專利名稱:超低氫型焊條的制作方法
本發(fā)明屬于焊接材料。主要適用于低碳鋼、低合金鋼等重要結(jié)構(gòu)和厚壁壓力容器的焊接。
在低碳鋼和低合金高強(qiáng)度鋼重要結(jié)構(gòu)和厚壁壓力容器的手工焊中，氫是引起或誘發(fā)焊接裂紋的主要因素之一。焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量的多少，對(duì)焊接裂紋的形成起著決定性的作用。降低氫含量，使氫含量達(dá)到不產(chǎn)生裂紋的“安全”范圍內(nèi)，則焊接裂紋就可避免。如對(duì)橫向裂紋敏感的2.25%Cr-1%Mo鋼，只有當(dāng)焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量〔H〕低于3.3毫升/100克(真空熱抽取法測(cè)定)時(shí)，裂紋才不會(huì)產(chǎn)生(《溶接學(xué)會(huì)志》1980，№10);當(dāng)焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量〔H〕≤1.5毫升/100克(本說明書中，凡未加注明的均為甘油法測(cè)氫)時(shí)，該鋼甚至不預(yù)熱，亦可避免裂紋產(chǎn)生(《壓力技術(shù)》1979，№01)。所以，使用擴(kuò)散氫含量〔H〕＜1毫升/100克的超低氫型焊接材料時(shí)，即使不進(jìn)行預(yù)熱及中間退火，也不會(huì)產(chǎn)生裂紋。
焊縫金屬中氫含量的降低還可以大大降低低合金鋼焊接時(shí)的預(yù)熱溫度，甚至可以不預(yù)熱，從而大大改善了勞動(dòng)條件。
目前，國內(nèi)外用于焊接低碳鋼、低合金鋼的低氫型堿性焊條，其焊縫金屬的擴(kuò)散氫含量〔H〕都在2毫升/100克以上，個(gè)別焊條的〔H〕≤2毫升/100克。日本專利昭58-209499介紹了一種低氫型電焊條。其藥皮的主要成分為CaCO3、CaF2、TiO2、SiO2和鐵粉等，但未談及焊縫金屬中擴(kuò)散氫的含量。昭59-153596提供了一種超低氫型電焊條，藥皮的主要成分與昭58-209499相似，它雖然也是外涂藥粉焊條，但其焊芯是管狀焊絲，管狀焊絲內(nèi)的焊劑先經(jīng)1000℃高溫處理，焊劑水分含量極低，容易達(dá)到超低氫效果。但該管狀焊絲藥皮焊條與實(shí)心焊芯藥皮焊條是兩種不同類型的焊條。
本發(fā)明的目的在于提供一種使焊縫金屬的擴(kuò)散氫含量水銀法測(cè)定(IIW-ISO3690)〔H〕≤3毫升/100克或甘油法測(cè)定(GB3965-83)〔H〕≤1毫升/100克的超低氫型焊條。采用本發(fā)明焊條施焊所得焊縫金屬，不僅擴(kuò)散氫含量低，而且具有較高的力學(xué)性能和優(yōu)異的抗裂性能。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下解決方案(1)采用CaO-CaF2-TiO2渣系。CaCO3、TiO2在電弧區(qū)域里分解出氧，氧和氫化合，降低了氣相中氫的分壓;CaF2與SiO2反應(yīng)形成SiF4，SiF4和氣相中的原子氫和水蒸汽發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到去氫效果。
(2)通過加入Na2O、K2O、BaO、Na3AlF6和CMC，使焊縫金屬擴(kuò)散氫含量進(jìn)一步降低，獲得超低氫的效果。
為了改進(jìn)渣系的物理性能和電弧穩(wěn)定性，還加入適量的鐵粉。
根據(jù)上述意旨，本發(fā)明焊條藥皮的具體化學(xué)成分(重量%)如下20～45%CaCO3，18～32%CaF2，2～10%TiO2，2～8%SiO2，5～40%Fe粉，Na3AlF6、Na2O、BaO、K2O、CMC中包括Na3AlF6在內(nèi)的兩種或兩種以上之和為2～10%，5～20%鐵合金及合金元素。其中鐵合金為Mn-Fe、Ti-Fe、Si-Fe中任兩種或兩種以上;合金元素為Cr、Ni、Mo中任一種以上。
本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單。按上述化學(xué)成分范圍配料后，混合均勻，采用水玻璃作為粘合劑，將配好的藥粉均勻地壓涂在相應(yīng)的低碳鋼焊芯或低合金鋼焊芯上，即制成本發(fā)明的電焊條。
采用本發(fā)明的渣系涂料，可以生產(chǎn)抗拉強(qiáng)度為450～700兆帕(MPa)的超低氫低合金鋼焊條。焊條的壓涂性能良好，不需要任何附加工序和設(shè)備，凡能生產(chǎn)低氫型焊條的廠商均可實(shí)施本發(fā)明。
本發(fā)明焊條經(jīng)400℃烘烤1小時(shí)，焊縫金屬中的擴(kuò)散氫含量〔H〕低于1毫升/100克。采用本發(fā)明焊條施焊，具有焊接工藝性能良好，飛濺小，脫渣率100%，焊縫成形美觀和再引弧性能優(yōu)異等特點(diǎn)。該焊條可以進(jìn)行全位置焊接。
本發(fā)明焊條具有優(yōu)異的抗裂性能。采用本發(fā)明與結(jié)507焊條在σs≥439兆帕(MPa)的15MnVN正火鋼板和σs＝612兆帕(MPa)的2.25%Cr-1%Mo鋼板做的試板上進(jìn)行JIS-Y型坡口拘束抗裂對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如下①對(duì)15MnVN正火鋼板，結(jié)507焊條不產(chǎn)生根部裂紋的預(yù)熱溫度為200℃，本發(fā)明焊條不產(chǎn)生根部裂紋的預(yù)熱溫度為150℃;
②對(duì)于2.25%Cr-1%Mo鋼板，熱407焊條不產(chǎn)生根部裂紋的預(yù)熱溫度為≥200℃，采用本發(fā)明焊條不產(chǎn)生根部裂紋的預(yù)熱溫度為150℃。
同時(shí)，還采用本發(fā)明焊條與熱407焊條和結(jié)507焊條分別對(duì)2.25%Cr-1%Mo鋼和C-Mn低合金鋼制插銷進(jìn)行了插銷試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如下①對(duì)于2.25%Cr-1%Mo鋼，熱407焊條相應(yīng)的焊縫金屬擴(kuò)散氫含量〔H〕＝1.08毫升/100克，其臨界應(yīng)力〔σ〕cr＝204兆帕(MPa);本發(fā)明焊條相應(yīng)的焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量〔H〕＝0.27毫升/100克，其臨界應(yīng)力〔σ〕cr＝490兆帕(MPa);
②對(duì)于C-Mn低合金鋼，結(jié)507焊條所對(duì)應(yīng)的焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量〔H〕＝2～5毫升/100克，其臨界應(yīng)力〔σ〕cr＝388兆帕(MPa);本發(fā)明焊條對(duì)應(yīng)的焊縫金屬擴(kuò)散氫含量〔H〕＝0.72毫升/100克，其臨界應(yīng)力〔σ〕cr＞612兆帕(MPa)由上述結(jié)果看出，與對(duì)比焊條相比，采用本發(fā)明焊條施焊，預(yù)熱溫度低，焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量低，對(duì)應(yīng)的臨界應(yīng)力高，抗裂性能優(yōu)異。
實(shí)施例按照本發(fā)明的藥皮化學(xué)成分范圍，配制了三種焊條藥皮。藥皮的具體化學(xué)成分如表1。將配制好的藥皮加入適量的水玻璃，調(diào)勻后壓涂在HO8焊芯上，制成三種電焊條。然后按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB5118-85、GB5117-85進(jìn)行焊接試驗(yàn)。焊后測(cè)量了焊縫金屬的擴(kuò)散氫含量(水銀法和甘油法)和室溫機(jī)械性能，所得結(jié)果分別列入表2和表3。
為了對(duì)比，還配制了三個(gè)對(duì)比焊條藥皮，該三種藥皮的化學(xué)成分中，不含Na3AlF6、Na2O、BaO、K2O和CMC，而其它組分和含量與本發(fā)明相同。焊芯及焊條的制備以及焊接試驗(yàn)均與本發(fā)明相同。對(duì)比例的藥皮化學(xué)成分、焊縫金屬擴(kuò)散氫含量和室溫機(jī)械性能分別列入表1、表2和表3。
由試驗(yàn)結(jié)果看出，在藥皮化學(xué)成分中加入Na3AlF6、BaO Na2O、K2O和CMC，對(duì)焊縫金屬獲取超低氫的效果起著重要的作用。
表2 實(shí)施例本發(fā)明與對(duì)比例焊縫金屬擴(kuò)散氫含量(毫升/100克)
表3 實(shí)施例本發(fā)明與對(duì)比例焊縫金屬的室溫機(jī)械性能
權(quán)利要求
1.一種超低氫型電焊條，其特征在于藥皮的化學(xué)成分(重量%)為20～45% CaCO3，18～32%CaF2，2～10%TiO2，2～8%SiO2，5～40%Fe粉，Na3AlF6Na2O、BaO、K2O、CMC中包括Na3AlF6在內(nèi)的兩種或兩種以上之和為2～10%，5～20%鐵合金和合金元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電焊條，其特征在于鐵合金為Mn-Fe、Ti-Fe、Si-Fe中任兩種或兩種以上，合金元素為Cr、Ni、Mo中任一種以上。
專利摘要
本發(fā)明為超低氫型電焊條，主要適用于低碳鋼、低合金鋼重要結(jié)構(gòu)和厚壁壓力容器的焊接等。本發(fā)明焊條藥皮采用CaO-CaF
文檔編號(hào)B23K35/368GK87102782SQ87102782
公開日1988年12月14日 申請(qǐng)日期1987年4月16日
發(fā)明者孫永令, 劉渭庭, 梁東圖, 尹愛媚, 趙玉華 申請(qǐng)人:治金工業(yè)部鋼鐵研究總院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan