一種與Ni9鋼配套可用于深冷環(huán)境的電焊條及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，具體涉及一種與Ni9鋼配套可用于深冷環(huán)境的電焊條 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 9%Ni鋼是1944年開(kāi)發(fā)的W(Ni)- 9%的中合金鋼，由美國(guó)國(guó)際鎳公司的產(chǎn)品研 究實(shí)驗(yàn)室研制成功，它是一種低碳調(diào)質(zhì)鋼，組織為馬氏體加貝氏體。這種鋼材在極低溫度下 具有良好的韌性和高強(qiáng)度，而且與奧氏體不銹鋼和鋁合金相比具有熱脹系數(shù)小，經(jīng)濟(jì)性好， 使用溫度最低可達(dá)_196°C，自1960年通過(guò)研究證明不進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理亦可安全 使用以來(lái)，9% Ni鋼就成為用于制造大型LNG儲(chǔ)罐的主要材料之一。鋼的主要特點(diǎn)是高鎳 含量、高純凈度、較高強(qiáng)度、高的低溫沖擊韌性、良好焊接性能。但是由于受鐵素體含量的影 響，在-196°C及更低超低溫的深冷環(huán)境中，其機(jī)械性能會(huì)有所欠缺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題，提供一種尤其適用于深冷環(huán)境， 在-196°C及更低超低溫環(huán)境中仍然保持良好機(jī)械性能的與Ni9鋼配套可用于深冷環(huán)境的 電焊條。
[0004] 本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供以上所述的與Ni9鋼配套可用于深冷環(huán)境的電焊 條的制備方法。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：
[0006] -種與Ni9鋼配套可用于深冷環(huán)境的電焊條，該焊條包括焊芯、藥粉和粘結(jié)劑，其 中，藥粉與焊條質(zhì)量比為22-26 :100,藥粉與粘結(jié)劑質(zhì)量比為100 :25-30。
[0007] 以藥粉占焊條的質(zhì)量百分比計(jì)，藥粉中組份原料及質(zhì)量百分比如下：
[0008]大理石7-12%、螢石3-5%、金屬錳0? 4-0. 7%、純堿0? 1-0. 2%、CMC 0? 15-0. 30%、鈦白粉0? 6-0. 8%、碳酸鋇2. 5-4. 0%、金紅石3. 5-8. 0%、鎢粉0? 075-0. 2%、 金屬鉻0. 5-0. 9%、氟化鈉0. 5-1.2%。
[0009] 所述的粘結(jié)劑為20°C條件下41_43Be'的鉀鈉比例3:1的水玻璃，模數(shù)為3. 1M。
[0010] 進(jìn)一步優(yōu)選，與Ni9鋼配套可用于深冷環(huán)境的電焊條中，以藥粉占焊條的質(zhì)量百 分比計(jì)，藥粉中組份原料及質(zhì)量百分比如下：
[0011] 大理石8.7%、螢石4. 7%、金屬錳0.47%、純堿0. 14%、CMC 0.23%、鈦白粉 〇. 7%、碳酸鋇3. 5%、金紅石5. 38%、鎢粉0. 12%、金屬鉻0. 7%、氟化鈉0.7%。
[0012] -種與Ni9鋼配套可用于深冷環(huán)境的電焊條的制備方法，其包括以下步驟：
[0013] 步驟一、將藥粉各成分的粉料按比例混合均勻；
[0014] 步驟二、加入藥粉總成分質(zhì)量25-30%的粘結(jié)劑攪拌混合均勻（進(jìn)行不小于30min 的攪拌），送入焊條涂壓機(jī)內(nèi)按14-16MPa的壓力將其裹覆于焊芯上；
[0015] 步驟三、再經(jīng)低溫80-90°C烘焙1. 5-2小時(shí)、高溫300°C烘焙1-2小時(shí)烘焙烘焙，即 成。
[0016] 采用該方法制備得到的與Ni9鋼配套可用于深冷環(huán)境的電焊條，其常溫熔敷金屬 的抗拉強(qiáng)度彡690Mpa、屈服強(qiáng)度彡400Mpa、延伸率彡22%、-196°C沖擊達(dá)到47J。
[0017] 本發(fā)明藥芯中各成分的主要作用如下：
[0018] 大理石：又稱云石，是重結(jié)晶的石灰?guī)r，主要成分是CaCO3，市售產(chǎn)品。焊條中使用 大理石，在電弧熱的作用下分解成CaO和0)2是焊條制造中及常用的建渣造氣材料，提高熔 渣堿度，提高熔敷金屬純凈度，降低夾雜物量，穩(wěn)定電弧增大熔渣與金屬界面張力和表面張 力，改善脫渣。
[0019] 螢石：螢石也叫氟化鈣，是一種常見(jiàn)的鹵化物礦物，可以市售購(gòu)買(mǎi)。調(diào)整熔渣的熔 點(diǎn)和粘度，增加熔渣的流動(dòng)性，改善熔渣的物理性能，對(duì)焊縫成型、脫渣等起關(guān)鍵作用，也是 降低焊縫中擴(kuò)散氫的主要材料。但因氟的存在，會(huì)造成電弧不穩(wěn)定，并產(chǎn)生有毒氣體，應(yīng)該 合理控制比例。
[0020] 金紅石：金紅石的作用主要是穩(wěn)弧、造渣，能夠調(diào)節(jié)熔渣的熔點(diǎn)、粘度、表面張力和 流動(dòng)性，改善焊縫成形、減小飛濺。對(duì)焊縫成形、電弧穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用。
[0021] 鈦白粉：起造渣作用，有穩(wěn)定電弧，改善熔渣物理性能（改善脫渣性、焊縫成型 等），增加涂料的粘性和塑性。
[0022] 鎢粉；以氧化鎢為原料，在四管馬弗爐或多管爐內(nèi)用氫氣還原，粒度從0.6-30微 米。主要分粗、中、細(xì)幾個(gè)粒度，銀灰色粉末，雜質(zhì)含量以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，為市售產(chǎn)品。
[0023] 金屬錳：加入可起到脫硫、脫氧的作用，還可以向焊縫過(guò)渡錳元素，提高焊縫強(qiáng)度。
[0024] 純堿、CMC:可改善焊條的壓涂性能、同時(shí)也有穩(wěn)弧作用，但加入量過(guò)多則導(dǎo)致藥粉 容易吸潮。
[0025] CMC:羧甲基纖維素，市售產(chǎn)品。
[0026] 本發(fā)明即通過(guò)上述藥粉成分的有機(jī)組配并與鎳鉻鉬焊芯配合、從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明 的目的。
[0027] 本發(fā)明的積極效果為：
[0028] ( -）、具有焊接時(shí)電弧穩(wěn)定、飛濺較小、脫渣好、焊縫成型美觀、全位置焊接性能 優(yōu)良；尤其是在深冷環(huán)境下使用仍具有良好的綜合性能。
[0029] (二）、采用本發(fā)明的焊條對(duì)9Ni鋼大型低溫儲(chǔ)罐焊接、其焊縫（熔敷金屬）力學(xué) 性能：Rp〇. 2 :503MPa,Rm:730MPa,A:42. 5%，-196°C平均沖擊功大于47J，完全滿足在深冷 環(huán)境下Ni9鋼大型儲(chǔ)罐的焊接要求，并可充分發(fā)揮母材的優(yōu)良性能，大幅度提高大型儲(chǔ)罐 的使用性能及壽命等特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合具體實(shí)例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋說(shuō)明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述 主題范圍僅限于下述實(shí)施例。
[0031] 以下實(shí)施例中原料和焊芯來(lái)自于市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)而得；對(duì)9Ni鋼進(jìn)行焊接，在常溫下檢 測(cè)熔敷金屬的性能。
[0032] 實(shí)施例1 :
[0033]制備一種與Ni9鋼配套可用于深冷環(huán)境的電焊條，該焊條包括焊芯、藥粉和粘結(jié) 劑，其中，藥粉與焊條質(zhì)量比為22-26 :100,藥粉與粘結(jié)劑質(zhì)量比為100 :25-30。以藥粉占電 焊條的質(zhì)量百分比計(jì)，藥粉中各組原料及其質(zhì)量百分含量如下：
[0034] 大理石9. 2%、螢石4. 7%、金屬錳0.55%、純堿0? 14%、CMC0.23%、鈦白粉 〇. 7%、碳酸鋇2. 8%、金紅石5. 5%、鎢粉0. 12%、金屬鉻0. 7%、氟化鈉0. 7%。
[0035] 取焊芯質(zhì)量69. 64%，成分滿足如下要求（wt% ):焊芯成分質(zhì)量百分比為C CO. 07-0. 10%，MnI. 0-1. 5，Si彡 0? 10，S:彡 0? 004，P彡 0? 005，Crl5. 0-17. 0，M〇3. 5-4. 0， Cu彡0. 10, Fe 4.0-5. 0，Nb2. 0-2. 5,WO. 8-1. 2,余量為鎳與微量雜質(zhì)，以上焊芯中各成分的 總重量為100%。
[0036] 詳細(xì)制備方法為：
[0037] 將上述藥粉中的各組分混合