適用于550℃高溫工作設(shè)備件的特殊耐熱鋼焊條及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種焊接材料，適用于550°C高溫工作設(shè)備件的特殊耐熱鋼焊條。此焊 條適用于焊接Cr2. 5Mo類低合金鋼結(jié)構(gòu)，如550°C條件下工作的高溫高壓管道、化工機(jī)械、 石油裂化設(shè)備等。還涉及此種焊條的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 新型材料是國(guó)家重點(diǎn)支撐發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，新型焊接材料是新型鋼鐵 材料產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)材料，焊接技術(shù)作為基礎(chǔ)制造技術(shù)之一，也是國(guó)家發(fā)展高端裝備制造業(yè) 新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容。因此，發(fā)展新型焊接材料是國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)發(fā)展的重要方向。
[0003] 低合金耐熱鋼興起于20世紀(jì)30年代，其主要是在普通碳素鋼中加入 Cr，Mo，V，Nb，Ti，B，W等合金元素形成的。與碳鋼相比，低合金耐熱鋼不僅具有良好的抗氧 化性、持久熱強(qiáng)性，還具有比較好的抗硫腐蝕和抗氫腐蝕性能。另外，低合金耐熱鋼中合金 元素含量少，價(jià)格便宜，并具有優(yōu)良的工藝性能和物理性能。因此比其他類型的耐熱鋼應(yīng) 用更為廣泛。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的迅速發(fā)展，低合金耐熱鋼越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于電力、化工、 石油、原子能航空等尚速發(fā)展和尖端彳丁業(yè)，對(duì)材料的性能也提出了更尚的要求：如更尚的尚 溫溫度、高溫疲勞強(qiáng)度以及良好的塑性；同時(shí)還具有更好的高溫穩(wěn)定性和工藝性。低合金耐 熱鋼在國(guó)內(nèi)已做了大量的研究工作，但在這方面仍存在許多有待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一就在于提供一種適用于550°C高溫工作設(shè)備件的特殊耐熱鋼焊 條，該適用于550°C高溫工作設(shè)備件的特殊耐熱鋼焊條焊縫成型美觀，焊道高度適中，焊縫 侵潤(rùn)角適中，熔敷金屬理化性能適中。
[0005] 技術(shù)方案是：一種適用于550°C高溫工作設(shè)備件的特殊耐熱鋼焊條，由焊芯和包 裹在該焊芯外表面上的藥皮組成，該藥皮由以下成分制成：
[0006] 白75Γ石10-60重量份
[0007] 菱苦土 10-50重量份 [0008] 鈦鐵礦50-70重量份
[0009] 大理石220-330重量份
[0010] 螢石280-300重量份
[0011] 金紅石30-80重量份
[0012] 純堿6重量份
[0013] 鋯英砂6-10重量份
[0014] 鐵粉60-80重量份
[0015] 電解錳30重量份
[0016] 硅微粉40-50重量份
[0017] 冰晶粉20-30重量份
[0018] 金屬鉻28-30重量份
[0019] 鉬粉12重量份
[0020] 釩鐵8重量份，和
[0021] 銀粉6重量份。
[0022] 作為優(yōu)選，所述白云石：CaC03彡 50. 0%、MgC03彡 40. 0%、S彡 0· 04%、P彡 0· 04%， 顆粒度要求：_30 目：100% ;菱苦土 ：MgC03> 90. 0%、S< 0· 03%、P< 0· 03%，顆粒度要 求：-30 目：100% ;鈦鐵礦：Fe304:45.0-54. 0%、Ti02> 46. 0%、S彡 0· 03%、P彡 0· 03%， 顆粒度要求：_30目：100% ;大理石：CaC03> 96%、S彡0.03%、P彡0.03%，顆粒度要求 為：-30 目：100 %、-40 目：彡 97 %、-170 目：彡 70 % ;螢石：CaF2> 96%、SiO2彡 3. 0 %、 C彡 0· 08%、S彡 0· 03%、P彡 0· 03%，顆粒度要求為：-30 目：100%、-40 目：彡 97%、-170 目：彡70 % ;金紅石：Ti02> 96 %、S彡0· 03 %、P彡0· 03 %，粒度要求為：-40目： 彡 100%、-160 目：彡 30% ;純堿：Na2C03彡 99%、NaCl彡 0· 70%，鋯英砂：Zr02> 60%、 3102彡32%、5彡0.03%、卩彡0.09%，顆粒度要求為：-40目 ：100%、-160目：彡50%;冰晶 粉疋：多53%、41彡13%、恥彡29，顆粒度要求-80目 ：100%;電解錳迦彡99.9%，顆粒 度要求-60目：100%;鎳粉：Ni多99. 9%，顆粒度要求-60目：100%;金屬鉻：Cr多99. 9%， 顆粒度要求-60目：100 %;鉬粉：Mo彡99. 9 %，顆粒度要求-60 :100 %;釩鐵：V:50 %-55 %， A1 彡 0· 80%，Si彡 2. 50%，Μη彡 0· 50%，C彡 0· 75%，S彡 0· 05%，P彡 0· 10%，顆粒度 要求-40目：100% ;鈮粉：Nb彡99. 9%，顆粒度要求-60目：100% ;鐵粉：Fe彡97.0%、 Μη彡 0· 40%、Si彡 0· 20%、C彡 0· 10%、S彡 0· 025%，P彡 0· 025%，顆粒度要求：-30 目： 100% ;硅微粉：Si02> 98. 0%、Fe203彡 0· 20%、S彡 0· 025%，P彡 0· 025%。
[0023] 作為優(yōu)選，所述白云石：菱苦土 ：鈦鐵礦：大理石：螢石：金紅石：純堿：鋯英砂：鐵 粉：電解錳：娃微粉：冰晶粉：金屬鉻：鉬粉：銀鐵：銀粉重量比為10 :10 :50 :330 :300 :40 : 6 :10 :60 :30 :40 :20 :30 :12 :8 :6〇
[0024] 作為優(yōu)選，所述白云石：菱苦土 ：鈦鐵礦：大理石：螢石：金紅石：純堿：鋯英砂：鐵 粉：電解錳：娃微粉：冰晶粉：金屬鉻：鉬粉：銀鐵：銀粉重量比為20 :20 :70 :280 :280 :30 : 6 ：10 ：80 ：30 ：50 ：30 ：30 ：12 ：8 ：6〇
[0025] 作為優(yōu)選，所述白云石：菱苦土 ：鈦鐵礦：大理石：螢石：金紅石：純堿：鋯英砂：鐵 粉：電解錳：娃微粉：冰晶粉：金屬鉻：鉬粉：銀鐵：銀粉重量比為60 :50 :70 :220 :300 :80: 6 ：6 ：80 ：30 ：50 ：30 ：28 ：12 ：8 ：6〇
[0026] 本發(fā)明的目的之二在于提供一種適用于550°C高溫工作設(shè)備件的特殊耐熱鋼焊條 的制備方法。
[0027] 技術(shù)方案是：一種適用于550°C高溫工作設(shè)備件的特殊耐熱鋼焊條的制備方法， 包括以下步驟：
[0028] ①將各成分的粉料按比例混合均勻后；
[0029] ②加入粉料總量的20-30%的粘結(jié)劑攪拌混合均勻，送入條壓機(jī)內(nèi)將其裹覆于焊 芯上；
[0030] ③再經(jīng)80~100°C烘焙2~3小時(shí)及380~400°C烘焙1. 5~2小時(shí)。
[0031]本發(fā)明的目的之三在于提供一種550°C高溫工作設(shè)備件的特殊耐熱鋼的焊接方 法。
[0032] 技術(shù)方案是：一種550°C高溫工作設(shè)備件的特殊耐熱鋼的焊接方法，所述焊接方 法采用上述的的適用于550°C高溫工作設(shè)備件的特殊耐熱鋼焊條焊接所述的550°C高溫工 作設(shè)備件的特殊耐熱鋼。
[0033] 發(fā)明原理：
[0034] 大理石在電弧熱的作用下分解成CaO和C02是焊條制造中及常用的建渣造氣材 料，提高熔渣堿度，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，并有較好的 脫S能力。
[0035] 螢石可以調(diào)整熔渣的熔點(diǎn)個(gè)粘度，增加溶者的流動(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)該合理控制比列。
[0036] 金紅石在焊條中的作用主要是建渣、穩(wěn)弧，在本發(fā)明中，加入金紅石，對(duì)焊縫成形 有關(guān)鍵作用。
[0037] 純堿的加入是為了改善焊條的壓涂性能。
[0038] 有益效果：
[0039]本發(fā)明焊條在730°C± 15°C，保溫2小時(shí)情況下，焊縫熔敷金屬力學(xué)性能均能達(dá)到 如下：室溫抗拉強(qiáng)度Rm(Mpa):彡590,室溫屈服強(qiáng)Rp0.2(MPa):彡490,室溫伸長(zhǎng)率A(%): 彡15,20°C沖擊功KV(J):單值彡100。
[0040] 焊縫熔敷金屬在以下?tīng)顟B(tài)下：980°C油淬1小時(shí)，然后580°C回火2. 5小時(shí)后空冷， 焊縫恪敷金屬力學(xué)性能均能達(dá)到如下：室溫抗拉強(qiáng)度要求：Rm(Mpa):彡980MPa，室溫伸長(zhǎng) 率A(% ):彡 15〇
[0041] 本發(fā)明焊條性能優(yōu)良，焊條表面光滑，成品率高，偏心穩(wěn)定；直流反接焊接時(shí)電弧 穩(wěn)定、基本無(wú)飛濺，脫渣性良好，焊條操作性能優(yōu)異，全位置焊接性能優(yōu)良；焊縫成型美觀， 焊道高度適中，焊縫侵潤(rùn)角適中，熔敷金屬理化性能適中。焊接時(shí)電弧穩(wěn)定、飛濺小、脫渣 好，成型好，全位置操作性能好。焊縫熔敷金屬化學(xué)成分控制嚴(yán)格，特別是Sb、Sn、As、B、S、 P等有害雜質(zhì)元素控制極低。
[0042] 本發(fā)明采用的藥皮以碳酸鹽、氟化物和硅酸鹽為主，同時(shí)添加少量的含二氧化鈦 原材料改善壓涂物質(zhì)。
[0043] 名詞解釋：
[0044] 550°C高溫工作設(shè)備件的特殊耐熱鋼-指Cr2. 5Mo類低合金鋼結(jié)構(gòu)，如550°C條件 下工作的高溫高壓管道、化工機(jī)械、石油裂化設(shè)備等。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0046] 實(shí)施例1
[0047] 本實(shí)施例當(dāng)焊芯為1000g時(shí)，焊條需要下述各種成分重量為（g):
[0048] 白zsT石：10、菱苦土 ： 10、欽鐵礦：50、大理石：330、$石：300、金紅石：40、純喊：6、 鋯英砂：1〇、鐵粉：60、電解錳：30、硅微粉：40,冰晶粉：20,金屬鉻：，30,鉬粉：12,釩鐵：8， 鈮粉：6,將上述粉料混合均勻后，加入濃度為43°的鉀鈉水玻璃250g攪拌混合均勻，送入 條壓機(jī)內(nèi)按常規(guī)方法將其裹覆于H08A焊芯上，再經(jīng)88°C烘焙2小時(shí)、380°C烘焙1. 5小時(shí)， 即成。
[0049] 本實(shí)施例所得焊條（直流反接焊接）進(jìn)行焊接試驗(yàn)，電弧穩(wěn)定、基本無(wú)飛濺、脫渣 性能好，焊縫成形美觀。焊接是按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)GB/T5118相關(guān)要求，試板母材采用Q345,坡 口采用本發(fā)明焊條堆邊，加工之后堆邊厚度3mm。
[0050] 焊條恪敷金屬化學(xué)成分為：
[0051] C:0· 90wt%、Μη:0· 75wt%、Si:0· 25wt%、S:0· 005wt%、P:0· 006wt%、Cr: 2. 20wt%、Mo:0· 95wt%、V:0· 21wt%、Nb:0. 005wt%、Sn:0. 005wt%、As:0. 005wt%、 A1:0.Olwt%、Sb:0.OOlwt%，余量為Fe和雜質(zhì)元素。
[0052] 焊條熔敷金屬力學(xué)性能為：
[0053] 表1焊條熔敷金屬力學(xué)性能
[0054]
[0055] 實(shí)施例2
[0056] 本實(shí)驗(yàn)實(shí)施例焊芯與選擇藥皮材料與實(shí)施例一相同，當(dāng)焊芯為1000g時(shí)，焊條需 要各種藥皮重量為（g):白云石：20、菱苦土 ：20、鈦鐵礦：70、大理石：280、螢石：280、金紅 石：30、純堿：6、鋯英砂：10、鐵粉：80、電解錳：30、硅微粉：50,冰晶粉：30,金屬鉻：30,