本发明涉及一种用加氢装置的超低氢焊条。
背景技术：
：我国国民经济迅猛发展，对能源的需求越来越多，石油化工、煤化工、核电等能源行业正处于蓬勃发展之中。为提高油品质量和利用率，加氢工艺成为提高汽油、柴油质量的重要手段，加氢装置无疑是最为关键的设备，在常见的加氢处理、精制和催化裂化装置中，一般其设计使用温度在300℃以上并在10mpa以上的高温高压、临氢条件下工作(氢分压一般大于1.4mpa)，工况比较恶劣。12cr2mo1r钢因其综合力学性能优良，适合高温高压条件临氢条件下工作，因此是加氢装置的首选材料，也是目前应用最成熟的一种材料，其配套焊接材料纯净度、强韧性能的高低及抗回火脆性的优良等是影响加氢装置的使用性能和质量的关键因素。目前国内加氢装置技术要求s≤0.010，p≤0.010，454℃高温抗拉强度大于等于452.4mpa，510℃高温持久(应力210mpa)大于650h不断裂，抗回火脆性vtr54+3△vtr54≤-10℃。kv2(-30℃)要求大于等于54j，454℃高温抗拉强度大于等于452.4mpa，si+mn≤1.1％，s≤0.005％，p≤0.005％，抗回火脆性vtr54+3△vtr54≤-10℃。专利中cn105234593a“铬钼临氢钢用可全位置操作的低合金钢手工电焊条”，发明的焊条的x系数为8，纯净度不够高，抗回火脆性关键值为vtr54+2.5△vtr54＝-10℃≤10℃，不满足现有的设计vtr54+3△vtr54≤-10℃要求。目前国内尚没有熔敷金属si+mn≤1.1％，s，p含量小于等于0.005，-30℃低温冲击吸收能量稳定大于150j，454℃高温抗拉强度大于等于452.4mpa，510℃高温持久(应力210mpa)大于650h不断裂，抗回火脆性vtr54+3△vtr54≤-10℃的加氢装置专用超低氢焊条。超低氢高韧性低碳加钨耐热钢焊条(cn103240542a)公开的焊条试用于12cr1mov(1.25cr0.5mo0.25v)钢的焊接，其性能满足耐热钢高温持久性能及室温冲击韧性要求，但并未涉及到加氢专用12cr2mo1r钢的低温冲击韧性，抗回火脆性等问题。一种具有低温冲击韧性的耐热钢焊条(cn103264234a)涉及的耐热钢焊条是用于焊接2.25cr1mo钢，该焊条仅涉及到低温冲击韧性，并未涉及到加氢装置专用12cr2mo1r钢的抗回火脆性和高温性能等问题。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(cn105252161a)，此专利适用于cr2.5mo钢在550℃高温工作设备件的特殊耐热钢焊条，该焊条c含量极高，仅涉及到常温冲击，并未涉及到加氢装置专用12cr2mo1r钢焊条的低温冲击，抗回火脆性等问题。一种铁粉型耐热钢焊条及其应用(cn108015449a)，该焊条涉及到通过添加铁粉提高焊接效率，化学成分满足2.25crmo钢，但未涉及到-30℃低温冲击韧性、耐高温性能及抗回火脆性等。技术实现要素：本发明是要解决现有的用于焊接12cr2mo1r钢制加氢装置的焊条无法满足加氢装置技术要求的技术问题，而提供一种用于焊接12cr2mo1r钢制加氢装置的超低氢焊条。本发明用于焊接12cr2mo1r钢制加氢装置的超低氢焊条是由药皮和焊芯组成，且药皮与焊芯的质量比为3:(7～8)；所述的焊芯为h08e碳钢焊芯；所述的药皮按质量份数是由以下成分组成：大理石粉25份～42份、萤石粉20份～29份、石英粉2份～8份、钛粉2份～6份、纯碱0.5份～1份、45#硅铁2份～7份、电解锰2份～8份、铬粉4份～9份、中碳铬铁1份～3份、钼粉1份～5份、铁粉5份～20份和氟化稀土1份～4份。本发明的药皮中各成分的主要作用简述如下：大理石粉：主要作用是造渣、造气，能够调节熔渣的熔点、粘度、增大熔渣表面张力和界面张力。萤石粉：主要作用是造渣，适量萤石可以降低液态金属的表面张力、提高其流动性，使得焊缝成型美观，降低焊缝气孔敏感性，能够降低熔敷金属的扩散氢含量。石英粉：主要作用是造渣，适量石英能够改善脱渣，提高熔点，改善焊条立焊及仰焊性能。钛粉:主要作用是脱氧，降低焊缝中气体，可提高焊缝冲击韧性。45#硅铁：主要作用是脱氧，提高焊缝金属的低温冲击韧性，同时向焊缝过渡必要的si元素，但是过高会损坏冲击韧性，因此，必须保证在一个适当的范围内。电解锰：主要作用是脱氧，同时向焊缝过渡必要的mn元素。铬粉：主要作用是控制焊缝中主合金元素，以固溶态或者与c元素等形成金属间化合物m23c6等，提高室温、高温强度以及高温抗氧化能力等。中碳铬铁：主要作用是控制焊缝中铬元素含量和补偿c元素的烧损，使c元素控制在合理区间内。铁粉：主要作用是提高焊条的熔敷效率，同时增强导电性和改善药皮熔化效果。钼粉：主要作用是控制焊缝中主合金元素含量，以固溶态为主存在于焊缝中，少量与c元素等形成金属间化合物，提高焊缝的室温强度和高温强度等。纯碱：用于改善焊条压涂性能。氟化稀土：主要作用是净化焊缝，改善焊缝金属的结晶条件，细化晶粒，改善夹杂物的形态、大小和分布，提高焊缝的冲击韧性等。所述的h08e碳钢焊芯的成分按照重量百分比如下表：(％)csimnspassnsbfe≤0.08≤0.100.3～0.5≤0.003≤0.003≤0.002≤0.001≤0.001余量所述的药皮中各成分的要求如下表：本发明的用于焊接12cr2mo1r钢制加氢装置的超低氢焊条的制备方法如下：(1)配制药皮的原料，先干混，进行均匀混合，再加入钾钠水玻璃作为粘结剂进行湿混，并进行碾压，再制成粉团；所述的钾钠水玻璃中钾钠比为3:1、模数为2.9～3.1，浓度为44°be′-45°be′；所述的钾钠水玻璃与药皮的质量比为0.2:1；(2)将粉团送入焊条压涂机内，将粉团涂覆到h08e碳钢焊芯上，得到焊条；药皮的原料与h08e碳钢焊芯的质量比为3:(7～8)；(3)将焊条在室温下晾干4h，送入烘干炉内，在150℃条件下烘焙8h，再在350℃条件下烘焙2h，出炉即为成品。本发明具有如下优点：1)本发明的焊条具有优良的焊接性能，焊缝成型美观，脱渣容易，仰焊时熔渣托铁水能力强，焊缝成型良好，脱渣容易；2)本发明的焊条熔敷金属纯净度极高，s、p及其他杂质元素含量极低，x系数达到6，焊缝金属扩散氢含量小于等于2.5ml/100g(水银法)；3)具有良好的综合性能，454℃高温抗拉强度温度大于等于452.4mpa，低温冲击韧性优良，kv2(-30℃)可以稳定大于150j；4)本发明焊条通过控制杂质元素含量，合金si+mn≤1.1％，提高抗回火脆性，使满足抗回火脆性关键指标vtr54+3△vtr54≤-10℃。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式为一种用于焊接12cr2mo1r钢制加氢装置的超低氢焊条，具体是由药皮和焊芯组成，且药皮与焊芯的质量比为3:(7～8)；所述的焊芯为h08e碳钢焊芯；所述的药皮按质量份数是由以下成分组成：大理石粉25份～42份、萤石粉20份～29份、石英粉2份～8份、钛粉2份～6份、纯碱0.5份～1份、45#硅铁2份～7份、电解锰2份～8份、铬粉4份～9份、中碳铬铁1份～3份、钼粉1份～5份、铁粉5份～20份和氟化稀土1份～4份。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的h08e碳钢焊芯中各元素按质量百分比组成如下：c≤0.08％，si≤0.1％，mn为0.3％～0.5％，s≤0.003％，p≤0.003％，as≤0.002％，sn≤0.001％，sb≤0.001％，余量为铁。其他与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述的药皮与焊芯的质量比为3:7。其他与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的药皮按质量份数是由以下成分组成：大理石粉41份、萤石粉21份、石英粉3份、钛粉3份、纯碱1份、45#硅铁4份、电解锰4份、铬粉7份、中碳铬铁1份、钼粉2份、铁粉15份和氟化稀土1份。其他与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：所述的药皮按质量份数是由以下成分组成：大理石粉30份、萤石粉25份、石英粉5份、钛粉4份、纯碱0.7份、45#硅铁5份、电解锰6份、铬粉6份、中碳铬铁2份、钼粉3份、铁粉10份和氟化稀土2份。其他与具体实施方式四相同。用以下试验对本发明进行验证：试验一：本试验为一种用于焊接12cr2mo1r钢制加氢装置的超低氢焊条，具体是由药皮和焊芯组成，且药皮与焊芯的质量比为3:7；所述的焊芯为h08e碳钢焊芯；所述的药皮按质量份数是由以下成分组成：大理石粉41份、萤石粉21份、石英粉3份、钛粉3份、纯碱1份、45#硅铁4份、电解锰4份、铬粉7份、中碳铬铁1份、钼粉2份、铁粉15份和氟化稀土1份。h08e碳钢焊芯的化学成分按重量百分比如下表：(％)csimnspassnsbfe0.060.070.390.0020.0020.0010.00050.0002余量本试验的用于焊接12cr2mo1r钢制加氢装置的超低氢焊条的制备方法如下：(1)配制药皮的原料，先干混，进行均匀混合，再加入钾钠水玻璃作为粘结剂进行湿混，并进行碾压，再制成粉团；所述的钾钠水玻璃中钾钠比为3:1、模数为2.9～3.1，浓度为44°be′-45°be′；所述的钾钠水玻璃与药皮的质量比为0.2:1；(2)将粉团送入焊条压涂机内，将粉团涂覆到h08e碳钢焊芯上，得到焊条；药皮的原料与h08e碳钢焊芯的质量比为3:7；(3)将焊条在室温下晾干4h，送入烘干炉内，在150℃条件下烘焙8h，再在350℃条件下烘焙2h，出炉即为成品。焊条熔敷金属(焊条熔化后未稀释的状态)化学成分如下表(wt，％)焊条熔敷金属力学性能如下表：高温持久试验结果见下表：试验温度/℃应力/mpa时间/h持久结果510210650未断本试验的焊缝金属采用水银法测量扩散氢含量结果见下表：本试验在690℃保温32h和690℃保温8h两种热处理状态下的454℃高温抗拉强度分别为464mpa和495mpa，均大于452.4mpa，高温持久性能优良，-30℃的低温冲击功均大于150j。本试验的si+mn＝0.98小于1.1％，按照api934要求进行加速回火脆化后vtr54+3△vtr54＝-35℃远小于-10℃的要求值。按照api934要求的加速回火脆性处理方法分布冷却(阶梯冷却)方法，具体处理方法为：1、加热到600°f(316℃)，加热速率不严格要求；2、以不超过100°f(56℃)/小时的升温速率，加热到1100°f(593℃)；3、1100°f(593℃)保温1小时；4、以不超过10°f(6℃)/小时的降温速率，冷却到1000°f(538℃)；5、1000°f(538℃)保温15小时；6、以不超过10°f(6℃)/小时的降温速率，冷却到975°f(524℃)；7、975°f(524℃)保温24小时；8、以不超过10°f(6℃)/小时的降温速率，冷却到925°f(496℃)；9、925°f(496℃)保温60小时；10、以不超过5°f(3℃)/小时的降温速率，冷却到875°f(468℃)；11、875°f(468℃)保温100小时；12、以不超过50°f(28℃)/小时的降温速率，冷却到600°f(316℃)；13、在静止的空气中冷却至环境温度。当前第1页1 2 3