[發明專利]一種水電站引水壓力鋼管焊接的超低氫高韌性焊條

有效

• 申請號: 201410171411.7
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103921019A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 余細華;孔健
• 申請（專利權）人: 湖北船王特種焊材有限公司
• 主分類號: B23K35/365
• 分類號: B23K35/365
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉榮;周宗貴

技術領域

本發明涉及一種水電站引水壓力鋼管焊接的超低氫高韌性焊條，屬于焊接材料領域。

背景技術

水電站引水壓力鋼管焊接是水電站金屬結構制作安裝的最重要環節。鋼管母材一般采用抗拉強度610MPa級的低合金高強度調質鋼板SUMIPEN610F和NK-HITEN610U2，它們分別由日本的住友公司和NKK公司制造。該類鋼合金元素含量設計非常合理，含C量及S、P雜質含量非常低，組織十分穩定，以其良好的綜合力學性能和工藝性能贏得了國內水電站壓力鋼管的大部分市場。如三峽水利樞紐工程的26臺發電機組，每臺機組均采用單機單管供水，為機組供水的引水壓力鋼管內徑12.4m，是目前世界上設計的管徑最大的引水壓力鋼管，均是采用上述日本進口鋼板，配套的焊接材料在關鍵的焊接位置均采用日本神鋼LB-62及LB-62UL焊條。

近年來國產07MnCrMoVR(武鋼WDL610D)鋼也開始投入水電站應用，如金沙江向家壩水電站右岸引水壓力鋼管。國產07MnCrMoVR鋼屬于成分和性能與上述日本鋼板接近的610MPa級低焊接裂紋敏感性低合金高強鋼，屈服強度為490MPa，抗拉強度為610-740MPa。按照DL/T5017-93《水利水電工程壓力鋼管制造安裝驗收規范》，為滿足水電站大型及超大型壓力鋼管焊接的高標準質量要求，研制能與進口及國產610MPa級低焊接裂紋敏感性低合金高強鋼配套的，性能達到日本神鋼同類LB-62及LB-62UL焊條的國產焊接材料，具有重要的現實意義和顯著的經濟效益。

然而現有技術中用于水電站引水壓力鋼管焊接的焊條，往往存在以下缺陷：焊接時容易造成飛濺，不易脫渣，含氫量尚需進一步降低；熔敷金屬中的夾雜物較多，無法使-20℃低溫沖擊韌性穩定；焊條的藥皮吸潮性能有限。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水電站引水壓力鋼管焊接的超低氫高韌性焊條，保證良好的焊接工藝性能，熔池流動性好，飛濺小，電弧穩定性好，熔渣覆蓋均勻，焊縫成形美觀，脫渣容易；研制焊條的熔敷金屬擴散氫含量為1.8ml/100g(水銀法)，符合超低氫標準要求；研制焊條的熔敷金屬-20℃低溫沖擊韌性一般穩定在160-180J，能滿足610MPa級水電站引水壓力鋼管的焊接要求。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明提供了一種水電站引水壓力鋼管焊接的超低氫高韌性焊條，該焊條的藥皮包括以下組分，各組分及各組分的質量百分比分別為：大理石40-50％，白云石2-4％，螢石18-30％，石英2-6％，脫水長石1-3％，鋯英砂1-3％，鈦酸鉀2-4％，霧化硅鐵3-6％，電解錳4-8％，鈦鐵7-12％，輕稀土硅鐵1-3％，鉬鐵0.5-1.0％，鎳粉2-4％，氟化稀土0.5-1.0％。

所述的脫水長石在配料前經過850-950℃高溫烘焙處理。

按上述配比混配成焊條外皮藥料，配加鉀鈉混合水玻璃經焊條壓涂機涂覆在H04E專用優質低碳低硫鋼焊芯，再經烘干機烘干定型制成直徑2.5mm、3.2mm、4.0mm、5.0mm等各型規格的電焊條。所述的混合水玻璃鉀鈉比為3:7，模數為M3.3，波美度為40Be。所述的H04E焊芯要求C<0.03％，S<0.01％。

本發明基于其技術方案的有益效果是：

(1)本發明選用了CaO-MgO-CaF₂-SiO₂組成的堿性低氫型渣系作為研制焊條的藥皮類型，并采取了限制焊縫金屬中擴散氫含量的有效措施，使其控制在5ml/100g(水銀法)以內的超低氫范圍，解決進口SUMIPEN610F和NK-HITEN610U2鋼及國產07MnCrMoVR(武鋼WDL610D)鋼配套超低氫高韌性焊條的配方問題；

(2)本發明加入多種氟化物，從而提高了去氫能力；

(3)本發明加入不同分解溫度的多種碳酸鹽，其中大理石中CaCO₃分解溫度為800℃～900℃，白云石中MgCO₃的分解溫度為500℃～650℃，這些碳酸鹽都是先分解后熔化，綜合加入碳酸鹽有利于均衡提高電弧氣氛的CO₂分壓，能夠降低氫分壓；

(4)本發明加入微量稀土等表面活性元素，通過改變液態金屬表面性質而減少液態金屬對氫的吸附，從而使溶入金屬中的氫量大為減少，降低了熔敷金屬的擴散氫含量；