耐热钢不预热焊接用的焊条制造技术

本发明专利技术提供一种耐热钢不预热焊接用的新颖焊条以及用该焊条用于耐热钢的焊接工艺。该焊条的熔敷金属化学成份构成为Ｃ≤０．０８、Ｍｎ０．５－０．８、Ｓｉ≤０．５、Ｓ≤０．０３５、Ｐ≤０．０３５、Ｃｒ０．８－１．２、Ｍｏ０．４－０．６５以及Ｖ０．１－０．２５；该焊条具有硬度低、超低氢、抗裂性好、高韧性、多用性等特点，可代替目前常用的Ｒ３０７、Ｒ３１７、Ｒ４０７焊条，用于耐热钢不预热焊接，具有节能、高效、优质等优点。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊条和焊接工艺，具体地说，本专利技术涉及耐热钢不预热焊接用的新颖焊条以及用该焊条用于耐热钢的焊接工艺。随着电站、石油、化工和原子能工业的飞速发展对材料的要求也不断提高，要求设备能在高温、高压下长期稳定工作，因此各种耐热合金钢获得广泛应用，一般10CrMo910、12CrMoV、13CrMo44等耐热合金钢都需要预热到200-300℃下焊接，否则容易产生焊接冷裂纹，会导致设备损坏。近20多年来，各国的焊接工作者对焊接冷裂纹极为重视，进行了大量的研究，据统计焊接冷裂纹约占焊接裂纹的90%以上。焊接冷裂纹的危害也远远超过其它焊接裂纹。为了防止和消除焊接冷裂纹，也进行了大量的试验研究，大致可以分成以下几个方面。1、研制无裂纹钢。通过尽量降低钢材的碳当量，采用多元微量元素合金化，提高钢的纯度，通过控制轧制来提高钢材的综合性能等方法来降低焊接预热温度或实现不预热焊接。2、改进焊接材料。研究超低氢和耐吸潮焊接材料，调整焊接材料的化学成分或焊剂和焊条的配方，优化焊缝的组织和性能，以期达到提高焊缝金属的抗冷裂性能。3、改进焊接工艺。一般常用焊接预热来防止焊接冷裂纹，除此之外，还有提高焊接线能量，焊后加热缓冷，焊后立即进行消除应力退火，优化焊接次序，巧用退火焊道以及焊后立即锤击等工艺措施。目前，常用的防止焊接冷裂纹措施主要是焊接预热和焊接材料的烘干和防潮。焊接预热有利于降低焊接和热影响区的硬度，加速氢的扩散和逸出，可有效的防止焊接裂纹。但是，焊接预热也有不足之处，增加焊工等工时间，有害于焊工的健康甚至不恰当的焊接预热，会大大增加焊接应力，导致热应力裂纹。生产中迫切需要一种既能克服焊接预热的缺点，又能防止焊接冷裂纹产生的焊条和新工艺方法。本专利技术者通过近20年时间探索进行了大量的焊接性试验，共试验了200多个焊条配方，经过对比试验，筛选出具有优异抗焊接冷裂纹性能的新颖焊条，该焊条具有硬度低、超低氢、抗裂性好、高韧性、多用性等优点，可用于耐热钢不预热焊接，具有节能、高效、优质低耗等优点，可取代目前电站、化工设备中常用的R307、R317、R407焊条，可用于耐热钢不预热焊接有利于防止产生焊接冷裂纹，改善焊工的劳动条件节省能源，简化焊接工艺管理，经生产试用已经焊接近百根集箱，数万只热耐热合金钢集箱管接头，结果非常满意，深受广大高温高压焊工欢迎。目前，虽然在碳锰钢及低合金结构钢采取了许多防止焊接冷裂纹的措施，诸如采用低强度焊接材料、采用超低氢、耐吸潮的焊接材料以及采用紧急后热或焊后立即退火降低焊接预热温度，其焊接预热温度可由原来的100-150℃降低至50-100℃，但还不能实现不预热焊接。于是，本专利技术的目的是提供一种新颖的、超低氢电焊条，本专利技术的焊条比同类的焊条熔敷金属含氢量低、硬度低、韧性高、抗冷裂性能好，并可不预热焊接珠光体耐热钢。本专利技术还提供一种用本专利技术的焊条用于耐热钢的焊接工艺，所述的耐热钢无需预热，用该焊条可直接进行焊接。众所周知，焊接接头中含氢量的多少对抗裂性能影响很大，它是造成延迟裂纹的重要因素之一。要降低上述接头中的含氢量，本专利技术通过降低焊接材料焊条熔敷金属的扩散氢含量，合理选用药皮原材料，尽量降低其材料的水份和结晶水含量，不用或少用含氢组成物，以达到熔敷金属含氢量控制在国际标准化协会规定的(水银法)扩散氢ml/100g的标准状以下，这是克服上述延迟裂纹的重要措施之一。另外，本专利技术的焊条药皮中，采用某些可形成稳定氢化物的元素，它可以在焊接过程中提高冶金去氢能力，例如可适当提高萤石的比例，以控制焊缝金属，从而降低扩散氢含量。焊条药皮配方中，较佳地，碳酸盐和萤石的比例在1-2之间是合适的，由于上述碳酸盐的加入，使焊条的氧化性提高，但使熔敷金属含氧量加，对焊缝的冲击韧性极为不利。为此本专利技术在焊条药皮配方中，增加一些先期脱氧成份诸如钛铁比例;为了加强先期脱氧的同时，本专利技术采用在焊条药皮配方中适当加入一些联合脱氧的硅铁和锰铁，它将起到沉淀脱氧、扩散氧作用，即可以达到预期的良好脱氧效果。最后，焊条熔敷金属的冲击韧性受到各种因素的影响，如药皮原材料，焊芯成份以及杂质元素的影响。为了提高焊条韧性，可在焊条药皮配方中添加一些微量元素，以改变夹杂物的形态分布、大小、并净化焊缝、细化晶粒，改善晶相组织，以及减少偏析作用，对提高焊缝金属的韧性是十分有利的。为此，本专利技术中适当提高(如钛铁)比例，它不仅起到先期脱氧化作用，而且也起到了一定的渗合作用，因为钛是强烈形成碳化物的元素，它在高温时比较稳定以及形成的碳化物以细小、弥散和均匀地分布在基体上，大大细化了晶粒，从而达到了改善焊条熔敷金属的韧性和热强性能。为此，本专利技术者根据上述构思，提供一种可不预热焊接耐热钢的新颖焊条，及其焊接工艺，它包括采用低碳、低钒、高钼焊接材料，以保证其强度和韧性，并降低焊接冷裂纹的敏感性。于是，本专利技术通过以下方式实现的一种耐热钢不预热焊接用的焊条，包括焊条的焊芯和药皮，其特征在于焊芯由H08A钢材，药皮成份包括碳酸钙40-45份(重量)，萤石20-25份(重量)、铁合金15-20份(重量)其中钛铁10-12份(重量)、钼铁1-3份(重量)、锰铁1-2份(重量)、硅铁0.5-2份(重量)和钒铁0.5-1份(重量)，金属铬3-4份(重量)、纯碱0.6-1份(重量)钛白粉3-4份(重量)、石英5-7份(重量)、羧甲基纤维素0.4-1份(重量)，以及8-15份重量的钠水玻璃作粘结剂涂敷在焊芯四周表面。其特征在于药皮成份包括大理石42份(重量)、萤石22份(重量)、钛白粉4份(重量)、石英7份(重量)、纯碱0.6份(重量)、羧甲基纤维素0.4份(重量)、金属铬3份(重量)、铁合金20份(重量)其中钛铁12份(重量)、钼铁3份(重量)、锰铁2份(重量)、硅铁2份(重量)和钒铁1份(重量)，以及10份重量的钠水玻璃作粘结剂涂敷在焊芯四周表面。其特征在于所述的焊芯分别为φ3.2、φ4和φ5mm时，药皮外径尺寸分别为φ5.2-5.3、φ6.2-6.3和φ7.3-7.4mm。其特征在于熔敷金属化学成份分别为C≤0.08、Mn0.5-0.8、Si≤0.5、S≤0.035、P≤0.035、Cr0.8-1.2、Mo0.4-0.65以及V0.1-0.25的焊条。其特征在于所述的耐热钢的焊接无需预热工序。以下，本专利技术将通过具体实施例作进一步详细说明，以使本专利技术的优点更为明显。实施例(以下均以重量份数和重量百分数表示)1.焊芯采用C≤0.08的低碳钢，优先地采用H08A钢材2.焊皮组成成分碳酸钙40-45份，优先地采用大理石42份;萤石20-25份，优先地采用22份;金属铬3-4份，优先地采用3份;羧甲基纤维素0.4-1份，优先地，采用0.4份;纯碱(Na2Co3)0.6-1份，优先地采用0.6份;钛白粉3-4份，优先地采用4份;石英5-7份，优先地，采用7份;铁合金15-20份，优先地，采用20份包括钛铁10-12份，优先地采用12份;钼铁1-3份，优先地，采用3份;锰铁1-2份，优先地采用2份;硅铁0.5-1份，优先地采用2份;以及钒铁0.5-1份，优先地采用1份;和钠水玻璃8-15份，优先地，采用10份作为粘结剂。将上述组成成份混合均匀后，按普通碱性低氢型电焊条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐热钢不预热焊接用的焊条，包括焊条的焊芯和药皮，其特征在于焊芯由Ｈ０８Ａ钢材构成，药皮成份包括碳酸钙４０－４５份（重量），萤石２０－２５份（重量）、铁合金１５－２０份（重量）：其中钛铁１０－１２份（重量）、钼铁１－３份（重量）、锰铁１－２份（重量）、硅铁０．５－２份（重量）和钒铁０．５－１份（重量）；金属铬３－４份（重量）、纯碱０．６－１份（重量）钛白粉３－４份（重量）、石英５－７份（重量）、羧甲基纤维素０．４－１份（重量），以及８－１５份重量的钠水玻璃作粘结剂涂敷在焊芯四周表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：牛明安，徐建销，何新根，
申请(专利权)人：上海锅炉厂，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]