮中的大理石與螢石比例約為1:2,降低了焊縫的擴(kuò)散氫 含量，改善了焊條的工藝性能，可全位置焊接；另外，對(duì)焊芯成分微合金化，可以獲得優(yōu)良的 力學(xué)性能。實(shí)際生產(chǎn)制造過程中，藥皮和焊芯不可避免的會(huì)引入少量雜質(zhì)，如S、P等，S、P等 雜質(zhì)元素會(huì)增加焊縫的裂紋，降低焊縫低溫沖擊韌性，必需進(jìn)行嚴(yán)格的控制。焊芯和藥皮中 S、P等雜質(zhì)元素在滿足材料標(biāo)準(zhǔn)的情況下，盡可能控制到最低。本實(shí)施例嚴(yán)格控制原材料中 的S、P及其他雜質(zhì)元素含量，不超過0. 005%，這樣可以減少焊縫裂紋。通過采用Mn - Si聯(lián) 合脫氧的方式，盡量減少焊縫中的氧含量，采用該渣系，焊縫金屬力學(xué)性能穩(wěn)定、抗裂性好， 生產(chǎn)過程中采取相應(yīng)措施，進(jìn)一步控制擴(kuò)散氫含量。
[0033] 本發(fā)明實(shí)施例中焊條的藥皮、焊芯成分可在上述限定范圍中任意選取，下面列舉
【權(quán)利要求】
1. 一種低氫型超臨界鐵素體耐熱鋼焊條，包括焊芯以及包裹于所述焊芯表面的藥皮， 其特征在于，所述藥皮包含的原料以及各原料的質(zhì)量百分比如下： 大理石 15-20%; 螢石 30?50%; 98。金紅石 3?5%; 硅微粉 3?5%; 45#霧化硅鐵 7?10%; 海藻 0.5?1 %; 電解錳 5?丨0%; 石墨 0.2?0.4%， 稀土氧化物 0.3?丨％; 余量為鐵粉。
2. 如權(quán)利要求1所述低氫型超臨界鐵素體耐熱鋼焊條，其特征在于，所述大理石與螢 石的質(zhì)量比為1 :2。
3. 如權(quán)利要求2所述低氫型超臨界鐵素體耐熱鋼焊條，其特征在于，所述藥皮包含的 原料以及各原料的質(zhì)量百分比如下： 大理石 20%; 螢石 40%; 98°金紅石 5%; 硅微粉 5%; 45#霧化硅鐵 10%; 海藻 1%; 電解錳 10%, 石墨 0.4%; 稀土氧化物 0.5%; 余量為鐵粉。
4. 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述低氫型超臨界鐵素體耐熱鋼焊條，其特征在于，所述焊 芯中包含的元素以及各元素質(zhì)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%; 余量為Fe。
5. 如權(quán)利要求4所述低氫型超臨界鐵素 體耐熱鋼焊條，其特征在于，所述焊芯中包含 的元素以及各元素質(zhì)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%; 余量為Fe。
6. 如權(quán)利要求5所述低氫型超臨界鐵素 體耐熱鋼焊條，其特征在于，所述藥皮和焊芯
【文檔編號(hào)】B23K35/368GK104117788SQ201410382625
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】田海成, 劉玉雙, 韓海峰, 李磊, 張亞平 申請(qǐng)人:武漢鐵錨焊接材料股份有限公司