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,