一种高韧性不锈钢焊条药皮、焊条及其制备方法技术

本发明专利技术涉及具体涉及一种高韧性不锈钢焊条药皮、焊条及其制备方法，该药皮按质量百分比包括如下原料：金红石：25～30％，大理石：16～20％，钾长石：11～15％，钛白粉：2～5％，氧化铝：1～2％，冰晶石：1～3％，合成云母：1～5％，氧化铬绿：1～3％，金属粉：20～25％，萤石：5～10％，纯碱：1～3％，氮化铬：1‑3％。该高韧性不锈钢焊条，焊接工艺性好，焊接电流160A时，电压24～28V，焊缝成形美观，脱渣良好，且熔敷金属的力学性能和耐蚀能力均能达到较高水平；可广泛用于核电不锈钢主管道的焊接，辐照后熔敷金属的韧性尽管会下降，但是由于具有较大的韧性余量，即使下降也仍然符合使用要求。

High toughness stainless steel electrode, coating, welding rod and preparation method thereof

The invention relates in particular to a high toughness stainless steel electrode, electrode and its preparation method, the coating comprises the following raw material by weight percentage: Rutile: 25 ~ 30%, 16 ~ 20%, marble: potassium feldspar: 11 ~ 15%, titanium dioxide: 2 ~ 5%, 1 ~ 2%, alumina cryolite 1 ~ 3%, 1 ~ 5%, synthetic mica: chrome oxide green: 1 ~ 3%, 20 ~ 25%: metal powder, fluorite: 5 ~ 10%, 1 ~ 3%: soda, chromium nitride: 1 3%. The high toughness stainless steel welding rod, welding process, welding current 160A, voltage of 24 ~ 28V, weld appearance, good slag removal, and the weld metal mechanical properties and corrosion resistance can reach a higher level; can be widely used for welding stainless steel nuclear main pipe, after irradiation despite the toughness of weld metal. But because of its toughness decline, a larger margin, even if the decline is still in accordance with the requirements of use.

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性不锈钢焊条药皮、焊条及其制备方法
本专利技术属焊接材料领域，具体涉及一种高韧性不锈钢焊条药皮、焊条及其制备方法，该焊条可用于316L不锈钢的焊接，广泛用于核电不锈钢主管道的焊接，核电行业现场安装。
技术介绍
由于核电主管道是核岛内连接反应堆压力容器、蒸汽发生器以及反应堆冷却剂泵的厚壁钢管，在压水堆核电站的核岛中，主管道是核岛内七大关键设备之一。目前,我国企业已经掌握了主管道不锈钢大厚壁管的关键制造技术，形成了稳定的制造工艺和质量控制要求。目前，核电主管道用E316L不锈钢焊条按照药皮类型大致分为：碱性药皮、钛钙型和钛酸型；其中，碱性药皮焊条力学性能优异但工艺性能较差，飞溅大，电弧不稳定；钛酸型药皮焊条焊接工艺优异，飞溅小，电弧稳定但是气孔敏感性高。目前国内部分单位开始研发钛钙型E316L不锈钢焊条。使用该焊条在焊后熔敷金属的化学成分和力学性能基本上能够满足设计要求，但是在使用过程中经过辐照会导致焊缝金属的韧性显著下降。中国公开专利号CN1958213B“新渣系不锈钢焊条”和CN101386114BA“一种低磁导率不锈钢焊条及其制备方法”所公开的药皮组成中TiO2(金红石，钛白粉)和硅酸盐(钾长石，云母)占据主体，药皮类型为钛酸型；中国公开专利号CN103692104A“一种碱性不锈钢焊条及其制备方法”所公开的药皮组成中碱性化合物(大理石，萤石)占据主体，药皮类型为碱性药皮；中国公开专利号CN103706963B“一种用于三代核电主管道的不锈钢焊条及其生产方法”所公开的药皮组成中碱性氧化物(氧化钙，氟化钙)占据主体，也属于碱性药皮。目前的核电主管道用E316L不锈钢焊条药皮类型多为碱性型和钛酸型，塑韧性和焊接工艺性很难同时兼顾。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种高韧性不锈钢焊条药皮、焊条及其制备方法，该焊条属钛钙型药皮的核电主管道用E316L不锈钢焊条，以TiO2和钙盐为主体，使焊接工艺性，熔敷金属的力学性能和耐蚀能力同时达到较高的水平。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高韧性不锈钢焊条药皮，按质量百分比包括如下原料：金红石：25～30％，大理石：16～20％，钾长石：11～15％，钛白粉：2～5％，氧化铝：1～2％，冰晶石：1～3％，合成云母：1～5％，氧化铬绿：1～3％，金属粉：20～25％，萤石：5～10％，纯碱：1～3％，氮化铬：1-3％。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述原料中，矿物粉(上述原料中除金属粉以外统称为矿物粉)的粒度≤160目，所述金属粉的粒度≤60目。选择上述粒度范围内的原料不仅可以改善焊条的压涂性，同时可以提高电弧稳定性。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述药皮还包括钾型水玻璃；优选地，所述钾型水玻璃的用量为所述药皮中除钾型水玻璃外的全部原料的25wt％～30wt％，更优选为25wt％～28wt％；所述钾型水玻璃优选婆美度为43°的钾型水玻璃。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述金红石的质量百分比为25～28％。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述大理石的质量百分比为17～20％。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述钾长石的质量百分比为13～15％。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述金属粉的质量百分比为20～23％；优选地，所述金属粉为铬铁粉、钼铁粉和镍粉的混合物；更优选地，所述铬铁粉、钼铁粉和镍粉的质量比为4:3:3所述铬铁粉的化学成分按质量百分比为：铬≥60.0％，硅≤1.0％，硫≤0.025％，磷≤0.03％，碳≤0.03％，其余为铁(符合GB5683-2008的FeCr69C0.03型)；所述镍粉的化学成分按质量百分比为：镍≥99.8％，硫≤0.01％，磷≤0.01％，碳≤0.02％(符合GB5247-1985的FND-1型)；所述钼铁粉的化学成分按质量百分比为：钼≥60.0％，硅≤1.0％，硫≤0.08％，磷≤0.04％，碳≤0.10％，铜≤0.50％，其余为铁(符合GB3649-2008的FeMo55-A型)。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述钛白粉的质量百分比为2～3％。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述氧化铝的质量百分比为1.25～1.85％。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述冰晶石的质量百分比为2～3％。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述合成云母的质量百分比为3～4％。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述氧化铬绿的质量百分比为1～2％。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述萤石的质量百分比为7～9％。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述纯碱的质量百分比为2％。在上述高韧性不锈钢焊条药皮中，作为一种优选实施方式，所述氮化铬的质量百分比为2％。以下详述上述高韧性不锈钢焊条药皮原料用量的理由：金红石主要作用为造渣，使电弧稳定，熔滴过渡方式为喷射过渡，焊缝成形美观，脱渣性好。过量使用会降低焊缝的机械性能。本专利技术中金红石含量为25～30％；更优选25～28％。大理石主要作用为造气。大理石主要成分为CaCO3，在高温时发生分解生成CO2，保护焊缝不被氧化。含量过低，对焊缝保护不充分，会使焊缝含氧量增加降低焊缝机械性能和耐腐蚀性能。如果含量过高，造气量过大使渣的黏度过大，使焊缝内出现气孔，同时电弧稳定性降低，飞溅增加。本专利技术中大理石含量控制在16～20％；更优选17～20％。钾长石主要作用是稳弧，钾的电离电位很低，适量的钾长石可以稳弧，改善脱渣性。钾长石是酸性盐，能控制渣的碱度，保证焊接工艺。如果含量过低，不利于电弧的稳定和脱渣性；如果含量过高，使焊缝金属容易产生气孔；因此本专利技术中钾长石含量控制在11～15％；更优选13～15％。萤石主要成分是CaF2，萤石是强稀释剂，能够降低液态金属的表面张力，使焊缝中的气体易于逸出，同时能够脱氢和脱硫。含量过低，焊缝中容易出现气孔。含量过高，破坏电弧的稳定性，使焊接工艺变差。本专利技术中萤石的含量为5～10％，更优选7～9％。冰晶石主要成分是Na3AlF6，其主要的作用是改善熔渣的流动性，含量为1～3％，优选为2～3％。合成云母和氧化铬绿主要作用分别改善压涂性和提高焊缝的强度，使电焊条能承受350℃的烘烤，其含量为合成云母：1～5％，氧化铬绿：1～3％。优选含量为合成云母：3～4％，氧化铬绿：1～2％。合成云母和氧化铬绿用量过高会出现脱渣、爆渣等，而二者用量过低时压涂性能差。纯碱的主要作用是改善压涂性能，含量为1～3％，优选为2％。氮化铬的加入是为了向焊缝中过渡N元素，含量为1～3％，优选为2％。钛白粉的主要作用是造渣剂和稳弧剂，含量过高则使药粉过于细小不利于压涂，过低则达不到稳弧的效果，因此本专利技术中钛白粉含量控制在2～5％，优选含量为2～3％。氧化铝的主要作用是造渣的作用，含量过高则易形成焊缝夹渣，过低则影响渣壳成型，因此本专利技术中氧化铝含量控制在1～2％，优选含量为1.25～1.85％。本专利技术中的金属粉为铬铁、钼铁和镍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高韧性不锈钢焊条药皮，其特征在于，按质量百分比包括如下原料：金红石：25～30％，大理石：16～20％，钾长石：11～15％，钛白粉：2～5％，氧化铝：1～2％，冰晶石：1～3％，合成云母：1～5％，氧化铬绿：1～3％，金属粉：20～25％，萤石：5～10％，纯碱：1～3％，氮化铬：1‑3％。

【技术特征摘要】
1.一种高韧性不锈钢焊条药皮，其特征在于，按质量百分比包括如下原料：金红石：25～30％，大理石：16～20％，钾长石：11～15％，钛白粉：2～5％，氧化铝：1～2％，冰晶石：1～3％，合成云母：1～5％，氧化铬绿：1～3％，金属粉：20～25％，萤石：5～10％，纯碱：1～3％，氮化铬：1-3％。2.根据权利要求1所述高韧性不锈钢焊条药皮，其特征在于，所述大理石的质量百分比为17～20％，所述钾长石的质量百分比为13～15％，所述氧化铝的质量百分比为1.25～1.85％；优选地，所述钛白粉的质量百分比为2～3％。3.根据权利要求1所述高韧性不锈钢焊条药皮，其特征在于，所述金属粉的质量百分比为20～23％；优选地，所述金属粉为铬铁粉、钼铁粉和镍粉的混合物；更优选地，所述铬铁粉、钼铁粉和镍粉的质量比为4:3:3所述铬铁粉的化学成分按质量百分比为：铬≥60.0％，硅≤1.0％，硫≤0.025％，磷≤0.03％，碳≤0.03％，其余为铁；所述镍粉的化学成分按质量百分比为：镍≥99.8％，硫≤0.01％，磷≤0.01％，碳≤0.02％；所述钼铁粉的化学成分按质量百分比为：钼≥60.0％，硅≤1.0％，硫≤0.08％，磷≤0.04％，碳≤0.10％，铜≤0.50％，其余为铁。4.根据权利要求1所述高韧性不锈钢焊条药皮，其特征在于，所述纯碱的质量百分比为2％，所述氮化铬的质量百分比为2％。5.根据权利要求1所述高韧性不锈钢焊条药皮，其特征在于，按质量百分比包括如下原料：金红石：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘奇凡，李箕福，卢军华，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11