本发明专利技术属于焊接材料领域。尤其是用于焊接异种钢接头的电焊条，主要适用于珠光体耐热钢和奥氏体不锈钢异种钢材的焊接。本发明专利技术超低碳型电焊条其特征在于，组成该电焊条的熔敷金属化学成分（重量％）为，Ｃ０．０３～０．０６；Ｓｉ０．２～０．５；Ｍｎ０．５～０．８；Ｃｒ１．５～２．５；Ｍｏ０．４～０．６５；Ｖ０．１０～０．３５；余Ｆｅ。采用本发明专利技术电焊条与现有技术相比较，具有成分设计简单、合理；能有效防止接头中熔合区附近碳迁移层的形成；焊接接头中不形成脆硬的马氏体组织；焊接工艺、冶金性能优良；焊接接头的常温和高温性能都可以达到要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊接材料领域。尤其是用于焊接异种钢接头的电焊条，主要适用于珠光体耐热钢和奥氏体不锈钢异种钢材的焊接。
技术介绍
珠光体耐热钢(如12Cr1MoV)有优良的高温强度，奥氏体不锈钢(1Cr18Ni9)具有耐腐蚀性能，分别能满足热电设备对材料的不同要求，被广泛用于各类耐热、耐蚀的环境。尤其是在发电站设备建造中，锅炉和燃气轮机与外部管道连接时经常要用到这种异种材料之间的焊接接头。以往的焊接是用下列方法之一，都有不同的问题存在使用铁氏体或珠光体型的焊接材料焊接(如E5515-B2-V、E6015-B3或E5015等焊条)在靠近奥氏体钢一侧的焊缝中会生成增碳层，同时在焊缝熔合面附近会形成脆硬的马氏体组织。使用奥氏体型的焊接材料焊接(如E0-19-10-15、E347-17等焊条)在耐热珠光体钢近缝区会生成增碳层。上述两种方法有一共同的问题在奥氏体一侧或珠光体一侧形成明显的碳迁移层。熔合线处马氏体的存在也使接头的抗裂能力降低。两个问题的存在，造成焊接接头的组织、性能的不连续性。增碳层的存在和熔合区的马氏体组织会降低接头的抗热疲劳的能力，导致发电设备在运行中焊接接头的早期失效。试图用调整焊接工艺的方法解决此问题不会有明显的改善。使用镍基合金的焊接材料可以防止上述问题的出现。方法一首先，使用镍基合金在某一侧堆焊后再用类似另一侧材料的焊接材料焊接这个接头。如果堆焊合适的厚度，又在随后的焊接中没有将其堆焊层熔透的话，可以阻止碳迁移的形成。由于现场焊接条件和检测技术的不足，这样的工艺不但工序繁琐、费时，而且焊接成本亦高出许多，难以满足工程的需求。方法二使用镍基合金焊接材料直接焊接。这样的焊接接头，可以阻止碳迁移，能满足工程需要，但是焊接制造的成本很高。
技术实现思路
针对上述焊接异种钢材的技术问题，本专利技术提出一种能防止焊接接头熔合线附近碳迁移层的形成和脆硬马氏体组织的生成的超低碳型的电焊条。根据本专利技术目的，我们提出的组成超低碳低合金电焊条的熔敷金属化学成分(重量％)为C 0.03～0.06％；Mn 0.5～0.8％；Cr 1.5～2.5％；Mo 0.40～0.65％；V 0.10～0.35％；S＜0.035％；P＜0.035％；余为Fe。在本专利技术电焊条的化学成分中，碳是碳迁移层形成的主体元素，为抑制熔合区附近增碳层和脱碳层，碳的含量应尽量低。采用超低碳的作用是使扩散驱动力降低，降低碳的活度，碳的含量越低，该作用效果也越好。但是，当碳的含量低于0.03％时，会使铬、钼、钒等热强元素无法发挥作用，也会带来成本的明显提高。当碳含量高于0.06％时，已经接近不锈钢的含碳量，防止碳迁移的作用就会消失。焊接过程中，要防止焊芯、药皮中的铁合金和碳酸盐等物质向熔敷金属里过渡碳，碳含量要控制在0.03～0.06％内。在本专利技术电焊条成分中加入硅，主要是在焊接过程中起脱氧作用。熔敷金属中硅含量小于0.2％时，脱氧不充分，这时的焊缝有可能产生气孔等焊接缺陷；当含量超过0.5％时，对焊缝的韧性不利。焊缝中锰元素具有良好的脱氧和脱硫的效果，还能有效地提高熔敷金属的强度，当含锰量低于0.5％时，不利于防止焊接热裂纹；当含锰量大于0.8％时，熔敷金属的韧性会降低。在本专利技术电焊条成分中加入铬、钼、矾都是碳化物形成元素，能明显提高材料的热强性和常温强度，还会保证熔敷金属有足够的抗氧化性和高温强度及抗高温蠕变的能力。铬具有高的固溶强化和抗高温氧化的效果，含量小1.5％时，效果不明显，大2.5％时，又会易于生成马氏体；钼有很强的固溶强化作用，提高熔敷金属的热强性显著，钼的碳化物形成倾向比铬更大，也可形成的弥散相Mo2C起沉淀强化熔敷金属作用，钼的含量控制在0.4～0.65％，高于0.65％时，可使焊缝韧性降低；钒是强碳化物形成元素，形成V4C3和VC型弥散碳化物可使晶界得到强化，对提高熔敷金属的再结晶温度，增强材料热强性和抗蠕变性能有利，根据熔敷金属的碳含量与钒含量的最佳比值关系，钒含量控制在0.10～0.35％。在本专利技术电焊条中的硫、磷都属于对熔敷金属常温和高温机械性能有很大危害的元素，应尽量降低。其余为铁。本专利技术超低碳型电焊条的制备技术与现有技术相同，采用常规低氢型药皮。采用焊条药皮合金化，通常使用市售的超低碳工业纯铁材料制作焊芯，在通用的液压型焊条涂料机上压制焊条，然后经烘干制成本专利技术的电焊条。采用本专利技术超低碳电焊条焊接珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢异种焊接接头，与现有技术相比较，成分设计简单、合理，能有效防止接头中熔合区附近碳迁移层的形成；焊接接头中不形成脆硬的马氏体组织；同时，该焊条的焊接工艺、冶金性能优良，焊接接头的常温和高温性能都可以达到要求；焊条的制造成本仅是使用镍基合金焊接材料成本的十分之一。本专利技术也可以用于除珠光体耐热钢外的其它珠光体钢和铁素体钢与奥氏体钢的焊接，同样也能防止在焊接接头生成碳迁移层。实施例1是使用本专利技术的焊条焊接管-管对接接头。以下的焊接实例不作为对本专利技术的限制。附图说明图1是本专利技术电焊条实施例1中，管-管对接1(用本专利技术焊条)靠近奥氏体母材侧焊接熔合区附近的碳元素的扫描照片；图2是本专利技术电焊条实施例1中，管-管对接对比件2(用E347-17焊条)靠近奥氏体母材侧焊接熔合区附近的碳元素扫描照片；图3是本专利技术电焊条实施例1中，管管对接对比件3(用E5515 B2-V焊条)靠近奥氏体母材侧焊接熔合区附近的碳元素扫描照片；具体实施方式以下实施例的焊接钢材牌号均为12Cr1MoV和1Cr18Ni9；使用直流反接法焊接。实施例1管-管对接。管材规格为Φ64×5，长度为200毫米；开坡口，焊接前将本专利技术的电焊条于350℃烘干1小时。焊接参数使用Φ3.2电焊条，焊接电流为90～120安培，焊接电压23～25伏特，焊接两道两层。同时，还用E347-17和E5515-B2-V焊条分别施焊了同样母材的对比试件。用三种焊条施焊的管件，其靠近奥氏体母材侧熔合区的碳元素扫描金相照片见图1、图2、图3。由图1显示证明，熔合区两侧的碳元素含量均衡，没有碳迁移层的存在，而图2和图3都显示出有碳迁移层。用本专利技术电焊条焊接的管件接头，其常温抗拉强度试验按GB 2652-89《焊接接头拉伸试验方法》进行，测试结果见表1。表1 实施例2平板对接。使用焊接板材规格为300×100毫米，厚度16毫米，开坡口60°。用本专利技术电条和E5515-B2-V焊条多层多道焊接，焊接接头熔敷金属的高温拉伸试验在Gleeble 1500热模拟试验机上完成。测试结果见表2。用本专利技术电焊条焊接的板件接头熔合区附近的显微硬度试验，采用跨熔合线直线取点方法，其测试直线距试板上表面8毫米，测试点间距为0.05毫米，测试结果见表3。表2 表3 权利要求1.一种熔敷金属为超低碳的电焊条，用于珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢异种钢接头的焊接，其特征在于，该电焊条的熔敷金属化学成分(重量％)中，C 0.03～0.06。2.根据权利要求1所述的电焊条，其特征在于，组成该电焊条的熔敷金属化学成分(重量％)为，C 0.03～0.06；Si 0.2～0.5；Mn 0.5～0.8；Cr 1.5～2.5；Mo 0.4～0.65；V 0.10～0.35；其余为Fe。3.根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种熔敷金属为超低碳的电焊条，用于珠光体耐热钢与奥氏体不锈钢异种钢接头的焊接，其特征在于，该电焊条的熔敷金属化学成分（重量％）中，Ｃ０．０３～０．０６。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李德元，董晓强，张义顺，张忠礼，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
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