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】本發明適用于焊接材料【技術領域】，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，降低了焊縫的擴散氫含量，改善了焊條工藝性能，另外對焊芯成分微合金化，采用焊芯過渡合金成分，獲得了優良的力學性能，經驗證，本焊條電弧穩定性好，同時沖擊韌性好、抗裂性能優良、擴散氫達到超低氫水平、焊接工藝好，適用于T/P91鋼全位置的焊接。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬于焊接材料【技術領域】，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】
[0002] T/P91鋼是在傳統的9CrlMo鋼的基礎上加入了少量的鈮、釩及氮微合金化后得到 的新型鋼種。這樣的成分提供了優良的長期高溫蠕變強度。T/P91鋼廣泛應用于燃煤和電 站的鍋爐汽包、蒸汽管道及汽輪機箱體等主要結構的建造，同時也可應用于石化工業的冶 煉設備和煤的液化、氣化設備上。
[0003] 但在耐熱鋼領域，配套的T/P91鋼焊條工藝性能與力學性能不理想，存在擴散氫 高、抗裂性差，沖擊韌性不理想。
【發明內容】
[0004] 鑒于上述問題，本發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 在解決現有焊接T/P91鋼的焊條工藝性能與力學性能不理想、擴散氫高、抗裂性差、沖擊韌 性不理想的技術問題。
[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] 進一步的，所述焊芯中包含的元素以及各元素質量百分比如下：
[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] 本發明的有益效果是：本發明中，焊條藥皮中的大理石與螢石比例約為1:2,降低 了焊縫的擴散氫含量，改善了焊條的工藝性能，可全位置焊接，另外對于焊芯部分，對焊芯 成分微合金化，采用焊芯過渡合金成分，獲得了優良的力學性能，經驗證，本發明提供的低 氫型超臨界鐵素體耐熱鋼焊條，具有電弧穩定性好，同時沖擊韌性好、抗裂性能優良、擴散 氫達到超低氫水平、焊接工藝好，適用于T/P91鋼全位置的焊接。
【具體實施方式】
[0011] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，通過具體實施例對本發明 進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于 限定本發明。
[0012] 本發明實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，保護熔池金屬不被氧化，常規堿性焊條加入量為40%左右，本實施例中用于控制擴散 氫含量，加入量控制為15-20%。
[0015] 螢石主要成分CaF2，起到造渣、改善熔渣流動性、去氫作用，本實施例中通過加入 大量的螢石，起到降低擴散氫作用，同時與大理石相配合，降低了焊縫擴散氫的同時，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，起到穩定電弧、改善脫渣性、鎮定熔池的作用，加入量過 多，對焊縫力學性能有影響，同時金紅石是一種礦產資源，價格較貴，考慮資源及成本，不宜 加入過多。本實施例采用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性的作用，加入量過多會導致脫渣 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，調節鐵水的流動性，加入量過少，起不到脫氧的作用，加入量 過多，導致焊縫強度偏高，脫氧過剩則產生氣孔。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，增加焊縫金屬強度 和抗裂性，提高低溫沖擊韌性，調節鐵水流動性，與硅鐵同理，因此本實施例中含量限定在 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性及塑性，加入量過多會導致粉料過 快變干，影響壓涂，因此加入量控制在〇. 5?1 %。
[0022] 稀土氧化物為細化晶粒，用于去除晶界中的雜質，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有提高強度和淬透性的作用，可以提高焊縫耐腐蝕和高溫強度的 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，降低韌脆轉變溫 度，但鎳含量過高則會增大熱裂敏感性。焊芯中含量控制< 1.0%。
[0028] Mo是提高熱強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晶溫度，從而提高蠕變強度。同時，能以細小的碳化物的形式 產生彌散強化作用。焊芯中含量控制在Mol. 0?1.4%。
[0029] Nb -般控制在0. 04?0. 08%，此時焊縫金屬具有優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，可以調節鐵水熔點和粘度，剩余為鐵。
[0032] 本實施例選取方案中，藥皮中的大理石與螢石比例約為1:2,降低了焊縫的擴散氫 含量，改善了焊條的工藝性能，可全位置焊接；另外，對焊芯成分微合金化，可以獲得優良的 力學性能。實際生產制造過程中，藥皮和焊芯不可避免的會引入少量雜質，如S、P等，S、P等 雜質元素會增加焊縫的裂紋，降低焊縫低溫沖擊韌性，必需進行嚴格的控制。焊芯和藥皮中 S、P等雜質元素在滿足材料標準的情況下，盡可能控制到最低。本實施例嚴格控制原材料中 的S、P及其他雜質元素含量，不超過0. 005%，這樣可以減少焊縫裂紋。通過采用Mn - Si聯 合脫氧的方式，盡量減少焊縫中的氧含量，采用該渣系，焊縫金屬力學性能穩定、抗裂性好， 生產過程中采取相應措施，進一步控制擴散氫含量。
[0033] 本發明實施例中焊條的藥皮、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 石的質量比為1 :2。
3. 如權利要求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. 如權利要求1-3任一項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】B23K35/368GK104117788SQ201410382625
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2014年8月6日
【發明者】田海成, 劉玉雙, 韓海峰, 李磊, 張亞平 申請人:武漢鐵錨焊接材料股份有限公司