适用于550℃高温工作设备件的特殊耐热钢焊条及其制备方法

文档序号:9498159阅读:956来源:国知局
适用于550℃高温工作设备件的特殊耐热钢焊条及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种焊接材料,适用于550°C高温工作设备件的特殊耐热钢焊条。此焊 条适用于焊接Cr2. 5Mo类低合金钢结构,如550°C条件下工作的高温高压管道、化工机械、 石油裂化设备等。还涉及此种焊条的制作方法。
【背景技术】
[0002] 新型材料是国家重点支撑发展的战略性新兴产业之一,新型焊接材料是新型钢铁 材料产业化的基础材料,焊接技术作为基础制造技术之一,也是国家发展高端装备制造业 新兴战略产业的重要内容。因此,发展新型焊接材料是国家产业政策引导发展的重要方向。
[0003] 低合金耐热钢兴起于20世纪30年代,其主要是在普通碳素钢中加入 Cr,Mo,V,Nb,Ti,B,W等合金元素形成的。与碳钢相比,低合金耐热钢不仅具有良好的抗氧 化性、持久热强性,还具有比较好的抗硫腐蚀和抗氢腐蚀性能。另外,低合金耐热钢中合金 元素含量少,价格便宜,并具有优良的工艺性能和物理性能。因此比其他类型的耐热钢应 用更为广泛。随着现代化工业的迅速发展,低合金耐热钢越来越广泛的应用于电力、化工、 石油、原子能航空等尚速发展和尖端彳丁业,对材料的性能也提出了更尚的要求:如更尚的尚 温温度、高温疲劳强度以及良好的塑性;同时还具有更好的高温稳定性和工艺性。低合金耐 热钢在国内已做了大量的研究工作,但在这方面仍存在许多有待解决的问题。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的之一就在于提供一种适用于550°C高温工作设备件的特殊耐热钢焊 条,该适用于550°C高温工作设备件的特殊耐热钢焊条焊缝成型美观,焊道高度适中,焊缝 侵润角适中,熔敷金属理化性能适中。
[0005] 技术方案是:一种适用于550°C高温工作设备件的特殊耐热钢焊条,由焊芯和包 裹在该焊芯外表面上的药皮组成,该药皮由以下成分制成:
[0006] 白75Γ石10-60重量份
[0007] 菱苦土 10-50重量份 [0008] 钛铁矿50-70重量份
[0009] 大理石220-330重量份
[0010] 萤石280-300重量份
[0011] 金红石30-80重量份
[0012] 纯碱6重量份
[0013] 锆英砂6-10重量份
[0014] 铁粉60-80重量份
[0015] 电解锰30重量份
[0016] 硅微粉40-50重量份
[0017] 冰晶粉20-30重量份
[0018] 金属铬28-30重量份
[0019] 钼粉12重量份
[0020] 钒铁8重量份,和
[0021] 银粉6重量份。
[0022] 作为优选,所述白云石:CaC03彡 50. 0%、MgC03彡 40. 0%、S彡 0· 04%、P彡 0· 04%, 颗粒度要求:_30 目:100% ;菱苦土 :MgC03> 90. 0%、S< 0· 03%、P< 0· 03%,颗粒度要 求:-30 目:100% ;钛铁矿:Fe304:45.0-54. 0%、Ti02> 46. 0%、S彡 0· 03%、P彡 0· 03%, 颗粒度要求:_30目:100% ;大理石:CaC03> 96%、S彡0.03%、P彡0.03%,颗粒度要求 为:-30 目:100 %、-40 目:彡 97 %、-170 目:彡 70 % ;萤石:CaF2> 96%、SiO2彡 3. 0 %、 C彡 0· 08%、S彡 0· 03%、P彡 0· 03%,颗粒度要求为:-30 目:100%、-40 目:彡 97%、-170 目:彡70 % ;金红石:Ti02> 96 %、S彡0· 03 %、P彡0· 03 %,粒度要求为:-40目: 彡 100%、-160 目:彡 30% ;纯碱:Na2C03彡 99%、NaCl彡 0· 70%,锆英砂:Zr02> 60%、 3102彡32%、5彡0.03%、卩彡0.09%,颗粒度要求为:-40目 :100%、-160目:彡50%;冰晶 粉疋:多53%、41彡13%、恥彡29,颗粒度要求-80目 :100%;电解锰迦彡99.9%,颗粒 度要求-60目:100%;镍粉:Ni多99. 9%,颗粒度要求-60目:100%;金属铬:Cr多99. 9%, 颗粒度要求-60目:100 %;钼粉:Mo彡99. 9 %,颗粒度要求-60 :100 %;钒铁:V:50 %-55 %, A1 彡 0· 80%,Si彡 2. 50%,Μη彡 0· 50%,C彡 0· 75%,S彡 0· 05%,P彡 0· 10%,颗粒度 要求-40目:100% ;铌粉:Nb彡99. 9%,颗粒度要求-60目:100% ;铁粉:Fe彡97.0%、 Μη彡 0· 40%、Si彡 0· 20%、C彡 0· 10%、S彡 0· 025%,P彡 0· 025%,颗粒度要求:-30 目: 100% ;硅微粉:Si02> 98. 0%、Fe203彡 0· 20%、S彡 0· 025%,P彡 0· 025%。
[0023] 作为优选,所述白云石:菱苦土 :钛铁矿:大理石:萤石:金红石:纯碱:锆英砂:铁 粉:电解锰:娃微粉:冰晶粉:金属铬:钼粉:银铁:银粉重量比为10 :10 :50 :330 :300 :40 : 6 :10 :60 :30 :40 :20 :30 :12 :8 :6〇
[0024] 作为优选,所述白云石:菱苦土 :钛铁矿:大理石:萤石:金红石:纯碱:锆英砂:铁 粉:电解锰:娃微粉:冰晶粉:金属铬:钼粉:银铁:银粉重量比为20 :20 :70 :280 :280 :30 : 6 :10 :80 :30 :50 :30 :30 :12 :8 :6〇
[0025] 作为优选,所述白云石:菱苦土 :钛铁矿:大理石:萤石:金红石:纯碱:锆英砂:铁 粉:电解锰:娃微粉:冰晶粉:金属铬:钼粉:银铁:银粉重量比为60 :50 :70 :220 :300 :80: 6 :6 :80 :30 :50 :30 :28 :12 :8 :6〇
[0026] 本发明的目的之二在于提供一种适用于550°C高温工作设备件的特殊耐热钢焊条 的制备方法。
[0027] 技术方案是:一种适用于550°C高温工作设备件的特殊耐热钢焊条的制备方法, 包括以下步骤:
[0028] ①将各成分的粉料按比例混合均匀后;
[0029] ②加入粉料总量的20-30%的粘结剂搅拌混合均匀,送入条压机内将其裹覆于焊 芯上;
[0030] ③再经80~100°C烘焙2~3小时及380~400°C烘焙1. 5~2小时。
[0031]本发明的目的之三在于提供一种550°C高温工作设备件的特殊耐热钢的焊接方 法。
[0032] 技术方案是:一种550°C高温工作设备件的特殊耐热钢的焊接方法,所述焊接方 法采用上述的的适用于550°C高温工作设备件的特殊耐热钢焊条焊接所述的550°C高温工 作设备件的特殊耐热钢。
[0033] 发明原理:
[0034] 大理石在电弧热的作用下分解成CaO和C02是焊条制造中及常用的建渣造气材 料,提高熔渣碱度,稳定电弧增大熔渣与金属界面张力和表面张力,改善脱渣,并有较好的 脱S能力。
[0035] 萤石可以调整熔渣的熔点个粘度,增加溶者的流动性,改善熔渣的物理性能对焊 缝成型、脱渣等起关键作用,也是降低焊缝中扩散氢的主要材料,但因氟的存在,会造成电 弧不稳定,并产生有毒气体,应该合理控制比列。
[0036] 金红石在焊条中的作用主要是建渣、稳弧,在本发明中,加入金红石,对焊缝成形 有关键作用。
[0037] 纯碱的加入是为了改善焊条的压涂性能。
[0038] 有益效果:
[0039]本发明焊条在730°C± 15°C,保温2小时情况下,焊缝熔敷金属力学性能均能达到 如下:室温抗拉强度Rm(Mpa):彡590,室温屈服强Rp0.2(MPa):彡490,室温伸长率A(%): 彡15,20°C冲击功KV(J):单值彡100。
[0040] 焊缝熔敷金属在以下状态下:980°C油淬1小时,然后580°C回火2. 5小时后空冷, 焊缝恪敷金属力学性能均能达到如下:室温抗拉强度要求:Rm(Mpa):彡980MPa,室温伸长 率A(% ):彡 15〇
[0041] 本发明焊条性能优良,焊条表面光滑,成品率高,偏心稳定;直流反接焊接时电弧 稳定、基本无飞溅,脱渣性良好,焊条操作性能优异,全位置焊接性能优良;焊缝成型美观, 焊道高度适中,焊缝侵润角适中,熔敷金属理化性能适中。焊接时电弧稳定、飞溅小、脱渣 好,成型好,全位置操作性能好。焊缝熔敷金属化学成分控制严格,特别是Sb、Sn、As、B、S、 P等有害杂质元素控制极低。
[0042] 本发明采用的药皮以碳酸盐、氟化物和硅酸盐为主,同时添加少量的含二氧化钛 原材料改善压涂物质。
[0043] 名词解释:
[0044] 550°C高温工作设备件的特殊耐热钢-指Cr2. 5Mo类低合金钢结构,如550°C条件 下工作的高温高压管道、化工机械、石油裂化设备等。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0046] 实施例1
[0047] 本实施例当焊芯为1000g时,焊条需要下述各种成分重量为(g):
[0048] 白zsT石:10、菱苦土 : 10、钦铁矿:50、大理石:330、$石:300、金红石:40、纯喊:6、 锆英砂:1〇、铁粉:60、电解锰:30、硅微粉:40,冰晶粉:20,金属铬:,30,钼粉:12,钒铁:8, 铌粉:6,将上述粉料混合均匀后,加入浓度为43°的钾钠水玻璃250g搅拌混合均匀,送入 条压机内按常规方法将其裹覆于H08A焊芯上,再经88°C烘焙2小时、380°C烘焙1. 5小时, 即成。
[0049] 本实施例所得焊条(直流反接焊接)进行焊接试验,电弧稳定、基本无飞溅、脱渣 性能好,焊缝成形美观。焊接是按照国际标准GB/T5118相关要求,试板母材采用Q345,坡 口采用本发明焊条堆边,加工之后堆边厚度3mm。
[0050] 焊条恪敷金属化学成分为:
[0051] C:0· 90wt%、Μη:0· 75wt%、Si:0· 25wt%、S:0· 005wt%、P:0· 006wt%、Cr: 2. 20wt%、Mo:0· 95wt%、V:0· 21wt%、Nb:0. 005wt%、Sn:0. 005wt%、As:0. 005wt%、 A1:0.Olwt%、Sb:0.OOlwt%,余量为Fe和杂质元素。
[0052] 焊条熔敷金属力学性能为:
[0053] 表1焊条熔敷金属力学性能
[0054]
[0055] 实施例2
[0056] 本实验实施例焊芯与选择药皮材料与实施例一相同,当焊芯为1000g时,焊条需 要各种药皮重量为(g):白云石:20、菱苦土 :20、钛铁矿:70、大理石:280、萤石:280、金红 石:30、纯碱:6、锆英砂:10、铁粉:80、电解锰:30、硅微粉:50,冰晶粉:30,金属铬:30,
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