低氢高止裂焊条制造技术

本发明专利技术公开了一种低氢高止裂焊条，以总重量计算，大理石40‑55%，氟化物10‑20%，SiO2换算值0.5‑4%，TiO2换算值6‑15%，Al2O3换算值0.1‑2%，镍镁合金2‑7%，Mn 0.8‑2.8%，Ni 1‑4%，B 0.1‑0.5%，P≤0.01，N≤0.01，钠或钾氧化物换算值2‑5%，适量粘结剂，及不可避免的及杂质等。可应用于低温球罐等全位置焊接。

Low hydrogen high crack stop electrode

The invention discloses a low hydrogen and high crack arresting electrode, which is calculated by the total weight of marble 40_55%, fluoride 10_20%, SiO2 conversion value 0.5_4%, TiO2 conversion value 6_15%, Al2O3 conversion value 0.1_2%, Ni-Mg alloy 2_7%, Mn 0.8_2.8%, Ni 1_4%, B.1_0.5%, P < 0.01, N < 0.01, and Na or K oxide conversion value 2_7, respectively. 5%, suitable binder, unavoidable and impurities. It can be applied to all position welding of cryogenic spherical tanks.

【技术实现步骤摘要】
低氢高止裂焊条
本专利技术涉及一种低氢高止裂焊条，特别涉及一种低扩散氢含量、止裂性能优异的低温钢用电焊条。
技术介绍
乙烯，液化石油气、液化天然气的球罐，由于罐体结构复杂、建造拘束度大、常常需在野外施工等条件常常导致焊接冷裂纹出现。而焊接扩散氢含量直接决定了冷裂纹敏感性，因此焊材需要具备低扩散氢特点。此外，由于母材自身低温韧性优异，焊材及焊缝金属也需要具备优异的低温韧性。最近，为进一步确保结构安全性能，对能源类结构提出了止裂性能的要求，即在脆性裂纹已经萌生或存在的条件下，材料自身抗裂纹扩展的能力，也就是止裂能力。目前，油船等开始使用这个指标来评价钢板及焊接焊接，因此对焊材也提出了要求。尽管低温球罐界尚未应用推广这个技术指标，但已经在探讨了，毕竟这对于确保结构安全有重要意义。以-100℃使用的3.5Ni钢低温压力容器钢(美标SA203E)为例，其配套焊条需要具备扩散氢低于5ml/100g、-100℃冲击功大于47J、低飞溅和焊接成型美观等优点。已有技术CN201410353825和CN201410171103提供了扩散氢含量低至4.0和3.5ml/100g的焊缝金属；CN201310322476提供了一种可满足-100℃冲击功要求的焊条，但均未涉及焊缝金属的止裂能力。特开201-0227968提供了低氢且-40℃的CTOD性能优异的焊条，但-50℃CTOD性能未知；特开2014-188540提供了一种低氢焊条，可满足-80℃低温冲击、-50℃的CTOD性能的焊条，但-80℃抗止裂性能未知。针对低温球罐的止裂焊条报道不多。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种低扩散氢含量、高止裂性能的电焊条、其焊接电弧稳定性好、低飞溅、脱渣性能优异、焊缝金属的扩散氢含量低于5ml/100g，焊缝金属的-80℃止裂功优异，低温性能优异。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：低氢高止裂焊条，包括芯部焊芯和表面药皮，以总重量计算，焊条含有：大理石40-55％，氟化物10-20％，SiO2换算值0.5-4％，TiO2换算值6-15％，Al2O3换算值0.1-2％，镍镁合金2-7％，Mn0.8-2.8％，Ni1-4％，B0.1-0.5％，2.5≤Ni/Mn≤3.5，P≤0.01，N≤0.01，钠或钾氧化物换算值2-5％，适量粘结剂，余量为铁或铁合金，及不可避免的及杂质等。低氢高止裂焊条，焊芯中S≤0.005％，P≤0.005％。低氢高止裂焊条，热输入量≤30kJ/cm，扩散氢含量≤3ml/100g，-80℃冲击功止裂功≥6500N/mm1.5。焊条中各组成说明如下：大理石：一方面利用其高温状态下分解的CO2对熔池提供保护，一方面利用其产生的CaO进行造渣，清洁焊缝金属，改善脱渣性能。含量过高，会增加飞溅；含量过低，对焊接熔池保护不利，使得焊接熔池过度氧化，会降低力学性能。因此，其优选含量是40-55％。氟化物：用于焊接熔池中的脱硫和脱氢，在降低扩散氢含量的同时，也利于改善焊缝金属的低温韧性。含量过低，脱氢作用有限；含量过高，降低电弧稳定性、增加焊接飞溅的同时，也降低了工艺性能。因此，其优选含量是10-20％。SiO2换算值0.5-4％。其作用一方面是调和焊接熔池流动性，从而提高焊缝成形性能；另一方面是调整焊接熔渣结构和成分，并降低焊接熔渣与焊道表面的结合力，从而改善脱渣性能。当其含量低于0.5％，效果不明显；当其含量超过4％，会使得焊渣量过大，影响焊道表面质量。TiO2换算值6-15％。提高电弧稳定性，尤其全位置焊接时的熔滴过渡的稳定性，来提高焊接成型性能。同时，可调节焊接熔渣，在焊缝金属中形成一定量的氧化物夹杂物，从而增强晶内铁素体异质形核，在细化晶粒的同时，也提高了低温韧性；同时，借助于晶内异质形核的特点，其生成的针状铁素体或贝氏体会显示杂乱无章的特点，从而有助于提高抗止裂能力。当其含量低于6％时，效果不明显；当其含量超过15％时，到导致生成过多的异质形核质点，从而会诱发断裂裂纹萌生，不利于低温韧性和止裂能力。Al2O3换算值0.1-2％。用于焊接熔池造渣，且调整熔池流动性和粘度，在降低扩散氢含量的同时，也有利于焊缝成型。当其含量低于0.1％，效果不明显；当其含量超过2％，会导致焊缝低温韧性下降。镍镁合金：其中镁含量不高于40％，两者含量之和大于95％。镁用来对焊接熔池进行深度脱氧。镍一方面是向焊缝金属中过渡镍元素，从而满足焊缝金属所需要的低温冲击韧性；另一方面是提高镁在焊接熔池中的收得率，从而提高加镁的利用率和效果。当其含量低于2％时，效果不明显；当其含量超过7％时，会导致焊接熔池脱氧反应剧烈，从而影响焊接成型性，同时也不利于降低扩散氢含量。优选含量是2-7％。Mn用于焊接熔池脱氧，同时通过细化焊缝金属组织从而提高焊缝金属的强度和韧性。当其含量低于0.8％，强化效果不明显；当其含量超过2.8％，会使得焊缝金属脆性加大，一方面损害低温韧性，同时也不利于塑形。优选含量是0.8-2.8％。Ni通过其韧化铁素体基体从而提高焊缝金属的低温韧性，同时也会提高焊缝金属的强度。当其含量低于1％，效果不明显；当其含量超过4％，会使得焊渣年度增大，从而降低脱渣性能，不利于提高成型质量。其优选含量是1-4％。B用来细化焊接熔池的凝固柱状晶组织，从而提高焊缝金属的低温韧性。可通过焊芯添加，也可通过在药皮中加入硼铁来添加。当其含量低于0.1％时，效果不明显；当其含量超过0.5％时，由于其易于偏聚晶界的特点，容易造成焊缝金属和性能的不均匀，从而破坏接头质量和性能。优选含量是0.1-0.5％。Ni和Mn都是扩大奥氏体区元素，都可以强化和韧化焊缝金属，但是Mn的强化效果更好，Ni的韧化效果更好。当Ni/Mn比例控制在2.5-3.5之间时，其对于强化和韧化的效果搭配最优化。档比例低于2.5时，低温韧性不能满足要求；当比例超过3.5时，虽然低温韧性满足要求，但是强度偏低，同时不利于焊缝金属的夹杂物控制。优选范围是2.5≤Ni/Mn≤3.5。P作为杂质元素，对低温韧性影响大，尤其是止裂性能影响大，需要控制≤0.01％。N同样作为杂质元素，对低温韧性影响大，尤其自由氮的存在，会给内部裂纹的船舶提供一个便捷通道，加速裂纹扩展，因此需要控制≤0.01％。钠或钾氧化物换算值2-5％。作为焊条制作，必要的粘接剂是需要的。稀土氧化物：利用其在焊接熔池中易于弥散分布的特点、以及吸附氢原子的能力，来降低焊缝金属中的扩散氢含量。其优选含量是0.1-1％。焊芯成分说明：S，P：作为杂质元素，其含量分别不大于0.005％。因为在焊接熔池的氧化过程中S和P是极难去除的，因此会给止裂性能和低温韧性带来危害。与现有技术相比，本专利技术技术的有益效果至少在于：1、提供了一种低氢高止裂焊条，在具备低扩散氢含量的同时，还具备优良的止裂性能，其-80℃冲击功止裂功≥6500N/mm1.5。2、除了低氢含量、高止裂功之外，焊条在热输入量≤30kJ/cm情况下，扩散氢含量≤3ml/100g，-80℃冲击功止裂功≥6500N/mm1.5，焊缝金属抗拉强度≥600MPa，-80℃冲击功≥47J，可适用于低温球罐的全位置焊接。具体实施方式下面结合实施例详细说明本专利技术。按要求制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低氢高止裂焊条，其特征在于，包括芯部焊芯和表面药皮，以总重量计算，焊条含有：大理石40‑55%，氟化物10‑20%，SiO2换算值0.5‑4%，TiO2换算值6‑15%，Al2O3换算值0.1‑2%，镍镁合金2‑7%，Mn 0.8‑2.8%，Ni 1‑4%， B 0.1‑0.5%，1.5≤Ni/Mn≤2.5，P≤0.01，N≤0.01，钠或钾氧化物换算值2‑5%，适量粘结剂，余量为铁或铁合金，及不可避免的及杂质等。

【技术特征摘要】
1.一种低氢高止裂焊条，其特征在于，包括芯部焊芯和表面药皮，以总重量计算，焊条含有：大理石40-55%，氟化物10-20%，SiO2换算值0.5-4%，TiO2换算值6-15%，Al2O3换算值0.1-2%，镍镁合金2-7%，Mn0.8-2.8%，Ni1-4%，B0.1-0.5%，1.5≤Ni/Mn≤2.5，P≤0.01，N≤0.01...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，
申请(专利权)人：张宇，
类型：发明
国别省市：浙江,33