申请/专利权人：上海大西洋焊接材料有限责任公司

申请日：2018-09-13

公开（公告）日：2024-05-14

公开（公告）号：CN109093280B

主分类号：B23K35/02

分类号：B23K35/02;B23K35/36;B23K35/40

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.14#授权;2021.10.01#实质审查的生效;2018.12.28#公开

摘要：本发明涉及焊条及其制备方法技术领域，更具体的说是一种焊接SA516Gr.70碳钢板的碳钢焊条及其制备方法，包括焊芯、药皮和粘结剂，药皮中物料成分为药粉，药粉与焊条重量比为35‑45：100，药粉与粘结剂的重量比为100∶20‑30，其余为焊芯；其中药皮中各成分以及重量百分比含量分别为：金红石粉3～8％、大理石粉25～40％、萤石粉15～30％、电解锰3～5％、喷雾硅铁2～8％、钼铁0.2～1.0％、还原铁粉20～30％、石墨0.1～0.4％、CMC0.2～0.8％、纯碱0.3～1.0％。本发明的优点是：电弧稳定性，熔池流动性好，熔渣渣壳覆盖均匀；脱渣容易；焊缝成型平整。

主权项：1.一种焊接SA516Gr.70碳钢板的碳钢焊条，包括焊芯、药皮和粘结剂，其特征在于，所述药皮中的物料成分为药粉，所述药粉与焊条重量比为35-45:100，药粉与粘结剂的重量比为100：20-30，其余为焊芯；其中药皮中各成分以及重量百分比含量分别为：金红石粉3～8％、大理石粉25～40％、萤石粉15～30％、电解锰3～5％、喷雾硅铁2～8％、钼铁0.2～1.0％、还原铁粉20～30％、石墨0.1～0.4％、CMC0.2～0.8％、纯碱0.3～1.0％；所述药粉中的金红石粉中TiO2含量≥92wt％，大理石粉中CaCO3含量≥96wt％，萤石粉中CaF2含量≥96wt％，电解锰中Mn含量≥99.5wt％，喷雾硅铁中Si含量：40～48wt％，钼铁中Mo含量≥55wt％；焊条焊接后熔敷金属化学成分的重量百分比含量分别为：C≤0.100％、Mn：0.40-1.40％、Si≤0.75％、S≤0.020％、P≤0.015％、Cr≤0.15％、Ni≤0.25％、Mo≤0.30％、V≤0.04％、Cu≤0.25％、Mn+Cr+Ni+Mo+V≤1.75％、余量的Fe以及不可避免的杂质。

全文数据：一种焊接SA516Gr.70碳钢板的碳钢焊条及制备方法技术领域本发明涉及焊条及其制备方法技术领域，具体的说是一种焊接SA516Gr.70碳钢板的碳钢焊条及制备方法。背景技术SA516Gr.70完全满足高含量硫和氢的油气体的需要，降低硫和氢的腐蚀、减少设备的检修、增加设备的使用寿命。该钢板抗冲击性能好、温度形变小、焊接性能好、抗疲劳性能好，防层状撒裂性能好、微合金化、高纯净度、低碳当量以及抗硫氢能力强。SA516Gr.70广泛应用于石油、化工、电站、锅炉等行业，用于制作反应器、换热器、分离器、球罐、煤气罐、液化气罐、核能反应堆压力壳、锅炉汽包、液化石油气瓶、水电站高压水管、水轮涡壳等设备及构件。目前国内能生产SA516Gr.70碳钢板对应焊接材料E7018-1，但是能同时满足焊态及595～620℃×24h热处理态熔敷金属力学性能一致、且C含量≤0.100wt％、Mn含量0.40～1.40wt％的E7018-1焊条很少，且普遍存在焊条飞溅大或脱渣差等现象。因此，现有技术还有待发展。发明内容本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，研究开发一种SA516Gr.70碳钢板焊接用碳钢焊条，达到在满足GBT5117、AWSA5.1A5.1M以及NFENISO2560标准所要求的熔敷金属成分及熔敷金属力学性能的基础上，实现同时满足焊态及595～620℃×24h热处理态熔敷金属力学性能一致、且C含量≤0.100wt％、Mn含量0.40～1.40wt％，焊接时熔渣流动性好、电弧稳定、熔渣覆盖均匀、飞溅小、脱渣性优良、焊缝光亮、成型美观、焊道高度和焊缝浸润角适中以及全方位操作性能好等目的。采用高碱度的碱性铁粉型渣系药皮，同时调整为Mn-Si-Mo合金体系，对药皮中各组分的比例进行合理化调整，并保证焊条焊接工艺性能优良。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明提供一种焊接SA516Gr.70碳钢板的碳钢焊条，包括焊芯、药皮和粘结剂，其特征在于，所述药皮中的物料成分为药粉，所述药粉与焊条重量比为35-45∶100，药粉与粘结剂的重量比为100：20-30，其余为焊芯；其中药皮中各成分以及重量百分比含量分别为：金红石粉3～8％、大理石粉25～40％、萤石粉15～30％、电解锰3～5％、喷雾硅铁2～8％、钼铁0.2～1.0％、还原铁粉20～30％、石墨0.1～0.4％、CMC0.2～0.8％、纯碱0.3～1.0％。进一步的，所述药粉中的金红石粉中TiO2含量≥92wt％，大理石粉CaCO3含量≥96wt％，萤石粉中CaF2含量≥96wt％，电解锰中Mn含量≥99.5wt％，喷雾硅铁中Si含量：40～48wt％，钼铁中Mo含量≥55wt％。进一步的，所述粘结剂为钾钠水玻璃，其波美浓度为42.5°～43.5°。进一步的，焊条焊接后熔敷金属化学成分的重量百分比含量分别为：C≤0.100％、Mn：0.40-1.40％、Si≤0.75％、S≤0.020％、P≤0.015％、Cr≤0.15％、Ni≤0.25％、Mo≤0.30％、V≤0.04％、Cu≤0.25％、Mn+Cr+Ni+Mo+V≤1.75％、余量的Fe以及不可避免的杂质。一种焊接SA516Gr.70碳钢板的碳钢焊条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1将所述药皮中各成分的药粉按比例混合均匀；2加入药粉总成分重20-30％的钾钠水玻璃粘结剂，波美浓度为42.5°～43.5°，搅拌混合均匀；然后送入压条机内将其裹覆于焊芯上；3再依次经低温烘焙和高温烘焙，即成；进一步的，其特征在于，步骤3中低温烘焙的温度为80-120℃，低温烘焙时间为1.5-2小时，高温烘焙的温度为360-380℃，高温烘焙时间为1-2小时。本发明的有益效果是：1、配方比例合理，具有良好的焊接工艺性能：电弧稳定性，熔池流动性好，熔渣渣壳覆盖均匀；脱渣容易；焊缝成型平整，并具有良好的焊缝抗裂性。2、本发明焊条焊后熔敷金属的化学成分纯度较高，性能稳定优越，完全符合国家标准GBT5117、美国标准AWSA5.1A5.1M以及欧洲标准NFENISO2560的要求。3、本发明焊条的焊缝具有优良的强韧性匹配，并且能保持焊态及595～620℃×24h热处理态熔敷金属力学性能一致、且熔敷金属化学成分范围较窄，C含量≤0.100wt％、Mn含量0.40～1.40wt％。4、本发明焊条不仅可用SA516Gr.70碳钢板焊接，同样也可用于其他相同强度等级碳钢板的焊接。具体实施方式下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于实施例。实施例1～3本发明提供一种焊接SA516Gr.70碳钢板的碳钢焊条，选用直径为Φ4.0mm的优质H08A碳钢焊芯，其具体化学成分见表1；表1本实施例焊条的焊芯具体化学成分对比重量％CSMnSiPCrNiCuAs0.0550.0080.460.010.0050.010.010.010.011按表2所示的组分和百分比取各种配料并混合均匀；2使用波美浓度为43°钾钠混合水玻璃作为粘结剂，药粉与粘结剂的重量比为100：20，搅拌混合均匀；将混合物料以及H08A碳钢焊芯送入压条机内，按常规方法将其裹覆于H08A碳钢焊芯上；3依次经100摄氏度低温烘焙1.5小时和370摄氏度高温烘焙1.5小时，即制成成品碳钢焊条。表2实施例焊条的药皮成分配比按重量％进一步的，实施例1～3中焊条焊接后熔敷金属化学成分的重量百分比含量如表3所示：表3实施例电焊条的熔敷金属化学成分按重量％表4与表5为实施例1～3的电焊条熔敷金属的力学性能；表4拉伸性能表5冲击性能上述实施例试验结果显示本发明的CHE508A1焊条拥有稳定的良好的强度及低温韧性，完全可以满足GBT5117《非合金钢及细晶粒钢焊条》中对E5018-1、AWSA5.1A5.1M《SpecificationforCarbonSteelElectrodesforShieldedMetalArcwelding》中对E7018-1以及NFENISO2560《weldingconsumables-Coveredelectrodesformanualmetalarcweldingofnon-alloyandfinegrainsteels-Classification》中对E380B的要求。本发明药皮原料中各成分的主要作用如下：金红石粉：金红石的主要作用是稳定电弧、造渣，调整熔渣的表面张力、粘度、流动性等物理性能，改善提高脱渣性能，改善焊缝成型，减少飞溅等作用；但是太多的金红石易恶化熔敷金属机械性能及抗裂性，因此金红石在药皮中的含量为大理石粉：主要作用是造渣、造气，稳定电弧，提高熔渣碱度，改善脱渣性能，并有较好的脱硫能力和间接脱磷效果，分解CO2保护焊缝不被氧、氮化，减少焊缝金属中的氢含量；大理石在药皮中的含量为萤石粉：适量的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，并能够降低熔敷金属的扩散氢含量。本发明的萤石含量的合适范围是电解锰：电解锰的加入主要是向焊缝中过度锰元素，提高焊缝金属的强度和塑性，同时可以起到脱氧脱硫、加快焊接反应速度的作用；电解锰在药皮中的含量为3～5％。喷雾硅铁：主要作用是脱氧和渗合金，喷雾硅铁在药皮中的含量为2～8％。还原铁粉：还原铁粉可有效提高焊条熔敷效率，是高效铁粉型焊条必备的原材料，还原铁粉在药皮中的含量20～30％。石墨：主要作用是稳弧与改善压涂，石墨在药皮中的含量为0.1～0.4％。钼铁：主要是作为合金剂加入，提高焊缝热强性。钼铁在药皮中的加入量为0.2～1.0％。CMC与纯碱的加入是为了改善焊条的压涂性能。本发明即通过上述成分的有机组配成药皮，并与低S、P含量的优质碳钢焊芯配合从而实现本发明的目的。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

权利要求：1.一种焊接SA516Gr.70碳钢板的碳钢焊条，包括焊芯、药皮和粘结剂，其特征在于，所述药皮中的物料成分为药粉，所述药粉与焊条重量比为35-45∶100，药粉与粘结剂的重量比为100∶20-30，其余为焊芯；其中药皮中各成分以及重量百分比含量分别为：金红石粉3～8％、大理石粉25～40％、萤石粉15～30％、电解锰3～5％、喷雾硅铁2～8％、钼铁0.2～1.0％、还原铁粉20～30％、石墨0.1～0.4％、CMC0.2～0.8％、纯碱0.3～1.0％。2.根据权利要求1所述的一种焊接SA516Gr.70碳钢板的碳钢焊条，其特征在于，所述药粉中的金红石粉中TiO2含量≥92wt％，大理石粉中CaCO3含量≥96wt％，萤石粉中CaF2含量≥96wt％，电解锰中Mn含量≥99.5wt％，喷雾硅铁中Si含量：40～48wt％，钼铁中Mo含量≥55wt％。3.根据权利要求1所述的一种焊接SA516Gr.70碳钢板的碳钢焊条，其特征在于，所述粘结剂为钾钠水玻璃，其波美浓度为42.5°～43.5°。4.根据权利要求1所述的一种焊接SA516Gr.70碳钢板的碳钢焊条，其特征在于，焊条焊接后熔敷金属化学成分的重量百分比含量分别为：C≤0.100％、Mn：0.40-1.40％、Si≤0.75％、S≤0.020％、P≤0.015％、Cr≤0.15％、Ni≤0.25％、Mo≤0.30％、V≤0.04％、Cu≤0.25％、Mn+Cr+Ni+Mo+V≤1.75％、余量的Fe以及不可避免的杂质。5.一种权利要求1～4中任一项所述的碳钢焊条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1将所述药皮中各成分的药粉按比例混合均匀；2加入药粉总成分重20-30％的钾钠水玻璃粘结剂，波美浓度为42.5°～43.5°，搅拌混合均匀；然后送入压条机内将其裹覆于焊芯上；3再依次经低温烘焙和高温烘焙，即成。6.根据权利要求5所述的一种碳钢焊条的制备方法，其特征在于，步骤3中所述低温烘焙的温度为80-120℃，低温烘焙时间为1.5-2小时，高温烘焙的温度为360-380℃，高温烘焙时间为1-2小时。

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