一种水电用1000MPa级钢配套焊条及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水电用1000MPa级钢配套焊条，包括焊芯和药皮，所述药皮裹敷于所述焊芯的表面；所述药皮组份以重量份数计为：大理石：25.0～33.0；萤石：28.0～38.0；金红石：3.0～8.0；钼铁：1.2～2.8；金属铬：1.3～2.4；硅微粉：3.0～7.0；硅铁：2.5～4.0；镍粉：5.5～7.6；纯碱：0.5～0.8；CMC：0.3～0.6；海藻酸钠：0.6～1.0；电解锰：5.0～6.3；还原铁粉：9.0％～11.0；钛铁：1.8～2.6；氧化稀土：0.8～1.6。制备该焊条的方法，包括以下步骤，(a)将药皮的原料按配比混合均匀，加入粘接剂，(b)在焊芯的表面制备药皮，再经低温烘焙、高温烘焙，制得焊条。采用本发明专利技术的焊条来焊接高强钢B950CF，焊缝金属的抗拉强度930～1130Mpa，屈服强度≥790Mpa，延伸率≥12％，‑40℃冲击功KV2≥47J。

1000MPa grade steel matching electrode for hydropower and its preparation method

The invention discloses a matching electrode for 1000MPa grade steel used for water and electricity, which comprises a core and a coating coated on the surface of the core; the coating components are: marble: 25.0-33.0; fluorite: 28.0-38.0; rutile: 3.0-8.0; ferromolybdenum: 1.2-2.8; metal chromium: 1.3-2.4; silicon powder 3.0-7.0; ferrosilicon: 2.5-4.0; nickel: 5.5-7.6; soda: 0.5-0.8; CMC: 0.3-0.6; sodium alginate: 0.6-1.0; electrolytic manganese: 5.0-6.3; reduced iron: 9.0-11.0; ferrotitanium: 1.8-2.6; rare earth oxide: 0.8-1.6. The method for preparing the electrode comprises the following steps: (a) mixing the raw materials of the coating uniformly according to the proportion, adding the adhesive, (b) preparing the coating on the surface of the welding core, and then baking at low temperature and high temperature to prepare the electrode. The welding rod of the invention is used to weld high strength steel B950CF. The tensile strength of the weld metal is 930-1130 Mpa, the yield strength is more than 790 Mpa, the elongation is more than 12%, and the impact energy KV2 is more than 47J.

【技术实现步骤摘要】
一种水电用1000MPa级钢配套焊条及其制备方法
本专利技术属于焊条制备
，具体涉及一种水电用1000MPa级钢配套焊条及其制备方法。
技术介绍
我国常规能源资源以煤炭和水能为主,水能资源仅次于煤炭,占居着十分重要的地位。我国的水电建设事业已经取得了举世瞩目的成绩,但仍然还存在着许多难题有待于我们的水电技术人员攻关解决。其中，在大型水电机组的重要部件如水轮机、蜗壳、钢岔管等制造关键技术仍然存在诸多难题，尤其是与其配套的焊接材料。随着我国水电建设的大型化、大参数化发展，目前已开展700-1000MW级特大型水电机组，700-800MW级特大型蒸发冷却水电机组、100-200MW轴流式水轮发电机组、300MW级以上抽水蓄能机组等的研究及建设发展不断深入，其所用钢材主要为适用于大型水电站、抽水蓄能电站等水电工程用高强度、高塑韧性、超低焊接裂纹专用钢板(如CF60(62)、B610CF、CF80等)。焊材是设备制造过程中不可缺少的材料，尤其是水电站设备中的高强度钢，所用的焊材，焊缝的强度直接影响到设备的整体性能。现有的大参数水电工程建设的配套高性能焊接材料，形成的焊缝还存在低强度、低韧性、易腐蚀、易磨损等缺点，在较苛刻的服役条件下，焊缝容易产生缺陷，影响设备的服役寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：解决上述现有技术中的不足，提供一种水电用1000MPa级钢配套焊条及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种水电用1000MPa级钢配套焊条，包括焊芯和药皮，所述药皮裹敷于所述焊芯的表面；所述药皮组份以重量份数计为：大理石：25.0～33.0；萤石：28.0～38.0；金红石：3.0～8.0；钼铁：1.2～2.8；金属铬：1.3～2.4；硅微粉：3.0～7.0；硅铁：2.5～4.0；镍粉：5.5～7.6；纯碱：0.5～0.8；CMC：0.3～0.6；海藻酸钠：0.6～1.0；电解锰：5.0～6.3；还原铁粉：9.0％～11.0；钛铁：1.8～2.6；氧化稀土：0.8～1.6。进一步的，所述焊芯的化学成分以质量分数计为：C:≤0.10％；Mn:0.30-0.55％；Si:≤0.08％；S:≤0.015％；P:≤0.005％；Cr:≤0.10％；Ni:≤0.30％；Al:≤0.03％；Cu:≤0.20％；As:≤0.02％；余量为Fe。进一步的，所述药皮组份以重量份数计为；大理石：25.0，萤石：30.0，金红石：6.7，钼铁：1.8，金属铬：2.2，硅微粉：5.5，硅铁：3.3，镍粉：6.7，纯碱：0.5，CMC：0.6，海藻酸钠：0.8，电解锰：5.2，还原铁粉：9.0，钛铁：1.8，氧化稀土：0.9。进一步的，所述药皮组份以重量份数计为；大理石：33.0，萤石：26.8，金红石：3.0，钼铁：2.2，金属铬：1.8，硅微粉：3.0，硅铁：4.0，镍粉：6.6，纯碱：0.7，CMC：0.6，海藻酸钠：0.6，电解锰：5.9，还原铁粉：9.0，钛铁：2.0，氧化稀土：0.8。进一步的，所述药皮组份以重量份数计为；大理石：25.0，萤石：29.6，金红石：5.0，钼铁：1.7，金属铬：2.4，硅微粉：4.0，硅铁：4.0，镍粉：6.0，纯碱：0.5，CMC：0.6，海藻酸钠：1.0，电解锰：5.0，还原铁粉：11.0，钛铁：2.6，氧化稀土：1.6。进一步的，所述药皮与焊芯的质量比为3:7。制备上述水电用1000MPa级钢配套焊条的方法，包括以下步骤，(a)将所述药皮的原料按配比混合均匀，再向混合物中加入粘接剂，混合均匀；(b)将上述步骤(a)中制备的混合物和焊芯加入到压条机中，在焊芯的表面制备药皮，再经低温烘焙、高温烘焙，制得所述焊条。进一步的，所述粘接剂与药皮原料的重量份数比为，0.2-0.23:1。进一步的，在所述步骤(b)中，所述低温烘焙的温度为85～110℃，所述高温烘焙的温度为380℃。进一步的，所述粘接剂为钾钠水玻璃，其模数比为1:1。本专利技术的药皮的组份中，CaCO3是大理石的主要组成成分，焊条中使用的大理石在电弧热的作用下，分解成CaO和CO2气体，起到造渣和造气的作用，CaO是碱性氧化物，能提高熔渣碱度，稳定电弧，增大熔渣与金属表面的界面张力和表面张力，改善脱渣性能，并有较好的脱S能力，CO2能降低电弧气氛中的氢分压，减少焊缝氢含量。但是CaCO3太多(超过33.0％)会粗化熔滴，CaCO3太少，所产生CaO和CO2气体不够，不能很好的造渣、造气，影响焊缝性能，本专利技术中将大理石的控制在25.0～33.0％。CaF2是萤石的主要成份，是一种多成因的矿物质，属于碱性氟化物，在焊条中是一种造渣剂、稀释剂并能起到去氢作用，CaF2在焊接电弧作用下电离出F-，能降低电弧气氛中氢的分压，具有与碳酸盐相同的效果。CaF2的分解能降低熔敷金属中氧的含量，有利于提高焊缝金属的低温冲击韧度，CaF2熔点较低，能有效降低熔渣高温粘度，改善熔渣流动性，并提高导电性，改善焊缝成形，对改善焊接工艺，提高熔敷金属机械性能有很大的作用，合理的CaF2含量能起到稳定电弧的作用，如果CaF2过高则电弧稳定性变差，熔渣变硬。将CaF2的含量控制在28.0-38.0％之间，焊接性能较好。金红石是较纯的二氧化钛，TiO2是酸性氧化物，能改善渣的物理性能，把长渣变为短渣，使熔渣随温度的变化快，使焊缝成型良好，改善脱渣性，在加入时总量控制在3.0～8.0％。在焊接过程中，Cr易形成Cr2O3氧化膜，使得焊缝金属具有优良的抗常温、高温氧化性能，提高耐腐蚀性能；并且Cr还可以形成M23C6型碳化物，在基体内起到较好的碳化物强化效果，起固溶强化作用。但是Cr在焊态时对韧性有害，热处理后韧性更低，为了得到良好的机械性能，本专利技术中将Cr加入量控制在1.3～2.4％，使焊缝金属具有抗氧化、耐腐蚀、韧性好等优点。Ni的加入有利于提高焊缝的冲击韧性，Ni对强度的影响比Mn要小得多，Ni的有效强化比Mo或Cr也小得多，而且Ni对高Mn焊缝的韧性是有害的，本专利技术中将Ni控制在5.5～7.6％。Mo主要为固溶强化，也参与形成析出强化，并使得在变形后的回复温度显著提高；并且在450℃～650℃的温度范围，能有效地抑制渗碳体的聚集，并促进弥散的特殊碳化物析出，但加入Mo过多，会加大钢的脆断，本专利技术中将Mo含量控制在1.2～2.8％。Mn、Si作为脱氧剂加入。除了脱氧作用外，焊缝随着Mn的增加，焊缝强度提高，应变时效处理后的冲击吸收功越高，每增加0.1％Mn，焊缝屈服强度和抗拉强度约提高10MPa，含1.5％的Mn时,焊态和消除应力状态下焊缝的冲击韧性为最佳。Si的脱氧能力为Mn的3.8～4.0倍，Si与Cr同时存在时，可以提高合金的高温抗氧化性能，但是Si过高不利于焊缝金属的韧性，本专利技术中将Si-Fe控制在2.5～4.0％，将电解锰控制在5.0～6.3％。由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：采用本专利技术的焊条来焊接高强钢B950CF，焊缝金属具有合理的抗拉强度930～1130Mpa，屈服强度≥790Mpa，延伸率≥12％，-40℃冲击功KV2≥47J，等机械性能指标，且焊接后焊缝气孔、夹渣、裂纹、扩散氢以及外观边缘等均完全满足大型水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水电用1000MPa级钢配套焊条，其特征在于：包括焊芯和药皮，所述药皮裹敷于所述焊芯的表面；所述药皮组份以重量份数计为：大理石：25.0～33.0；萤石：28.0～38.0；金红石：3.0～8.0；钼铁：1.2～2.8；金属铬：1.3～2.4；硅微粉：3.0～7.0；硅铁：2.5～4.0；镍粉：5.5～7.6；纯碱：0.5～0.8；CMC：0.3～0.6；海藻酸钠：0.6～1.0；电解锰：5.0～6.3；还原铁粉：9.0％～11.0；钛铁：1.8～2.6；氧化稀土：0.8～1.6。

【技术特征摘要】
1.一种水电用1000MPa级钢配套焊条，其特征在于：包括焊芯和药皮，所述药皮裹敷于所述焊芯的表面；所述药皮组份以重量份数计为：大理石：25.0～33.0；萤石：28.0～38.0；金红石：3.0～8.0；钼铁：1.2～2.8；金属铬：1.3～2.4；硅微粉：3.0～7.0；硅铁：2.5～4.0；镍粉：5.5～7.6；纯碱：0.5～0.8；CMC：0.3～0.6；海藻酸钠：0.6～1.0；电解锰：5.0～6.3；还原铁粉：9.0％～11.0；钛铁：1.8～2.6；氧化稀土：0.8～1.6。2.根据权利要求1所述的水电用1000MPa级钢配套焊条，其特征在于：所述焊芯的化学成分以质量分数计为：C:≤0.10％；Mn:0.30-0.55％；Si:≤0.08％；S:≤0.015％；P:≤0.005％；Cr:≤0.10％；Ni:≤0.30％；Al:≤0.03％；Cu:≤0.20％；As:≤0.02％；余量为Fe。3.根据权利要求2所述的水电用1000MPa级钢配套焊条，其特征在于：所述药皮组份以重量份数计为；大理石：25.0，萤石：30.0，金红石：6.7，钼铁：1.8，金属铬：2.2，硅微粉：5.5，硅铁：3.3，镍粉：6.7，纯碱：0.5，CMC：0.6，海藻酸钠：0.8，电解锰：5.2，还原铁粉：9.0，钛铁：1.8，氧化稀土：0.9。4.根据权利要求2所述的水电用1000MPa级钢配套焊条，其特征在于：所述药皮组份以重量份数计为；大理石：33.0，萤石：26.8，金红石：3.0，钼铁：2.2，金属铬：1.8，硅微粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：何秀，韦性竹，
申请(专利权)人：四川西冶新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51