用于焊接不锈钢的多涂层焊条制造技术

本发明专利技术涉及一种涂层焊条，该涂层焊条包含至少部分由含有金红石和至少一种基于锂的化合物并且不含有钠长石和钾长石的外涂层围绕的中心金属芯。根据本发明专利技术，该焊条包含布置在该外涂层与该中心金属芯之间的至少一个内涂层，所述内涂层含有至少一种基于钠的化合物和/或至少一种基于钾的化合物。用于焊接不锈钢的相关方法。

Multi-Coated Electrode for Welding Stainless Steel

The present invention relates to a coated electrode comprising at least a central metal core surrounded by an outer coating containing rutile and at least one lithium-based compound without albite and potassium feldspar. According to the invention, the electrode comprises at least one inner coating arranged between the outer coating and the central metal core, which contains at least one sodium-based compound and/or at least one potassium-based compound. Relevant methods for welding stainless steel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于焊接不锈钢的多涂层焊条本专利技术涉及金红石型环境友好型涂层焊条的领域，这些焊条具有平稳熔化、低烟气排放和低六价铬(CrVI)排放并且具有良好的操作和涂层电阻性能，这些焊条特别旨在用于焊接不锈钢。在焊接操作过程中排放的、由复杂过程(即汽化/冷凝/氧化或汽化/氧化/冷凝)产生的烟雾在与弧焊相关的减损中计数。因此，焊烟的性质和量构成制造厂中逐渐增加的问题，焊烟需要使用保护系统诸如排烟装置，以便保护操作者和在附近工作人员的成员的健康。从全面观点来看，不锈钢被定义为额定铬含量是至少按重量计11％的铁合金。当需要良好的抗氧化能力和抗腐蚀性时，其使用是合理的。在不锈钢中存在若干子类的钢，即：-奧氏体钢，可能最广泛使用并且通常由于其根据美国标准分类而以名称“300系列”提及，该奧氏体钢的组成是基于铁/铬/镍体系并且该合金中元素Cr、Ni、Mn和Si的总含量超过按重量计16％；-马氏体钢；-铁素体钢；-双炼钢；-沉淀硬化不锈钢；以及-钢超级合金。因此，不锈钢中高含量的元素铬意指当它们正在焊接时，焊烟的组成颗粒含有高含量的含元素铬的化合物，该元素铬即三价铬(CrIII)，即最小毒性形式的元素铬，和/或六价铬(CrVI)，一种由于被视为致癌物而认为对于人类高度有毒的形式。在焊接不锈钢的情况下，由焊烟产生并存在于呼吸的空气中的六价铬元素(CrVI)因此由于其潜在毒性而受到特别调节。因此，已知在大部分国家的有效调节指示耐受的平均暴露值(AEV)为5mg/m3空气的“无害”烟雾颗粒并且烟雾中含有的元素CrVI等于0.05mg/m3，如P.J.Cunat在“Lechromedanslesfuméesdesoudagedesaciersinoxydables”,[Chromiuminstainlesssteelweldingfume(不锈钢焊烟中的铬)],MatériauxetTechniques,No.1-22002中所报道的，为了使这不会要求减小所呼吸空气中的最大烟雾含量的需求，CrVI的最大耐受浓度必须为至多1％，即(0.05/5)×100。低于1％，CrVI因此不是限制所呼吸的空气中可允许的烟雾的量的因素。相比之下，由于三价铬(CrIII)的AEV是0.5mg/m3，为了不要求减小所呼吸的空气中可允许的烟雾的需要，其在烟雾中最大可允许的浓度是10％。超过此数值，在焊接车间，为了将由操作者呼吸的空气中的烟雾的量和CrVI的比例限制为低于最大允许值，使用不锈钢的常规焊接产品，焊接车间的通风必须远好于在使用常规钢的产品时所需要的通风。通过调节常规涂层焊条的配方，可以减小源头处的焊烟。这些配方修改因此构成限制焊工环境中造成的有害影响的最有效方式，甚至在安装通常昂贵的设备诸如排烟装置之前也如此。只要用涂层焊条焊接的方法由于其便于实施而广泛用于在有时难以安装实际有效的排烟装置的某些焊接车间或工地的有限空间内进行焊接，更加如此。烟雾中CrVI生成的理论由以下等式[1]和[2]说明并且在焊接过程中形成某些含有元素CrVI的有害化合物，例如像Na2CrVIO4、K2CrVIO4、NaK3(CrVIO4)2或K2NaCrVIF6，这些化合物由存在于具有铬(Cr)的焊条组合物中的元素钠(Na)和钾(K)的以下反应产生：2Na+Cr+2O2→Na2CrVIO4[1]2K+Cr+2O2→K2CrVIO4[2]为了减小烟雾中含有元素CrVI的这些化合物的含量，S.Kimura、M.Kobayashi、T.Godai和S.Mimato,“Investigationsonchromiuminstainlesssteelweldingfumes[关于不锈钢焊接烟雾中的铬的研究]”,WeldingJournal[焊接杂志],第195s-203s页,1979年7月的文献提出在焊条涂层配方中消除含有元素Na和K的所有成分并用基于锂(Li)的“等效”成分取代。因此，已知用具有非常类似特性的基于Li的硅铝酸盐化合物诸如透锂长石LiAlSi4O10、锂辉石LiAl(SiO3)2或锂霞石LiAlSiO4取代存在于焊条涂层的常规环境友好型配方中的Na或K长石诸如KAlSi3O8或NaAlSi3O8，或者用Li硅酸盐替代标准Na和K硅酸盐。然而，此解决方案一直难以实现并且实际上从未能够建立为工业实践，因为使用基于锂的粘合剂作为基于钠和/或钾的粘合剂的替代物导致焊条具有脆性的或甚至高度易碎的涂层，使得因此配制的焊条在工业环境中不可用，在工业环境中这些焊条通常被意外碰到或粗暴处理，导致它们在并非足够机械坚固时快速劣化。此外，基于Na和K的化合物，无论是呈粉末状和/或液体状硅酸盐形式，通常几乎自动用于涂层焊条的涂层中，以便给予产品良好的电弧特征，尤其是电弧稳定性和动态特性。这是基于单独的硅酸锂配制并因此不含有Na和K的焊条为何表现出非常不如标准焊条的操作可焊性的原因。由BoehlerThyssen电焊组的经验推导的并且由V.E.Spiegel-Ciobanu“EntwicklungschadstoffarmerhochlegierterCr-Ni-Schweisszusatze-Teil1:ReduktiondesCrVI-GehaltsimSchweissrauch[Developmentoflow-pollutantweldingfillerwiresforhighCr-Nialloys-Part1:reductionoftheCrVIcontentinweldingfume(高Cr-Ni合金的低污染物焊接填料线的开发—第1部分：减少焊烟中的CrVI含量)]”,SchweissenundSchneiden,55(4),第198-200页,2003年5月公布的文献描述了生产不含有Na和K的此类环境友好型不锈钢焊条的困难，特别是由于其涂层的强度低，并且正式其与标准不锈钢产品相比显著更低的操作可焊性。最后，尽管已长时间已知用基于Li的“等效”成分取代含有元素Na和K的成分的理论降低烟气排放含量和烟雾中CrVI的量，但是仅T.Griffiths和A.C.Stevenson“Developmentofstainlesssteelweldingelectrodeshavingalowleveloftoxicchromiuminthefume[在烟雾中具有低水平有毒铬的不锈钢焊接焊条的开发]”,The5thInternationalSymposiumoftheJapanWeldingSociety[日本焊接学会第5届国际研讨会],AdvancedTechnologyinWelding,MaterialsProcessingandEvaluation[焊接材料加工和评价的高级技术],5JWS-IV-3,Tokyo[东京],1990年4月的文献描述了仅用硅酸Li和化合物配制的并具有坚固涂层的、具有低烟雾和CrVI排放的并且具有据说“令人满意”的操作特性的不锈钢焊条的制造。然而，实际上原来是这些焊条的操作特性已证明非常不如据说为“平滑融合”焊条的那些金红石型焊条，使得由于该文献的公布，在不锈钢焊条市场上没有出现这种类型的焊条。此外，D.O’Donnell和R.Bishel,“Sta本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂层焊条，该涂层焊条包含至少部分由含有金红石和至少一种基于锂的化合物的外涂层围绕的中心金属芯，所述外涂层不含钠长石和钾长石，其特征在于，该焊条进一步包含布置在该外涂层与该中心金属芯之间的至少一个内涂层，所述内涂层含有金红石和至少一种基于钠的化合物和/或至少一种基于钾的化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.05 EP 16305846.41.一种涂层焊条，该涂层焊条包含至少部分由含有金红石和至少一种基于锂的化合物的外涂层围绕的中心金属芯，所述外涂层不含钠长石和钾长石，其特征在于，该焊条进一步包含布置在该外涂层与该中心金属芯之间的至少一个内涂层，所述内涂层含有金红石和至少一种基于钠的化合物和/或至少一种基于钾的化合物。2.根据权利要求1所述的焊条，其特征在于，该焊条包含单一内涂层，所述内涂层在该中心金属芯的至少一部分上形成覆盖物并且该外涂层在所述内涂层的至少一部分上形成覆盖物。3.根据权利要求1或2中任一项所述的焊条，其特征在于，该外涂层含有以下项，每种化合物按重量计的百分比(％)是相对于所述外涂层的总重量表示的：-按重量计5％至45％的至少一种基于锂的铝硅酸盐或0.2％至3％来自至少一种基于锂的铝硅酸盐的锂；-至少一种不含Na和/或K的挤出剂；-作为粘合剂的硅酸锂；以及-按重量计约10％至55％的呈铁合金或单独元素形式的一种或多种金属元素。4.根据权利要求1至3中任一项所述的焊条，其特征在于，该外涂层不含基于钠和基于钾的化合物。5.根据权利要求1至4中任一项所述的焊条，其特征在于，该外涂层中Na和K的总比例表示为按所述外涂层的总重量计的百分比为小于或等于按重量计0.14％，优选地小于按重量计0.12％，甚至优选地小于按重量计0.1％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的焊条，其特征在于，该外涂层中Na2O和K2O的总比例表示为按所述外涂层的总重量计的百分比为小于或等于按重量计0.35％，优选地小于按重量计0.30％，甚至优选地小于按重量计0.25％。7.根据权利要求1至6中任一项所述的焊条，该外涂层含有表示为按所述外涂层中的总重量计的百分比的1％至4％Li2O，优选地2％至3％Li2O。8.根据权利要求1至7中任一项所述的焊条，其特征在于，该内涂层含有以下项，每种化合物按重量计的百分比(％)是相对于该焊条的该内涂层的总重量表示的：-按重量计5％至30％的至少一种基于锂的铝硅酸盐或0.1％至1％来自至少一种基于锂的铝硅酸盐的锂；-作为粘合剂的硅酸锂；以及-按重量计约10％至55％的呈铁合金或单独元素形式的一种或多种金属元素。9.根据权利要求1至8中任一项所述的焊条，其特征在于，该内涂层含有基于钠和/或基于钾的铝硅酸盐。10.根据权利要求9所述的焊条，其特征在于，该基于钠和/或基于钾的铝硅酸盐是板岩粉末。11.根据权利要求1至10中任一项所述的焊条，其特征在于，该内涂层含有包含Na和/或K的至少一种挤出剂和/或至少一种电弧引发和稳定剂。12.根据权利要求1至11中任一项所述的焊条，其特征在于，该内涂层中Na2O和K2O的总比例表示为按所述内涂层中的总重量计的百分比为大于或等于按重量计0.4％，优选地大于或等于按重量计0.5％，甚至优选地大于或等于按重量计0.6％。13.根据权利要求1至12中任一项所述的焊条，其特征在于，该内涂层中Na2O和K2O的总比例表示为按所述内涂层中的总重量计的百分比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：索林·克勒琼，
申请(专利权)人：杜克迪尔股份公司，
类型：发明
国别省市：罗马尼亚,RO