高韧性低氢碱性焊条及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高韧性低氢碱性焊条，包括药皮和焊芯，药皮按重量百分比由以下材料组成：大理石38%～44%，萤石20%～25%，锆英砂3%～5%，硅铁1%～5%，钛铁10%～15%，中碳锰铁5%～7%，钛白粉2%～4%，云母3%～6%，微晶纤维1.5%～2%，镍粉1.2%～1.8%，混合稀土1%～1.5%，以上各组分的重量百分比之和为100%。本发明专利技术还公开了其制备方法，将药皮材料与钾钠混合水玻璃混合后压成圆柱形粉团并放入压涂机中，将圆柱形粉团压涂在H08A焊芯上制成焊条，然后磨头磨尾后烘干即得。本发明专利技术焊接高强钢时焊前无需预热，焊后无需热处理，有效控制了熔敷金属扩散氢含量且其制备方法简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料加工
，涉及一种高韧性低氢碱性焊条，本专利技术还涉及该高韧性低氢碱性焊条的制备方法。
技术介绍
随着现代工业技术的发展，高强钢的应用日益广泛，其焊接问题也愈显突出。众所周知，强度越高的钢材，其韧性储备越低，氢致裂纹敏感性也随之增大。现有用于焊接高强钢的焊条在焊接前需对高强钢预热及焊后热处理，以降低焊接残余应力及焊缝金属中的扩散氢，这样延长了制造周期，增加了成本，并且增大了工人的劳动强度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高韧性低氢碱性焊条，解决了现有焊条在焊接前需对高强钢预热及焊后热处理的问题。本专利技术的另一目的是提供上述高韧性低氢碱性焊条的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是，高韧性低氢碱性焊条，包括药皮和焊芯，药皮按重量百分比由以下材料组成:大理石38% 44%，萤石20% 25%，锆英砂3% 5%，硅铁1% 5%，钛铁10% 15%，中碳锰铁5% 7%，钛白粉2% 4%，云母3% 6%，微晶纤维1.5% 2%，镍粉1.2% 1.8%，混合稀土 1% 1.5%，以上各组分的重量百分比之和为100%。本专利技术的特点还在于，其中混合稀土包括20%氧化乾、20%氧化铺和60%氧化镧。本专利技术所采用的另一技术方案是，上述高韧性低氢碱性焊条的制备方法，具体步骤如下:步骤I，按重量百分比分别称取大理石38% 44%，萤石20% 25%，锆英砂3% 5%,硅铁1% 5%，钛铁10% 15%，中碳锰铁5% 7%，钛白粉2% 4%，云母3% 6%，微晶纤维1.5% 2%，镍粉1.2% 1.8%，混合稀土 1% 1.5%，以上各组分的重量百分比之和为100%，将上述药皮材料和钾钠混合水玻璃一起放入混料机中混合，然后将混合后的药粉放入压团机中压成圆柱形药团；步骤2，将步骤I制得的圆柱形粉团放入压涂机中，将圆柱形粉团压涂在H08A焊芯上制成焊条，将制成的焊条放入箱式炉中烘干，即得到高韧性低氢碱性焊条。本专利技术的特点还在于，步骤I中药皮材料和钾钠混合水玻璃的重量比为3 3.5:1。步骤I中药皮材料和钾钠混合水玻璃在混料机中混合时间为10 20min。步骤2中烘干是以低温60°C，烘干时间为8h，高温120°C、180°C、25(TC和350°C，分别烘lh，五个温度段进行逐级升温烘干。本专利技术的有益效果是，本专利技术高韧性低氢碱性焊条焊接高强钢时，焊前无需预热，焊后无需热处理；焊条稳弧性能良好，熔池流动性好，飞溅颗粒细小，焊后易脱渣，熔渣覆盖均匀，焊缝成型细致美观，无气孔；熔敷金属扩散氢含量得到了有效的控制，并且其制备方法简单。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的焊条焊接X80钢板后焊缝中心的金相组织图；图2是本专利技术实施例2制备的焊条焊接X80钢板后焊缝中心的金相组织图；图3是本专利技术实施例3制备的焊条焊接X80钢板后焊缝中心的金相组织图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术高韧性低氢碱性焊条，包括药皮和焊芯，药皮按重量百分比由以下材料组成:大理石38% 44%，萤石20% 25%，锆英砂3% 5%，硅铁1% 5%，钛铁10% 15%，中碳锰铁5% 7%，钛白粉2% 4%，云母3% 6%，微晶纤维1.5% 2%，镍粉1.2% 1.8%，混合稀土 1% 1.5%，以上各组分的重量百分比之和为100%。其中混合稀土包括20%氧化乾,20%氧化铺,60%氧化镧。上述高韧性低氢碱性焊条的制备方法，具体步骤如下:步骤I，按重量百分比分别称取大理石38% 44%，萤石20% 25%，锆英砂3% 5%,硅铁1% 5%，钛铁10% 15%，中碳锰铁5% 7%，钛白粉2% 4%，云母3% 6%，微晶纤维1.5% 2%，镍粉1.2% 1.8%，混合稀土 1% 1.5%，以上各组分的重量百分比之和为100%，将上述药皮材料和钾钠混合水玻璃以3 3.5:1重量比一起放入混料机中混合10 20min，然后将混合后的药粉放入压团机中压成圆柱形药团；步骤2，将步骤I制得的圆柱形粉团放入压涂机中，将圆柱形粉团压涂在H08A焊芯上制成焊条，将制成的焊条放入箱式炉中以低温60°C，烘干时间为8h，高温120°C、180°C、250°C和350°C，分别烘lh，五个温度段进行逐级升温烘干，即得到高韧性低氢碱性焊条。药皮中各个组分的作用:大理石的主要化学成分是CaCO3,在焊条药皮中的主要作用是造渣和造气，大理石分解出的CaO既能稳定电弧，又有良好的脱硫能力。萤石的主要化学成分是CaF2，其熔点较低，具有稀释熔渣的作用，会降低熔渣的熔点，从而提高熔渣的导电性和流动性，CaF2在焊接中发生分解反应，生成的[F]捕捉熔渣中还原反应而产生的，抑制[O]向熔敷金属中过渡，从而降低熔敷金属中的[O]氧含量，并且降低了电弧气氛中的[H]分压，改善焊缝的塑性和韧性以及焊接工艺性能。锆英砂的主要化学成分是ZrO2，熔点为2715°C，具有两种变体，一种是1000°C以下稳定的单斜晶体，另一种为闻于iooo°c时稳定的正方晶体。由一种晶体转变为另一种晶体时体积发生约7%的变化，利用这一性能可以改善焊剂的脱渣性能，有利于脱渣。钛铁、硅铁和锰铁是常用的脱氧剂，也起到合金化的作用。钛铁是主要的脱氧剂，脱氧后的产物TiO2有一定的稀渣作用，有利于改善焊条的工艺性能。娃铁通常米用低度娃铁，含Si量约45%, —般娃铁用量小于5%。低度娃铁压涂性能好，烘干焊条过程中药皮一般不会起泡。锰铁为中碳锰铁，化学成分组成为82%Mn、l.5%S1、其余为Fe。锰铁具有脱氧作用，且在脱氧过程中释放出来的热量可补充因大理石分解吸热而使熔池降低的热量，Mn作为合金剂渗入焊缝中可提高焊缝机械性能。钛白粉的主要化学成分是TiO2，其作用是稳弧，使熔池平静，飞溅较小；形成短渣，使焊波细致；能与氧化铁结合成钛酸盐进入熔渣起脱氧作用；增强药皮的塑性、粘性使焊条易于压涂。云母的主要化学成分是Al2O3 ^nH2O和SiO2，主要作用是改善涂料的压涂性能和造渣，有助于提高稳弧性，云母粉是一种高结晶水硅铝酸盐，其在焊条烘干温度350°C时基本没有脱去结晶水，从500°C时才开始脱去结晶水，且数量有限，这样就保证了再焊条熔化的过程中，均能使药皮拥有较高的残余水分，从而达到消除气孔的目的，同时由于结晶水的均匀释放，保证了焊接工艺的稳定性。微晶纤维是一种纯净的纤维素解聚产物，是良好的助燃材料，具有优良的助燃特性并加强电弧吹力和焊条的再引弧性能。混合稀土可显著提高焊缝金属的低温冲击韧性。因为稀土在焊接冶金过程中与硫、氧反应，可产生稀土硫化物、稀土氧化物和稀土硫氧化物，大部分上浮到熔渣中，有效地净化了焊缝；能够显著改善焊缝金属组织，细化晶粒，增加针状铁素体数量；可明显改善焊缝金属中夹杂物的形态大小及分布，使夹杂物数量减少，尺寸减小。镍是弱合金元素，在焊缝金属的整个冷却速度范围内，Ni都可以使相变温度降低，并使侧板条铁素休开始转变温度降低程度明显大于AF开始转变温度的降低；此外，Ni能降低点阵中的位错运动抗力和位错与间隙元素交互作用能量，促进应力松弛，从而减少脆性断裂倾向。实施例1 步骤I，按照质量百分比分别称取42g大理石，18g萤石，4g钛白粉，3g锆英砂，13g钛铁，5g中碳锰铁，4g本文档来自技高网...

【技术保护点】
高韧性低氢碱性焊条，其特征在于，包括药皮和焊芯，所述药皮按重量百分比由以下材料组成：大理石38%～44%，萤石20%～25%，锆英砂3%～5%，硅铁1%～5%，钛铁10%～15%，中碳锰铁5%～7%，钛白粉2%～4%，云母3%～6%，微晶纤维1.5%～2%，镍粉1.2%～1.8%，混合稀土1%～1.5%，以上各组分的重量百分比之和为100%。

【技术特征摘要】
1.韧性低氢碱性焊条，其特征在于，包括药皮和焊芯，所述药皮按重量百分比由以下材料组成:大理石38% 44%，萤石20% 25%，锆英砂3% 5%，硅铁1% 5%，钛铁10% 15%,中碳锰铁5% 7%，钛白粉2% 4%，云母3% 6%，微晶纤维1.5% 2%，镍粉1.2% 1.8%，混合稀土 1% 1.5%，以上各组分的重量百分比之和为100%。2.根据权利要求1所述的高韧性低氢碱性焊条，其特征在于，所述混合稀土包括20%氧化宇乙、20%氧化铺和60%氧化镧。3.根据权利要求1所述的高韧性低氢碱性焊条的制备方法，其特征在于，具体步骤如下: 步骤I，按重量百分比分别称取大理石38% 44%，萤石20% 25%，锆英砂3% 5%，硅铁1% 5%，钛铁10% 15%，中碳锰铁5% 7%，钛白粉2% 4%，云母3% 6%，微晶纤维1.5% 2%，镍粉1.2% 1.8%，混合稀土...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，席敏敏，李继红，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：