[發(fā)明專利]一種低強(qiáng)度高韌性耐熱鋼焊條

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310628416.3
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103878506A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王青云;亢天佑;劉宏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所
• 主分類號: B23K35/365
• 分類號: B23K35/365;B23K35/24
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務(wù)所 41112
• 代理人: 陸君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種低強(qiáng)度高韌性耐熱鋼焊條。

背景技術(shù)

已知的，15CrMoR鋼板在石油化工、煤化工、核電、汽輪機(jī)缸體、火電等領(lǐng)域用量較大，但其使用條件苛刻，對與其相配套的焊條要求也較高。但這類焊條普遍存在低溫沖擊韌性和強(qiáng)度不能同時(shí)保證的問題，給承壓設(shè)備的施工建造帶來很多麻煩。目前國內(nèi)外與耐熱鋼焊條相關(guān)的專利并不多，檢索到的專利有：（1）一種可耐退火正火處理的耐熱鋼焊條及使用方法（公開號：CN101342650A）。此專利提出的焊條及使用方法主要關(guān)注1.25Cr-0.5Mo焊條正火退火態(tài)熔敷金屬的力學(xué)性能，并沒有涉及焊后退火態(tài)熔敷金屬的力學(xué)性能，也沒有-20℃低溫沖擊韌性的要求。（2）一種低溫沖擊韌性好的高強(qiáng)度焊條（公開號：CN1569386A）。此專利提出的焊條主要適用于抗拉強(qiáng)度800MPa以上鋼板的焊接，并不適用于15CrMoR鋼板的焊接（專利CN1569386A研制焊條的成分，力學(xué)性能都不滿足15CrMoR鋼板用焊接材料的要求）。上述專利均用于一些特定熱處理狀態(tài)、特定鋼種的焊接，與本發(fā)明專利應(yīng)用的領(lǐng)域差別較大。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開了一種具有低強(qiáng)度、高韌性、全位置焊、配15CrMoR鋼板用耐熱鋼焊條，在675℃×3h熱處理后，熔敷金屬具有較低的抗拉強(qiáng)度（室溫抗拉強(qiáng)度為510～540MPa），良好的低溫沖擊韌性（-20℃沖擊功達(dá)到180J以上），焊條的焊接工藝性也較優(yōu)良，而且成本較低，具有較大的市場推廣前景和較好的經(jīng)濟(jì)效益。

為了實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明專利采用CaO-CaF₂-SiO_2-TiO₂堿性渣系，以藥皮方式過渡合金元素，焊縫金屬為1.25Cr-0.5Mo合金系，焊芯采用低S、P的H08E焊芯。

藥皮以碳酸鹽、氟化物、脫氧劑、粘結(jié)劑及合金為主，同時(shí)添加少量的硅酸鹽與改善壓涂性的物質(zhì)。各組分在藥皮中的含量如下：

大理石：35～43%、螢石：16～20%、進(jìn)口金紅石：3～5%、純堿：1～2%、霧化硅鐵：2～4%、金云母：1～3%、中碳錳鐵：3～5%、金屬Cr：2.5～3%、金屬鉬：1.0～1.5%、鈦鐵：2～3%、硅微粉：1～3%、稀土硅鐵：1～2%、純鈉水玻璃：17～21%。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：

大理石：主要作用是造渣、造氣、穩(wěn)弧、降氫，提高熔渣堿度，增大熔渣表面張力和界面張力。大理石加入量少于35%時(shí)，對熔敷金屬保護(hù)不充分，穩(wěn)弧性也較差；加入量大于43%時(shí)，會降低焊接速度，鐵水變黏，易使焊縫內(nèi)產(chǎn)生氣孔。

螢石：主要作用是造渣。適量的添加可調(diào)整熔渣的熔點(diǎn)和黏度，增加其流動性，以達(dá)到活化熔池、改善脫渣和除氫的目的。螢石加入量低于16%時(shí)，鐵水較黏，熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量偏高；加入量大于20%時(shí)，電弧穩(wěn)定性變差。

進(jìn)口金紅石：主要作用是造渣，同時(shí)有改善電弧穩(wěn)定性、脫渣性和方向焊接的性作用。金紅石加入量大于5%時(shí)，焊條熔敷金屬的力學(xué)性能變差；加入量低于3%時(shí)，焊條立焊和仰焊的成形性變差。

硅微粉：主要作用是造渣，細(xì)化熔滴，調(diào)整熔渣的黏度和增加渣的活潑性。硅微粉加入量大于3%時(shí)，會使飛濺增大；硅微粉加入量小于1%時(shí)，渣的活潑性變差，脫渣性也變差。

金云母：主要作用改善壓涂性，同時(shí)還能穩(wěn)定電弧，增加藥皮的透氣性。金云母加入量大于3%時(shí)，熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量偏高；加入量低于1%時(shí)，焊條的壓涂性變差。

中碳錳鐵：起到脫硫脫氧、防止熱脆的作用，還可以加速焊條的熔化，同時(shí)也向焊縫中過渡Mn元素。中碳錳鐵的加入量大于5%時(shí)，焊縫金屬中的Mn含量偏高，強(qiáng)度偏高，同時(shí)焊縫表面也容易產(chǎn)生氣孔；加入量低于3%時(shí)，焊接過程中脫硫、脫氧不充分，焊縫金屬中Mn含量偏低，韌性變差。

霧化硅鐵：起到脫氧作用，能加速焊條熔化，提高熔渣的流動性，降低焊縫氣孔敏感性，同時(shí)也向焊縫中過渡Si元素。加入量大于4%時(shí)，焊縫中的Si元素偏高，焊縫的沖擊韌性變差；加入量低于2%時(shí)，焊縫脫氧不充分，渣的流動性也變差。

鈦鐵：主要起到脫氧的作用。同時(shí)在焊接時(shí)具有防止晶粒粗大，細(xì)化晶粒的作用。鈦鐵的加入量大于3%時(shí)，焊條的制造成本提高，但對繼續(xù)改善焊條的焊接工藝性和焊縫金屬的力學(xué)性能，并沒有明顯的作用；加入量低于2%時(shí)，對焊縫金屬的晶粒細(xì)化作用不明顯，焊縫金屬的力學(xué)性能變差。