超低氫型焊條制造技術

本發明專利技術為超低氫型電焊條，主要適用于低碳鋼、低合金鋼重要結構和厚壁壓力容器的焊接等。本發明專利技術焊條藥皮采用ＣａＯ－ＣａＦ－［２］－ＴｉＯ－［２］渣系，并加入適量的鐵粉。采用本發明專利技術焊條施焊，焊縫金屬擴散氫含量可低于１毫升／１００克（甘油法測定），其裂紋擴張臨界應力比現有低氫焊條提高近一倍，具有優異的抗裂性能。本發明專利技術焊接工藝性能良好，飛濺小，脫渣率１００％，可進行全位置焊接。（*該技術在2007年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于焊接材料。主要適用于低碳鋼、低合金鋼等重要結構和厚壁壓力容器的焊接。在低碳鋼和低合金高強度鋼重要結構和厚壁壓力容器的手工焊中，氫是引起或誘發焊接裂紋的主要因素之一。焊縫金屬中擴散氫含量的多少，對焊接裂紋的形成起著決定性的作用。降低氫含量，使氫含量達到不產生裂紋的“安全”范圍內，則焊接裂紋就可避免。如對橫向裂紋敏感的2.25%Cr-1%Mo鋼，只有當焊縫金屬中擴散氫含量〔H〕低于3.3毫升/100克(真空熱抽取法測定)時，裂紋才不會產生(《溶接學會志》1980，№10);當焊縫金屬中擴散氫含量〔H〕≤1.5毫升/100克(本說明書中，凡未加注明的均為甘油法測氫)時，該鋼甚至不預熱，亦可避免裂紋產生(《壓力技術》1979，№01)。所以，使用擴散氫含量〔H〕＜1毫升/100克的超低氫型焊接材料時，即使不進行預熱及中間退火，也不會產生裂紋。焊縫金屬中氫含量的降低還可以大大降低低合金鋼焊接時的預熱溫度，甚至可以不預熱，從而大大改善了勞動條件。目前，國內外用于焊接低碳鋼、低合金鋼的低氫型堿性焊條，其焊縫金屬的擴散氫含量〔H〕都在2毫升/100克以上，個別焊條的〔H〕≤2毫升/100克。日本專利昭58-209499介紹了一種低氫型電焊條。其藥皮的主要成分為CaCO3、CaF2、TiO2、SiO2和鐵粉等，但未談及焊縫金屬中擴散氫的含量。昭59-153596提供了一種超低氫型電焊條，藥皮的主要成分與昭58-209499相似，它雖然也是外涂藥粉焊條，但其焊芯是管狀焊絲，管狀焊絲內的焊劑先經1000℃高溫處理，焊劑水分含量極低，容易達到超低氫效果。但該管狀焊絲藥皮焊條與實心焊芯藥皮焊條是兩種不同類型的焊條。本專利技術的目的在于提供一種使焊縫金屬的擴散氫含量水銀法測定(IIW-ISO3690)〔H〕≤3毫升/100克或甘油法測定(GB3965-83)〔H〕≤1毫升/100克的超低氫型焊條。采用本專利技術焊條施焊所得焊縫金屬，不僅擴散氫含量低，而且具有較高的力學性能和優異的抗裂性能。為了達到上述目的，本專利技術采用如下解決方案(1)采用CaO-CaF2-TiO2渣系。CaCO3、TiO2在電弧區域里分解出氧，氧和氫化合，降低了氣相中氫的分壓;CaF2與SiO2反應形成SiF4，SiF4和氣相中的原子氫和水蒸汽發生反應，達到去氫效果。(2)通過加入Na2O、K2O、BaO、Na3AlF6和CMC，使焊縫金屬擴散氫含量進一步降低，獲得超低氫的效果。為了改進渣系的物理性能和電弧穩定性，還加入適量的鐵粉。根據上述意旨，本專利技術焊條藥皮的具體化學成分(重量%)如下20～45%CaCO3，18～32%CaF2，2～10%TiO2，2～8%SiO2，5～40%Fe粉，Na3AlF6、Na2O、BaO、K2O、CMC中包括Na3AlF6在內的兩種或兩種以上之和為2～10%，5～20%鐵合金及合金元素。其中鐵合金為Mn-Fe、Ti-Fe、Si-Fe中任兩種或兩種以上;合金元素為Cr、Ni、Mo中任一種以上。本專利技術生產工藝簡單。按上述化學成分范圍配料后，混合均勻，采用水玻璃作為粘合劑，將配好的藥粉均勻地壓涂在相應的低碳鋼焊芯或低合金鋼焊芯上，即制成本專利技術的電焊條。采用本專利技術的渣系涂料，可以生產抗拉強度為450～700兆帕(MPa)的超低氫低合金鋼焊條。焊條的壓涂性能良好，不需要任何附加工序和設備，凡能生產低氫型焊條的廠商均可實施本專利技術。本專利技術焊條經400℃烘烤1小時，焊縫金屬中的擴散氫含量〔H〕低于1毫升/100克。采用本專利技術焊條施焊，具有焊接工藝性能良好，飛濺小，脫渣率100%，焊縫成形美觀和再引弧性能優異等特點。該焊條可以進行全位置焊接。本專利技術焊條具有優異的抗裂性能。采用本專利技術與結507焊條在σs≥439兆帕(MPa)的15MnVN正火鋼板和σs＝612兆帕(MPa)的2.25%Cr-1%Mo鋼板做的試板上進行JIS-Y型坡口拘束抗裂對比試驗。試驗結果如下①對15MnVN正火鋼板，結507焊條不產生根部裂紋的預熱溫度為200℃，本專利技術焊條不產生根部裂紋的預熱溫度為150℃;②對于2.25%Cr-1%Mo鋼板，熱407焊條不產生根部裂紋的預熱溫度為≥200℃，采用本專利技術焊條不產生根部裂紋的預熱溫度為150℃。同時，還采用本專利技術焊條與熱407焊條和結507焊條分別對2.25%Cr-1%Mo鋼和C-Mn低合金鋼制插銷進行了插銷試驗。試驗結果如下①對于2.25%Cr-1%Mo鋼，熱407焊條相應的焊縫金屬擴散氫含量〔H〕＝1.08毫升/100克，其臨界應力〔σ〕cr＝204兆帕(MPa);本專利技術焊條相應的焊縫金屬中擴散氫含量〔H〕＝0.27毫升/100克，其臨界應力〔σ〕cr＝490兆帕(MPa);②對于C-Mn低合金鋼，結507焊條所對應的焊縫金屬中擴散氫含量〔H〕＝2～5毫升/100克，其臨界應力〔σ〕cr＝388兆帕(MPa);本專利技術焊條對應的焊縫金屬擴散氫含量〔H〕＝0.72毫升/100克，其臨界應力〔σ〕cr＞612兆帕(MPa)由上述結果看出，與對比焊條相比，采用本專利技術焊條施焊，預熱溫度低，焊縫金屬中擴散氫含量低，對應的臨界應力高，抗裂性能優異。實施例按照本專利技術的藥皮化學成分范圍，配制了三種焊條藥皮。藥皮的具體化學成分如表1。將配制好的藥皮加入適量的水玻璃，調勻后壓涂在HO8焊芯上，制成三種電焊條。然后按照國家標準GB5118-85、GB5117-85進行焊接試驗。焊后測量了焊縫金屬的擴散氫含量(水銀法和甘油法)和室溫機械性能，所得結果分別列入表2和表3。為了對比，還配制了三個對比焊條藥皮，該三種藥皮的化學成分中，不含Na3AlF6、Na2O、BaO、K2O和CMC，而其它組分和含量與本專利技術相同。焊芯及焊條的制備以及焊接試驗均與本專利技術相同。對比例的藥皮化學成分、焊縫金屬擴散氫含量和室溫機械性能分別列入表1、表2和表3。由試驗結果看出，在藥皮化學成分中加入Na3AlF6、BaO Na2O、K2O和CMC，對焊縫金屬獲取超低氫的效果起著重要的作用。 表2 實施例本專利技術與對比例焊縫金屬擴散氫含量(毫升/100克) 表3 實施例本專利技術與對比例焊縫金屬的室溫機械性能本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超低氫型電焊條，其特征在于藥皮的化學成分（重量％）為：２０～４５％　ＣａＣＯ↓〔３〕，１８～３２％ＣａＦ↓〔２〕，２～１０％ＴｉＯ↓〔２〕，２～８％ＳｉＯ↓〔２〕，５～４０％Ｆｅ粉，Ｎａ↓〔３〕ＡｌＦ↓〔６〕Ｎａ↓〔２〕Ｏ、ＢａＯ、Ｋ↓〔２〕Ｏ、ＣＭＣ中包括Ｎａ↓〔３〕ＡｌＦ↓〔６〕在內的兩種或兩種以上之和為２～１０％，５～２０％鐵合金和合金元素。

【技術特征摘要】
1.一種超低氫型電焊條，其特征在于藥皮的化學成分(重量%)為20～45% CaCO3，18～32%CaF2，2～10%TiO2，2～8%SiO2，5～40%Fe粉，Na3AlF6Na2O、BaO、K2O、CMC中包括Na...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫永令，劉渭庭，梁東圖，尹愛媚，趙玉華，
申請(專利權)人：治金工業部鋼鐵研究總院，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]