本發(fā)明涉及焊接材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是涉及一種可焊后熱處理低合金鋼焊條。
背景技術(shù)：
：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一些高端容器制造及應(yīng)用市場(chǎng)日益興起，器相關(guān)母材材料已基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，但由于焊接冶金學(xué)的相對(duì)滯后，一些高端容器制造用焊接材料任然依靠進(jìn)口，具有價(jià)格高、供貨周期長(zhǎng)、質(zhì)量控制難度大等現(xiàn)象，因此，高端特種焊接材料國(guó)產(chǎn)化是當(dāng)前焊接材料焊接的一項(xiàng)重要任務(wù)，已被中國(guó)機(jī)械協(xié)會(huì)-焊接分會(huì)列入《中國(guó)制造2025》焊接技術(shù)發(fā)展路線中。高端容器制造用焊接材料越來(lái)越受到重視，近年來(lái)高端制造項(xiàng)目蓬勃發(fā)展，目前，國(guó)內(nèi)規(guī)劃有多個(gè)大型儲(chǔ)罐項(xiàng)目工程，nbt47014-2011中fe-1-3鋼以其優(yōu)良的低溫韌性和良好的焊接性被認(rèn)為是制造低溫壓力容器的優(yōu)良材料，如15mnninbdr等材料被廣泛利用。對(duì)于高端容器制造用焊接材料，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究起步較晚，目前積累了一些經(jīng)驗(yàn)，但尚需進(jìn)一步完善和提高。以本專利所研制的e8015-g為例，國(guó)內(nèi)大西洋、京群、安泰科技等單位雖然雖然已經(jīng)有了相關(guān)產(chǎn)品，但在高端容器制造行業(yè)應(yīng)用較少，分析其原因主要是：1）在低溫（-50℃）條件下，沖擊韌性變的不穩(wěn)定，有一定的離散性，2）經(jīng)熱處理后，機(jī)械性能較焊態(tài)降低較多，不能很好的滿足容器設(shè)計(jì)要求。本專利在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)渣系基礎(chǔ)上，通過(guò)創(chuàng)新渣系冶金學(xué)開(kāi)發(fā)出一種工藝性較好，可以適用于全位置焊接、焊縫金屬低溫韌性好、可進(jìn)行焊后熱處理的容器用低合金鋼焊條，且成本低于進(jìn)口的同類焊條，具有較大的市場(chǎng)推廣前景和良好的經(jīng)濟(jì)效益。迄今為止，該類焊接材料研制的相關(guān)專利并不多，檢索到的有以下幾個(gè)：（1）一種低合金鋼焊條（申請(qǐng)?zhí)?01410701861.2），該發(fā)明專利渣系，與本專利所描述的渣系相同，但渣系中主材料質(zhì)量比例不一樣。（2）一種低合金鋼焊條（申請(qǐng)?zhí)?01410701555.9），該發(fā)明專利渣系，與本專利所描述的渣系不同。（3）低合金鋼焊條及其制造方法（申請(qǐng)?zhí)?01510331062.5），該發(fā)明專利渣系，與本專利所描述的渣系不同。所采用焊芯不同。（4）一種低合金鋼焊條的制備方法（申請(qǐng)?zhí)?01410724042.x），該發(fā)明專利渣系，與本專利所描述的渣系相同，但渣系中主材料質(zhì)量比例不一樣，采用的粘結(jié)劑也不同。（5）一種低溫鋼焊接用低合金鋼焊條（申請(qǐng)?zhí)?01310322476.2），該發(fā)明專利渣系，與本專利所描述的渣系相同，配方中其他主材料不同，采用的粘結(jié)劑也不同。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有焊條焊接后熱處理性能差，穩(wěn)弧效果差的問(wèn)題，提供一種可焊后熱處理低合金鋼焊條，該焊條符合asmeⅱsfa-5.5e8015-g，且同時(shí)符合nbt47018.2e5515-e的焊條，具有全位置焊接工藝性良好、焊縫力學(xué)性能均勻、穩(wěn)定，熔敷金屬低溫（-50℃）韌性穩(wěn)定、優(yōu)良，熔敷金屬經(jīng)焊后熱處理，性能良好。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題的不足，所采用的技術(shù)方案是：一種可焊后熱處理低合金鋼焊條，焊芯選用h08e碳鋼焊芯，藥皮組分及按其重量份計(jì)配比為：大理石42~55份，螢石18~24份，金紅石0.5~2份，石英3~9份，純堿0.3~0.8份，cmc0.3~0.8份，石墨0.2~0.5份，硅鐵3~9份，錳3~9份，合金9～18份，水玻璃：20～25份，合金粉組份及按其重量份計(jì)配比為：鎳粉25~35份、鉬鐵5~15份、鈦鐵5~15份、鐵粉90~110份，水玻璃采用模數(shù)m=3.4，鉀鈉比為1/2~3/4的鉀-鈉水玻璃，優(yōu)選采用鉀鈉比為2/3。cmc以纖維素粉料的形式，石墨以無(wú)定型石墨的形式，硅鐵以霧化硅鐵的形式，mn以金屬錳的形式，合金以合金粉末的形式，焊條制備過(guò)程如下：（1）按照上述配比范圍將粉料配粉；（2）將粉料干混均勻；（3）加入水玻璃濕混；（4）將粉料在壓涂機(jī)上均勻的壓涂在焊芯上；（5）350-380℃烘干；（6）包裝、入庫(kù)。焊條主要原材料要求見(jiàn)表1。表1主要原材料的化學(xué)成分要求原材料名稱規(guī)格化學(xué)成分（wt%）鉀-鈉水玻璃m=3.4sio2≥30%、k2o≥3.8%、na2o≥6.5%，s≤0.010，p≤0.010大理石120（目）caco3≥98.0，s≤0.010，p≤0.010螢石120（目）caf2≥95.0，sio2≤1.00，s≤0.010，p≤0.010金紅石≤120（目）al2o3≥99，s≤0.035，p≤0.035石英80（目）sio2≥97.0，s≤0.040，p≤0.040純堿40（目）naco3≥98.0%cmc80（目）粘度：800-1200，代替度≥0.65無(wú)定型石墨200（目）固體碳≥88，水分2.0%,s≤0.2霧化硅鐵80（目）si43.0-47.0，c≤0.20，s≤0.02，p≤0.04金屬錳80（目）mn≥97.0，s≤0.02，p≤0.03，fe≤2.0合金粉80（目）純度≥99.0，c≤0.050，s≤0.005，p≤0.005h08e焊芯/zro2≥60.0，sio2≥34，s≤0.010，p≤0.010本發(fā)明主張將焊條成品規(guī)格為：3.2mm，4.0mm兩種規(guī)格。本專利所述焊條具有以下特點(diǎn)：（1）在原材料選擇方面，盡量選用p、s等雜質(zhì)元素含量較低的原材料（包括粉料和水玻璃），以減少s、p質(zhì)向熔敷金屬中的過(guò)渡，提高熔敷金屬的純凈度，有利有提高其低溫韌性。（2）采用caco3-caf2渣系。該渣系的特點(diǎn)是堿度適宜，能有效降低焊縫金屬非金屬夾雜物的含量，降低焊縫金屬氧含量，提高其低溫韌性。（3）焊條藥皮中含有一定量的合金粉。合金粉起到細(xì)化晶粒，提高、穩(wěn)定焊縫金屬低溫韌性的作用。（4）焊條藥皮中含有較高的caf2，可起到良好的脫氫效果。（5）焊條藥皮中加入一定量的大理石，可提高電弧氣氛的氧化性，降低電弧氣氛的氫分壓，從而降低擴(kuò)散氫。（6）焊條藥皮中含有一定量的石英。石英可以改善焊接工藝性。（7）粘結(jié)劑采用鉀-鈉水玻璃，可以有效改善電弧的穩(wěn)定性、水玻璃的模數(shù)為3.4，可以有效避免壓涂時(shí)，藥皮開(kāi)裂問(wèn)題。焊條藥皮中組分的設(shè)計(jì)依據(jù)如下：caco3是一種堿性氧化物，為熔渣主要組成部分?？商岣唠娀夥盏难趸裕档碗娀夥盏臍浞謮?，從而降低擴(kuò)散氫。本發(fā)明研究結(jié)果表明caco3的含量過(guò)多、或過(guò)少都會(huì)使焊條工藝性惡化。caf2是堿性氧化物，為熔渣主要組成部分，屬于造渣劑和稀釋劑。熔融狀態(tài)的caf2流動(dòng)性較好，可以能降低熔渣的粘度、熔點(diǎn)和表面張力，提高熔渣的流動(dòng)性。另外，caf2對(duì)降低焊縫金屬的擴(kuò)散氫作用也比較明顯。本發(fā)明實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，caf2的含量不能低于18份，過(guò)低的含量容易造成鋪展較差，并焊縫金屬表面產(chǎn)生較多壓坑。另外，本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，caf2的含量不能超過(guò)24份，過(guò)高的caf2的含量將會(huì)使熔渣粘度過(guò)低，造成焊道成型不良。sio2是一種酸性物質(zhì)，主要作用是造渣，調(diào)整液態(tài)渣池的黏度和流動(dòng)性，對(duì)焊縫的成型非常重要。本發(fā)明研究結(jié)果表明sio2加入量大于9份時(shí)，焊縫金屬增硅較嚴(yán)重，焊縫金屬非金屬夾雜物增多，導(dǎo)致焊縫金屬低溫韌性下降，但sio2的加入量不能小于3份，否則將導(dǎo)致焊縫成型不良。tio對(duì)焊縫成型的鋪展性改善起到良好的作用。naco3為一種堿性氧化物、cmc為羥甲基纖維素以及石墨可以有效的改善焊條的壓涂性。si-fe及金屬錳為脫氧劑。合金：主要為鎳粉、鉬鐵、鈦鐵、還原鐵粉等，主要起到改善熔敷金屬低溫沖擊韌性、改善焊后熱處理機(jī)械性能及提高熔敷金屬熔敷效率的作用。水玻璃：主要作用是粘結(jié)劑。水玻璃加入量小于所要求的最低量時(shí)，焊條壓涂性變差；加入量過(guò)多時(shí)，會(huì)向配方中引入較多的sio2，對(duì)焊條工藝性產(chǎn)生不利影響，單獨(dú)采用鈉水玻璃穩(wěn)弧效果極差，單獨(dú)采用鉀水玻璃成型困難，而本申請(qǐng)中水玻璃采用鉀-鈉水玻璃可以起到良好的穩(wěn)弧作用又不影響成型。本發(fā)明的有益效果是：（1）工藝性良好，在較寬的工藝規(guī)范下，電弧穩(wěn)定，脫渣容易，焊道成型均勻、美觀。（2）焊條生產(chǎn)適應(yīng)性良好，熔敷金屬成分均勻，機(jī)械性能穩(wěn)定，，屈服強(qiáng)度大于440mpa，抗拉強(qiáng)度大于540～660mpa，延伸率大于22%，-50℃（焊態(tài)及熱處理態(tài)）夏比沖擊功大于100j（側(cè)向膨脹量大于0.38），可很好的滿足容器實(shí)際工程應(yīng)用焊接。（3）可適用與直流、交流焊接，焊縫成型良好。（4）適用于全位置焊接，焊接焊道間融合良好，焊縫成型良好。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式如下：根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)組分含量，配制了3種粉料，按照本發(fā)明所述的制備工藝制備實(shí)驗(yàn)焊條，具體配比見(jiàn)表1，需注意的是本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。表1實(shí)施例成分配比（份數(shù)）編號(hào)實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3大理石434750螢石192223金紅石0.510.8石英3.557純堿0.50.50.5cmc0.50.50.5石墨0.30.30.3霧化硅鐵446金屬錳4.543合金5712水玻璃202224將上述組分制成的焊條進(jìn)行檢測(cè)，在焊接試驗(yàn)前將焊條經(jīng)過(guò)350~380℃烘焙1.5小時(shí)，然后進(jìn)行熔敷金屬試件焊接，以φ4.0mm焊條為例，焊接工藝參數(shù)為：焊接位置為平焊，焊接電源直流反接，焊接電流170~220a，焊接電壓24~30v，道間溫度100~150℃，測(cè)試結(jié)果如表2～表3所示。表2實(shí)施例熔敷金屬化學(xué)成分wt%實(shí)施例csimnspvcrnimo實(shí)施例10.0510.1841.35<0.00500.0053<0.00500.0590.8830.199實(shí)施例20.0660.2481.39<0.00500.0029<0.00500.0580.9570.216實(shí)施例30.0650.2491.41<0.00500.0039<0.00500.0560.9800.220表3實(shí)施例熔敷金屬力學(xué)性能實(shí)施例rp0.2/mparm/mpaa/%akv/j(-50℃)焊態(tài)akv/j(-50℃)熱處理態(tài)實(shí)施例152360324.0152、170、182145、133、167實(shí)施例254762024.5121、119、131140、117、134實(shí)施例358665023.5112、163、120110、125、109本發(fā)明所提出的焊條工藝性能優(yōu)良，擴(kuò)散氫低，可滿足低溫條件下服役的低合金鋼容器焊接。本發(fā)明所列舉的技術(shù)方案和實(shí)施方式并非是限制，與本發(fā)明所列舉的技術(shù)方案和實(shí)施方式等同或者效果相同方案都在本發(fā)明所保護(hù)的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12