一種水電站引水壓力鋼管焊接的超低氫高韌性焊條的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水電站引水壓力鋼管焊接的超低氫高韌性焊條，其藥皮包括以下組分，各組分及各組分的質(zhì)量百分比分別為：大理石40-50％，白云石2-4％，螢石18-30％，石英2-6％，脫水長石1-3％，鋯英砂1-3％，鈦酸鉀2-4％，霧化硅鐵3-6％，電解錳4-8％，鈦鐵7-12％，輕稀土硅鐵1-3％，鉬鐵0.5-1.0％，鎳粉2-4％，氟化稀土0.5-1.0％。按上述配比混配成焊條藥皮，配加鉀鈉混合水玻璃，經(jīng)焊條壓涂機涂覆于H04E焊芯，再烘干定型制成電焊條，其熔敷金屬擴散氫含量為1.8ml/100g，-20℃低溫沖擊韌性穩(wěn)定在160-180J，能滿足610MPa級水電站引水壓力鋼管的焊接要求。
【專利說明】一種水電站引水壓力鋼管焊接的超低氫高韌性焊條
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水電站引水壓力鋼管焊接的超低氫高韌性焊條，屬于焊接材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水電站引水壓力鋼管焊接是水電站金屬結(jié)構(gòu)制作安裝的最重要環(huán)節(jié)。鋼管母材一般采用抗拉強度6IOMPa級的低合金高強度調(diào)質(zhì)鋼板SUMIPEN610F和NK-HITEN610U2，它們分別由日本的住友公司和NKK公司制造。該類鋼合金元素含量設(shè)計非常合理，含C量及S、P雜質(zhì)含量非常低，組織十分穩(wěn)定，以其良好的綜合力學(xué)性能和工藝性能贏得了國內(nèi)水電站壓力鋼管的大部分市場。如三峽水利樞紐工程的26臺發(fā)電機組，每臺機組均采用單機單管供水，為機組供水的引水壓力鋼管內(nèi)徑12.4m，是目前世界上設(shè)計的管徑最大的引水壓力鋼管，均是采用上述日本進口鋼板，配套的焊接材料在關(guān)鍵的焊接位置均采用日本神鋼LB-62及LB-62UL焊條。
[0003]近年來國產(chǎn)07MnCrMoVR(武鋼WDL610D)鋼也開始投入水電站應(yīng)用，如金沙江向家壩水電站右岸引水壓力鋼管。國產(chǎn)07MnCrMoVR鋼屬于成分和性能與上述日本鋼板接近的6IOMPa級低焊接裂紋敏感性低合金高強鋼，屈服強度為490MPa，抗拉強度為610_740MPa。按照DL/T5017-93《水利水電工程壓力鋼管制造安裝驗收規(guī)范》，為滿足水電站大型及超大型壓力鋼管焊接的高標準質(zhì)量要求，研制能與進口及國產(chǎn)610MPa級低焊接裂紋敏感性低合金高強鋼配套的，性能達到日本神鋼同類LB-62及LB-62UL焊條的國產(chǎn)焊接材料，具有重要的現(xiàn)實意義和顯著的經(jīng)濟效益。
[0004]然而現(xiàn)有技術(shù)中用于水電站引水壓力鋼管焊接的焊條，往往存在以下缺陷:焊接時容易造成飛濺，不易脫渣，含氫量尚需進一步降低；熔敷金屬中的夾雜物較多，無法使-20°C低溫沖擊韌性穩(wěn)定；焊條的藥皮吸潮性能有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種水電站引水壓力鋼管焊接的超低氫高韌性焊條，保證良好的焊接工藝性能，熔池流動性好，飛濺小，電弧穩(wěn)定性好，熔渣覆蓋均勻，焊縫成形美觀，脫渣容易；研制焊條的熔敷金屬擴散氫含量為1.8ml/100g(水銀法)，符合超低氫標準要求；研制焊條的熔敷金屬_20°C低溫沖擊韌性一般穩(wěn)定在160-180J，能滿足610MPa級水電站引水壓力鋼管的焊接要求。
[0006]本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]本發(fā)明提供了一種水電站引水壓力鋼管焊接的超低氫高韌性焊條，該焊條的藥皮包括以下組分，各組分及各組分的質(zhì)量百分比分別為:大理石40-50%，白云石2-4%，螢石18-30 %，石英2-6 %，脫水長石1-3 %，鋯英砂1-3 %，鈦酸鉀2_4 %，霧化硅鐵3_6 %，電解錳4-8 %，鈦鐵 7-12 %，輕稀土硅鐵 1-3 %，鑰鐵 0.5-1.0 %，鎳粉 2_4 %，氟化稀土 0.5-1.0 %。
[0008]所述的脫水長石在配料前經(jīng)過850_950°C高溫烘焙處理。[0009]按上述配比混配成焊條外皮藥料，配加鉀鈉混合水玻璃經(jīng)焊條壓涂機涂覆在H04E專用優(yōu)質(zhì)低碳低硫鋼焊芯，再經(jīng)烘干機烘干定型制成直徑2.5mm、3.2mm、4.0mm、5.0mm等各型規(guī)格的電焊條。所述的混合水玻璃鉀鈉比為3:7，模數(shù)為M3.3，波美度為40Be。所述的H04E 焊芯要求 C〈0.03%, S<0.01
[0010]本發(fā)明基于其技術(shù)方案的有益效果是:
[0011](I)本發(fā)明選用了 CaO-MgO-CaF2-SiO2組成的堿性低氫型渣系作為研制焊條的藥皮類型，并采取了限制焊縫金屬中擴散氫含量的有效措施，使其控制在5ml/100g (水銀法)以內(nèi)的超低氫范圍，解決進口 SUMIPEN610F和NK-HITEN610U2鋼及國產(chǎn)07MnCrMoVR(武鋼WDL610D)鋼配套超低氫高韌性焊條的配方問題；
[0012](2)本發(fā)明加入多種氟化物，從而提高了去氫能力；
[0013](3)本發(fā)明加入不同分解溫度的多種碳酸鹽，其中大理石中CaCO3分解溫度為800°C?900°C，白云石中MgCO3的分解溫度為500°C?650°C，這些碳酸鹽都是先分解后熔化，綜合加入碳酸鹽有利于均衡提高電弧氣氛的CO2分壓，能夠降低氫分壓；
[0014](4)本發(fā)明加入微量稀土等表面活性元素，通過改變液態(tài)金屬表面性質(zhì)而減少液態(tài)金屬對氫的吸附，從而使溶入金屬中的氫量大為減少，降低了熔敷金屬的擴散氫含量；
[0015](5)本發(fā)明提高碳酸鹽的配比，從而提高電弧氣氛中CO2分壓；并且提高熔渣的堿度，從而減少熔敷金屬中的氧、氫、氮、硫、磷含量和夾雜物，提高了焊接冶金過程的精煉作用；
[0016](6)本發(fā)明采用電解錳、霧化硅鐵、輕稀土硅鐵、鎳粉、鈦鐵、鑰鐵等多種鐵合金加入的方式，組成Mn-S1-N1-Mo-Re微合金體系，既能保證熔敷金屬的抗拉強度，又能提高熔敷金屬金相組織中的針狀鐵素體含量，提高熔敷金屬低溫沖擊韌性；本發(fā)明中稀土采用了稀土硅鐵合金和氟化稀土復(fù)合加入的形式，配合強還原性電弧氣氛，有利于微量稀土元素的過渡；在熔敷金屬中加入稀土元素，可明顯降低焊縫金屬的硫含量，明顯改善焊縫的夾雜物形態(tài)，使夾雜物呈細小球狀、彌散分布；對焊縫金屬起到明顯的凈化作用和變質(zhì)作用，有利于改善焊縫的低溫沖擊韌性；
[0017](7)本發(fā)明中鈦酸鉀(K2Ti03)在焊接電弧高溫下分解出電離勢很小的鉀離子，使電弧穩(wěn)定；鈦酸鉀為白色有滑性和粘性的物質(zhì)，在配方中除起穩(wěn)弧作用外，也起鈦白粉的粘結(jié)與造渣作用；鈦酸鉀的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在焊條高溫烘焙時不會分解，不會影響焊條藥皮的吸潮性能。
[0018](8)本發(fā)明中石英和脫水長石的加入主要是為了調(diào)節(jié)熔渣的流動性，改善立焊焊接工藝性能；
[0019](9)本發(fā)明中鋯英砂的加入有利于提高脫渣性能。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明提供了一種水電站引水壓力鋼管焊接的超低氫高韌性焊條，該焊條的藥皮包括以下組分，各組分及各組分的質(zhì)量百分比分別為:大理石40-50%，白云石2-4%，螢石18-30 %，石英2-6 %，脫水長石1-3 %，鋯英砂1-3 %，鈦酸鉀2_4 %，霧化硅鐵3_6 %，電解錳4-8%，鈦鐵 7-12%，輕稀土硅鐵 1-3%，鑰鐵 0.5-1.0%，鎳粉 2_4%，氟化稀土 0.5-1.0%。
[0021]所述的脫水長石在配料前經(jīng)過850-950°C高溫烘焙處理。[0022]按上述配比混配成焊條外皮藥料，配加鉀鈉混合水玻璃經(jīng)焊條壓涂機涂覆在H04E專用優(yōu)質(zhì)低碳低硫鋼焊芯，再經(jīng)烘干機烘干定型制成直徑2.5mm、3.2mm、4.0mm、5.0mm等各型規(guī)格的電焊條。所述的混合水玻璃鉀鈉比為3:7，模數(shù)為M3.3，波美度為40Be。所述的H04E 焊芯要求 C〈0.03%, S<0.01
[0023]下面的實施例給出了藥皮各組分的具體配比。
[0024]實施例1:藥皮中各組分的重量百分比見下表:
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種水電站引水壓力鋼管焊接的超低氫高韌性焊條，其特征在于:該焊條的藥皮包括的組分及各組分的質(zhì)量百分比分別為:大理石40-50%，白云石2-4%，螢石18-30%，石英2-6 %，脫水長石1-3 %，鋯英砂1-3 %，鈦酸鉀2-4 %，霧化硅鐵3_6 %，電解錳4_8 %，鈦鐵7-12 %，輕稀土硅鐵1-3 %，鑰鐵0.5-1.0 %，鎳粉2-4 %，氟化稀土 0.5-1.0 %。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電站引水壓力鋼管焊接的超低氫高韌性焊條，其特征在于:所述的脫水長石在配料前經(jīng)過850-950°C高溫烘焙處理。
【文檔編號】B23K35/365GK103921019SQ201410171411
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】余細華, 孔健 申請人:湖北船王特種焊材有限公司