專利名稱：低合金高強(qiáng)度鋼用超低氫型高效鐵粉焊條的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，一種低合金高強(qiáng)度鋼用超低氫型高效鐵粉焊條。
背景技術(shù)：
高效鐵粉焊條是為了提高焊接效率，縮短焊接時(shí)間和減少焊接費(fèi)用而開發(fā)的一種特種焊條，由于具有良好的焊接工藝性和較高的焊接效率，在大型焊接結(jié)構(gòu)及造船業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
國內(nèi)專利公開號(hào)CN1056454A“高效堿性低氫型鐵粉焊條”適用于合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接領(lǐng)域，是采用藥皮中加入含有硼、鈦的物質(zhì)，抑制先共析鐵素體的析出，從而得到細(xì)小的針狀鐵素體，達(dá)到提高焊縫的韌性的目的。其不足之處由于焊縫中硼的存在，焊縫結(jié)晶時(shí)硼元素容易在晶界或亞晶界偏析，引起焊接缺陷。要想獲得焊縫金屬的高韌性，就得通過藥皮中加入脫氧合金劑控制焊縫金屬中的氧含量，這樣可不向焊縫金屬中加入硼，消除硼偏析所帶來的負(fù)面作用。另外，不同合金鋼的焊接對(duì)焊縫金屬擴(kuò)散氫含量是有一定要求的，尤其是對(duì)于合金含量較高的鋼種的焊接，焊條所帶來的焊縫金屬擴(kuò)散氫含量對(duì)其形成冷裂紋是非常關(guān)鍵的，該焊條的焊縫金屬擴(kuò)散氫含量要求小于6ml/100g，實(shí)際水平在5ml/100g，顯然滿足不了GB/T3965中的超低氫型焊條的要求(要求小于5ml/100g，采用水銀法或色譜法測(cè)試)。
國內(nèi)公開號(hào)CN1055893A“還原鈦鐵礦型高效鐵粉焊條”的藥皮類型，主要適用于普通低碳鋼結(jié)構(gòu)的焊接。
文獻(xiàn)“高效電焊條E5024及E5028使用性能的綜合探討”(《焊接技術(shù)》，1994年第2期)介紹了幾種國內(nèi)外高效鐵粉型焊條，其中列出的酸性鐵粉焊條國內(nèi)、日本、瑞典各一種，列出的堿性低氫型鐵粉焊條國內(nèi)(E5028)、日本(LBI-52H)及瑞典(OKFemax33.48)各一種，但這幾種焊條的熔敷金屬中僅含有C、Mn、Si等主要合金元素，不含有Ni、Cr，對(duì)于海洋船舶及其它海洋結(jié)構(gòu)的焊接后焊接接頭的耐海水腐蝕性能顯然是不匹配的。

發(fā)明內(nèi)容
在背景技術(shù)中介紹的幾種高效鐵粉焊條，均未考慮含Ni、Cr鋼的焊縫金屬的耐蝕性匹配。本發(fā)明的目的在于提供一種焊接工藝性能優(yōu)良、焊縫金屬擴(kuò)散氫含量低、并可用于含Ni、Cr的低合金高強(qiáng)度鋼的平、橫對(duì)接焊和平、橫角、船形焊縫的焊接的低合金高強(qiáng)度鋼用超低氫型高效鐵粉焊條。
本發(fā)明的技術(shù)方案是焊條藥皮主要由以下重量百分含量的組分組成45～56％鐵粉，17～25％CaCO3，8～12％CaF2，5～8.4％Ti-Fe，3～8％長(zhǎng)石，1.8～2.6％Mn粉，2.0～2.8％Ni粉，0.3～0.6％Cr-Fe，0.8～1.2％Na2CO3；將鈉水玻璃作為粘結(jié)劑，焊芯采用H08A或H08E焊絲。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得如下效果本發(fā)明通過優(yōu)化調(diào)整藥皮配方，通過對(duì)焊縫金屬有效脫氧及有效合金化，使得本發(fā)明鐵粉焊條不采用Ti-B系技術(shù)路線，即可得到低溫韌性優(yōu)良的焊縫金屬，并且通過藥皮向焊縫金屬過渡Ni、Cr等合金元素，使焊縫金屬與母材在耐蝕性方面達(dá)到良好匹配。采用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的藥皮成分生產(chǎn)鐵粉焊條時(shí)，焊條的壓涂工藝性好，焊接工藝性優(yōu)良，電弧穩(wěn)定，飛濺少，焊道平滑，熔池清晰易控制，焊道成形美觀，焊接熔敷效率高、可達(dá)到140％，低溫韌性好，焊接熔敷金屬在-40℃AKv時(shí)達(dá)到80～150J，熔敷金屬強(qiáng)度與11NiCrMoV鋼板達(dá)到良好匹配，焊縫金屬擴(kuò)散氫含量低于5ml/100g，焊縫金屬屈服強(qiáng)度大于440MPa，接頭焊縫金屬與11NiCrMoV鋼板的腐蝕電位匹配良好，具有良好的耐海水腐蝕性能。
本焊條藥皮采用CaO-CaF2-SiO2渣系，以鐵粉作為主要組分，輔以造渣造氣劑和滲合金劑。下面對(duì)藥皮配方中主要成分的作用效果和限制因素作簡(jiǎn)要概述鐵粉作為制造鐵粉焊條的關(guān)鍵性材料，其含量和質(zhì)量決定了焊條的熔敷效率、熔敷金屬性能以及壓涂工藝性等，對(duì)焊條的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)具有重要的影響作用。藥皮中添加鐵粉一方面可以提高焊條的熔敷效率，提高焊接時(shí)電弧的穩(wěn)定性，減少飛濺，改善焊縫成型和脫渣性能，另一方面還能使焊縫金屬晶粒度變細(xì)，有利于提高焊縫金屬的強(qiáng)度和韌性。綜合考慮鐵粉顆粒度、形狀、松裝體積質(zhì)量對(duì)焊條性能尤其是壓涂性的影響，確定使用球狀物化鐵粉。經(jīng)過數(shù)輪次的試驗(yàn)配方調(diào)整，為保證焊條熔敷效率和熔敷金屬性能，鐵粉加入量應(yīng)大于45％。
藥皮成分中的大理石在焊接時(shí)分解為CaO和CO2，CaO具有穩(wěn)弧作用，是較強(qiáng)的堿性氧化物，對(duì)S、P的結(jié)合能力較強(qiáng)，可以降低焊縫金屬中的S、P含量；CO2的作用在于降低電弧氣氛中的氫分壓，而且隔絕空氣對(duì)電弧氣氛的侵入，從而降低焊縫金屬擴(kuò)散氫含量，同時(shí)CO2能產(chǎn)生較大的電弧吹力，穩(wěn)定電弧。但如果加入量過多造成分解不完全，會(huì)嚴(yán)重影響焊接時(shí)的工藝性能，本焊條中大理石的用量為17～25％。
長(zhǎng)石的主要成分為SiO2、Al2O3、K2O+Na2O，純堿的主要成分為Na2CO3，這兩種原材料中的K2O和Na2O可以提高電弧電壓，使電弧容易引燃和穩(wěn)定燃燒，還可以稀釋熔渣，降低焊條的熔化溫度。SiO2是重要的造渣成分，含量適中時(shí)焊縫表面光滑，脫渣容易，本焊條使用3～8％的長(zhǎng)石含量。加入微量純堿還可以起到增滑的作用，改善壓涂工藝性。
螢石的主要成分為CaF2，其熔點(diǎn)較低，對(duì)熔渣起稀釋作用，在電弧氣氛中，CaF2與SiO2等發(fā)生反應(yīng)生成SiF4氣體，減少電弧氣氛中的氫分壓，有效地防止氫溶解于金屬中產(chǎn)生氣孔的機(jī)會(huì)，CaF2對(duì)金屬脫S也有積極作用。但由于CaF2會(huì)降低電弧氣氛中的K+、Na+離子濃度，使穩(wěn)弧性能下降，對(duì)焊縫成形不利，在配方設(shè)計(jì)中確定螢石含量為8～12％。
藥皮成分中還含有微量的滲合金及脫氧劑，如微碳鉻鐵、鈦鐵、金屬錳及鎳粉等，這些合金元素對(duì)提高熔敷金屬的強(qiáng)度，增加其塑性、韌性以及降低焊縫金屬的氧、硫、磷含量具有重要作用，還可以增加熔敷效率。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明焊條的成分范圍內(nèi)，配制了三個(gè)實(shí)施例焊條，其具體藥皮成分見表1，本鐵粉焊條生產(chǎn)方法與現(xiàn)有普通焊條生產(chǎn)技術(shù)相同，將配好的藥皮粉料用鈉水玻璃作為粘結(jié)劑，通過干混、濕混、打團(tuán)、壓涂在H08A或H08E焊芯上，經(jīng)過低、高溫烘焙，然后焊接16mm的11NiCrMoV鋼板；在試板焊接過程中，本發(fā)明的焊條焊接工藝性能優(yōu)良，電弧穩(wěn)定、脫渣容易、飛濺小、焊道平滑、熔池清晰易控制、焊道成形美觀、焊接效率高。實(shí)施例焊條的熔敷金屬化學(xué)成分列于表2，熔敷金屬性能見表3，11NiCrMoV鋼板、接頭焊縫金屬自然腐蝕電位見表4。
表1 實(shí)施例焊條藥皮的具體化學(xué)成分(wt％)

表2 實(shí)施例熔敷金屬化學(xué)成分(wt％)

表3 實(shí)施例焊條熔敷金屬性能

注表中擴(kuò)散氫含量測(cè)試方法系采用氣相色譜法。
表4 實(shí)施例焊條接頭焊縫金屬與11NiCrMoV鋼板自然腐蝕電位

權(quán)利要求
1.一種低合金高強(qiáng)度鋼用超低氫型高效鐵粉焊條，其特征在于該鐵粉焊條藥皮主要由以下重量百分含量的組分組成45～56％鐵粉，17～25％CaCO3，8～12％CaF2，5～8.4％Ti-Fe，3～8％長(zhǎng)石，1.8～2.6％Mn粉，2.0～2.8％Ni粉，0.3～0.6％Cr-Fe，0.8～1.2％Na2CO3；將鈉水玻璃作為粘結(jié)劑，焊芯采用H08A或H08E焊絲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低合金高強(qiáng)度鋼用超低氫型高效鐵粉焊條，該鐵粉焊條藥皮主要由以下重量百分含量的組分組成45～56％鐵粉，17～25％CaCO
文檔編號(hào)B23K35/365GK1657224SQ20051001742
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2005年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月16日
發(fā)明者姚潤(rùn)鋼, 孔紅雨, 劉剛, 周浩 申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所