一种高效型热强钢焊条的制作方法

1.本发明属于焊接材料领域，尤其是涉及一种高效型热强钢焊条。


背景技术：

2.铬钼钢焊条是压力容器常用焊材，广泛用于炼油、化工及各类加氢装置和重整的临氢装置上，该焊条因加入1.0-1.5％cr，0.4-0.65％mo等合金元素，显著提高材料的高温强度极限和蠕变极限，具有优异的抗氢腐蚀性能和良好的耐高温强度，是高温高压容器壳体和封头的首选焊材。
3.铬钼钢焊条因具有优异的抗氢腐蚀性能和耐高温能力，在高温高压临氢环境中得到广泛应用由于2.25cr1mo、3cr1mo、3cr-1mo0.25v等长期在370-595℃温度范图内操作会产生冲击韧性下降、韧脆转变温度升高的现象，即回火脆性。另外铬钼钢焊缝又有温度高、脆硬倾向大、易产生氢致裂纹(延迟裂纹)的情况。为解决回火脆性和氢致裂纹敏感性问题，应采取控制焊材的化学成分，提高冲击韧性要求，在制造过程中对各种成分的控制提出一系列特殊要求。金属材料的耐热性能要求焊缝在中、高温条件下金相组织稳定。cr-0.5mo钢在475℃以上长时间使用时，钢中的渗碳体会自行分解出碳原子，产生石墨化现象，金属材料的脆性急剧增大。因此焊条中加入cr、mo等元素的加入提高了渗碳体的分解温度，阻止了石墨化的发生，从而提高了焊缝高温持久强度和蠕变极限。作用机理为：铬存在于渗碳体(fe3c)中，溶于渗碳体中的铬，可提高碳化物的分解温度，阻止石墨化现象发生；钼对铁素体有固溶强化作用，同时也能提高碳化物的稳定性，对提高焊缝的高温强度有利。金属材科因吸收氢而导致塑性降低、性能恶化的现象称为氢脆。氢脆可以导致多种形式的材料失效，如氢鼓泡、氢致脆性开裂、高温氢腐蚀等。石化行业中的临氢容器，选用铬钼钢主要是为了防止高温氢腐蚀。铬钼钢的回火脆性发生在370℃～595℃的温度范围内，接近该温度的上限时，脆化速度快；接近该温度的下限时，脆化速度慢。而炼油行业的加氢反应器等临氢设备正好长期操作在这一温度范围内。大量试验表明，压力容器常用的铬钼钢焊条中，含cr量为2-3％的焊缝回火脆化倾向最严重。p、sb、sn、as、si、mn等元素对回火脆性的影响比较显著。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种高效型热强钢焊条。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种高效型热强钢焊条，所述的焊条由焊芯和裹覆于焊芯表面的药皮组成，所述的焊芯由包括如下重量百分比的原料制成：
7.c≤0.05wt％，
8.mn 0.35-0.60wt％，
9.si≤0.040wt％，
10.s≤0.005wt％，
11.p≤0.005wt％，
12.cu≤0.10wt％，
13.as≤0.004wt％，
14.sn≤0.04wt％，
15.sb≤0.04wt％；
16.所述的药皮由包括如下质量百分比的原料制成：
[0017][0018]
优选的，所述的药皮由包括如下质量百分比的原料制成：
[0019]
[0020][0021]
进一步，所述的铁粉为40.30铁粉。
[0022]
进一步，所述的药皮为焊芯重量的33-42％。
[0023]
所述的焊芯采用常规设备常规工艺制得。
[0024]
所述的高效型热强钢焊条的制备方法，包括如下步骤：将药皮的各原料混合均匀，向其中加入17-25％药皮重量的水玻璃，混合均匀，将湿拌完的药粉送入油压机内将其裹附于焊芯上，经过低温、中温和高温烘烤后即成。
[0025]
进一步，所述的水玻璃的浓度为41.5-42.5波美度；所述的水玻璃的钾钠比为2-3:1。
[0026]
进一步，所述低温烘烤的温度为60-80℃，中温烘烤的温度为120-150℃，高温烘烤的温度为360-380℃。
[0027]
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
[0028]
本发明所述的一种高效型热强钢焊条通过控制原材料的杂质成分严格把控熔敷金属中cr、mo的含量，加入氟化钡改善熔渣物化性能，调整熔渣熔点、粘度及表面张力，增加渣的流动性，同时降低熔敷金属中氢的含量。加入氧化铈能够净化焊缝，使焊缝在常温的冲击韧性明显提高，以及稀土对焊缝金属起着变质和净化的作用，能够明显增加针状铁素体的数量，减少m-a组元，改变夹杂物的形态、大小和分布。在此基础上对硅酸盐和碳酸盐进行
优化配比，最终使此焊条具有优异的抗氢腐蚀性能、良好的耐高温强度和不错的工艺性。
[0029]
本发明所述的一种高效型热强钢焊条适用于焊接工作温度在520℃以下的耐热钢。
具体实施方式
[0030]
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
[0031]
下面结合实施例来详细说明本发明。
[0032]
实施例1
[0033]
一种高效型热强钢焊条，焊丝成分如表1所示，药皮成分如表2所示，将药皮的各原料混合均匀，向其中加入20％药皮重量的水玻璃，混合均匀，将湿拌完的药粉送入油压机内将其裹附于焊芯上，经过低温、中温和高温烘烤后即成。所述的水玻璃的浓度为42波美度；所述的水玻璃的钾钠比为2.5:1。所述低温烘烤的温度为70℃，中温烘烤的温度为130℃，高温烘烤的温度为370℃。
[0034]
实施例2
[0035]
与实施例1区别之处仅在于：焊芯的组分如表1所示，药皮的组分如表2所示。
[0036]
实施例3
[0037]
与实施例1区别之处仅在于：焊芯的组分如表1所示，药皮的组分如表2所示。
[0038]
实施例4
[0039]
与实施例1区别之处仅在于：焊芯的组分如表1所示，药皮的组分如表2所示。
[0040]
表1焊芯成分
[0041] cspmnsicrmoassbsn实施例10.0620.0070.00710.610.201.030.420.0020.0020.002实施例20.0540.0080.00890.850.371.100.430.0010.0030.004实施例30.0640.0060.00730.750.321.260.490.0020.0020.002实施例40.0500.0070.00951.10.381.350.470.0020.0020.004
[0042]
表2药皮成分
[0043][0044]
根据表1成分计算得到脆性系数x、脆化指数j见表3。
[0045]
表3脆性系数x、脆化指数j
[0046]
方案xj实施例19.175实施例22.1157实施例39.299实施例412.3199
[0047]
注：j＝(si mn)(p
×
sn)
×
104(式中的元素符号表示该元素的质量分数，以百分含量表示)
[0048]
x＝(10p
×
5sb 4sn as)/100(式中的元素表示该元素的质量分数，以ppm表示)
[0049]
母材堆过渡层，对实施例1-4的焊条进行熔敷金属试板的焊接。焊接完的试板620℃保温6h降到300℃以下取出待冷却到室温再进行加工。每块母材的长宽厚为：300
×
150
×
20(mm),试板间隙为：14-16(mm)焊接8-10层。并加入一组对照组，对照组为同强度其它厂家的度耐热钢焊条。试验结果见表4。
[0050]
表4力学性能结果
[0051]
[0052]
从实施例1-4的结果可知实施例3满足指标要求。
[0053]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。