本發(fā)明涉及焊接材料領(lǐng)域，具體涉及一種-50℃低溫球罐用高強(qiáng)度鋼焊條。
背景技術(shù)：
：-50℃低溫球罐是乙烯/丙烯裝置關(guān)鍵的存儲設(shè)備，由于設(shè)計(jì)壓力高、溫度低、易燃易爆，技術(shù)指標(biāo)要求高，低溫乙烯/丙烯球罐的建造水平基本上代表了一個國家或地區(qū)球罐建造的最高水平。21世紀(jì)初，隨著我國鋼鐵水平的提升，2008年在天津石化大乙烯工程中，-50℃低溫乙烯/丙烯球罐采用國產(chǎn)07MnNiMoDR鋼板取代了進(jìn)口日本JFE-HITEN610U2L鋼板。但07MnNiMoDR鋼制球罐配套用焊條由于受到國內(nèi)焊接材料廠水平限制，到目前為止仍然依賴進(jìn)口日本神鋼的LB-65L焊條，且在國內(nèi)由大連一代理機(jī)構(gòu)獨(dú)家壟斷，進(jìn)口價(jià)格高、周期長，造成了球罐造價(jià)高，工期也完全受制于人。因此盡早開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的07MnNiMoDR鋼制-50℃低溫球罐用焊條勢在必行。在與國產(chǎn)07MnNiMoDR鋼板研究的同時，國內(nèi)一些著名的焊接材料廠家也進(jìn)行了配套焊條的研發(fā)，但是無法用較大的熱輸入量焊接，在長時間熱處理后低溫沖擊韌性均不理想，尤其在立焊位置下焊縫金屬不能滿足-50℃KV2≥47J的技術(shù)要求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對以上問題，本發(fā)明提供了一種-50℃低溫球罐用焊條，可耐長時間熱處理，可大熱輸入量焊接，采用CaO-TiO2-CaF2渣系配方，熔敷金屬2.5％Ni基礎(chǔ)上，又添加了微量合金元素，焊條焊接工藝性能良好，在30-35KJ/cm的熱輸入量下焊接、580℃*4h的熱處理?xiàng)l件下熔敷金屬抗拉強(qiáng)度Rm≥630MPa，-60℃KV2≥60J，其焊接接頭抗拉強(qiáng)度Rm≥610MPa，-50℃KV2≥70J，滿足技術(shù)要求。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種-50℃低溫球罐用高強(qiáng)度鋼焊條，包括焊芯和藥皮，藥皮涂敷于焊芯外壁，所述藥皮占焊條總重量的50％～60％；以焊芯總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊芯的組分如下：CMnSiPSFe≤0.100.35-0.60≤0.03≤0.015≤0.015余量以藥皮總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述藥皮的組分包括：所述一種-50℃低溫球罐用高強(qiáng)度鋼焊條形成的熔敷金屬化學(xué)成分的重量百分比為：焊條中碳酸鈣的主要作用為造渣和造氣。當(dāng)碳酸鈣含量較低時，藥皮的造氣和造渣能力下降，對焊縫的保護(hù)作用降低，造成焊縫力學(xué)性能下降；如果碳酸鈣的含量過高，藥皮造氣量過大，電弧穩(wěn)定性下降，飛濺增大，焊渣熔點(diǎn)升高，焊縫成型粗糙。本發(fā)明中碳酸鈣的總量控制在28～40％。氟化鈣可以降低液態(tài)金屬的表面張力，提高其流動性，使得焊縫成型美觀，降低焊縫形成氣孔的缺陷。氟化鈣含量低，使得焊縫成型不好，焊縫中易出氣孔，氟化鈣含量過高，容易破壞電弧穩(wěn)定性，使焊條工藝性變差。本發(fā)明焊條中氟化物的含量為12～20％。金紅石的加入可以使焊接電弧穩(wěn)定，熔池平靜，使過渡熔滴細(xì)化，焊縫成形美觀，熔渣覆蓋好，但過量使用容易使機(jī)械性能嚴(yán)重下降，故其含量控制在4～8％。二氧化硅作為造渣劑，可增加渣的活潑性，但過量使用會增加飛濺，其含量控制在5～8％。熔敷金屬中各元素含量的選取理由如下：硅鐵是一種脫氧劑，為保證脫氧效果，熔敷金屬中Si含量應(yīng)不小于0.1％。同時Si具有固溶強(qiáng)化作用，能提高熔敷金屬的強(qiáng)度，但是會使沖擊韌性下降，特別是當(dāng)Si大于0.4％時，沖擊韌性下降。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)更好的技術(shù)效果，熔敷金屬中Si含量設(shè)置為0.15-0.30％。電解錳主要用于提高熔敷金屬強(qiáng)度，同時也起到脫氧和脫硫的作用，熔敷金屬中Mn含量設(shè)計(jì)在0.80％-1.20％之間，從而與Ni的設(shè)計(jì)范圍2.00％-2.75％相匹配，保證了焊接接頭的韌性較好。鎳粉是提高熔敷金屬韌性的主要元素，隨著熔敷金屬中Ni含量的增加，熔敷金屬韌性逐漸上升，當(dāng)Ni＞2.0％時，沖擊韌性明顯提高，但當(dāng)Ni含量超過2.75％時，Ni不再具有改善韌性的作用，沖擊韌性反而明顯下降。鉬鐵是提高熔敷金屬強(qiáng)度的元素，其特點(diǎn)是當(dāng)Mo含量較低時，隨著Mo含量的增加，沖擊韌性下降幅度不大，當(dāng)Mo含量增加到一定程度時，沖擊韌性明顯下降，因此Mo含量的合適范圍應(yīng)在0.10～0.30％之間。本發(fā)明的有益效果在于：(1)本發(fā)明焊條采用CaO-TiO2-CaF2渣系，工藝性能優(yōu)良，電弧燃燒穩(wěn)定，挺度和吹力較好，飛濺小，流動性良好，焊縫成型美觀，焊后脫渣容易；(2)焊條能適用于全位置焊接；(3)焊條藥皮含水率＜0.15％，熔敷金屬擴(kuò)散氫含量＜5ml/100g(水銀法)，可有效降低冷裂紋的出現(xiàn)；(4)耐長時間熱處理，焊條熔敷金屬在580℃×4h的熱處理?xiàng)l件下抗拉強(qiáng)度Rm≥630MPa，-60℃KV2≥60J，其焊接接頭在580℃×4h的熱處理?xiàng)l件下抗拉強(qiáng)度Rm≥610MPa，-50℃KV2≥70J，符合技術(shù)規(guī)范要求；(5)本發(fā)明焊條尤能適應(yīng)立焊位置的大熱輸入量焊接，在熱輸入量達(dá)到40kJ/cm的條件下，焊接接頭的力學(xué)性能還能得以保證且有富余，這一點(diǎn)是目前國內(nèi)外同類產(chǎn)品所達(dá)不到的。本發(fā)明采用CaO-TiO2-CaF2渣系配方，熔敷金屬2.5％Ni基礎(chǔ)上，又添加了微量合金元素，焊條焊接工藝性能良好，工藝性能優(yōu)良，電弧燃燒穩(wěn)定，挺度和吹力較好，飛濺小，流動性良好，焊縫成型美觀，焊后脫渣容易。在30-40KJ/cm的熱輸入量下焊接、580℃×4h的熱處理?xiàng)l件下熔敷金屬抗拉強(qiáng)度Rm≥630MPa，-60℃KV2≥60J，其焊接接頭抗拉強(qiáng)度Rm≥610MPa，-50℃KV2≥70J，特別適用于-50℃低溫乙烯/丙烯球罐的焊接和建造。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1，采用焊條生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)通用的制造工藝，按焊芯成分要求來選擇焊芯，將藥皮原料按比例進(jìn)行配制并通過干混濕混制備出焊條涂料，把焊條涂料涂敷到焊芯上，使之成型。焊芯成分見表1-1，藥皮成分見表1-2。表1-1焊芯成分(單位：重量百分比)CSiMnPSFe0.0620.0220.4770.0110.005余量表1-2藥皮配方(單位：重量百分比)將制成的焊條進(jìn)行檢測，在焊接試驗(yàn)前焊條先進(jìn)行350-380℃烘焙1小時，焊接規(guī)范：采用直流反接，熔敷金屬力學(xué)采用平焊，其道溫為150-160℃，熱輸入量為15-20KJ/cm；焊接接頭力學(xué)采用立焊，其道溫為150-160℃，熱輸入量為30-35KJ/cm?；瘜W(xué)性能采用火花原子發(fā)射光譜儀進(jìn)行測試，力學(xué)性能采用拉伸試驗(yàn)機(jī)、低溫槽、沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試，擴(kuò)散氫采用氣相色譜擴(kuò)散氫分析儀進(jìn)行測試。其熔敷金屬化學(xué)成分見表1-3，熔敷金屬力學(xué)性能見表1-4，焊接接頭力學(xué)性能見表1-5，擴(kuò)散氫含量見表1-6，其中擴(kuò)散氫的測定采用水銀法，測試三片取平均值：表1-3熔敷金屬的化學(xué)成分(單位：焊條重量的百分比)CMnSiPSNiMoFe0.0591.030.190.0100.0052.490.20余量表1-4熔敷金屬的力學(xué)性能表1-5焊接接頭的力學(xué)性能表1-6熔敷金屬擴(kuò)散氫含量實(shí)施例2采用焊條生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)通用的制造工藝，按焊芯成分要求來選擇焊芯，將藥皮原料按比例進(jìn)行配制并通過干混濕混制備出焊條涂料，把焊條涂料涂敷到焊芯上，使之成型。焊芯成分見表2-1，藥皮成分見表2-2。表2-1焊芯成分(單位：重量百分比)CSiMnPSFe0.0580.0250.4840.0100.004余量表2-2藥皮配方(單位：重量百分比)將制成的焊條進(jìn)行檢測，在焊接試驗(yàn)前焊條先進(jìn)行350-380℃烘焙1小時，焊接規(guī)范：采用直流反接，熔敷金屬力學(xué)采用平焊，其道溫為150-160℃，熱輸入量為15-20KJ/cm；焊接接頭力學(xué)采用立焊，其道溫為150-160℃，熱輸入量為30-35KJ/cm?；瘜W(xué)性能采用火花原子發(fā)射光譜儀進(jìn)行測試，力學(xué)性能采用拉伸試驗(yàn)機(jī)、低溫槽、沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試，擴(kuò)散氫采用氣相色譜擴(kuò)散氫分析儀進(jìn)行測試。本實(shí)施例的熔敷金屬化學(xué)成分見表2-3，熔敷金屬力學(xué)性能見表2-4，焊接接頭力學(xué)性能見表2-5，擴(kuò)散氫含量見表2-6，其中擴(kuò)散氫的測定采用水銀法，測試三片取平均值：表2-3熔敷金屬的化學(xué)成分(單位：焊條重量的百分比)CMnSiPSNiMoFe0.0630.980.210.0090.0062.530.21余量表2-4熔敷金屬的力學(xué)性能表2-5焊接接頭的力學(xué)性能表2-6熔敷金屬擴(kuò)散氫含量試件焊條焊前烘干條件擴(kuò)散氫含量(ml/100g)實(shí)施例2380℃*1h2.23(2.05/2.53/2.11)實(shí)施例3：采用焊條生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)通用的制造工藝，按焊芯成分要求來選擇焊芯，將藥皮原料按比例進(jìn)行配制并通過干混濕混制備出焊條涂料，把焊條涂料涂敷到焊芯上，使之成型。焊芯成分見表3-1，藥皮成分見表3-2。表3-1焊芯成分(單位：重量百分比)CSiMnPSFe0.0590.0230.4870.0110.003余量表3-2藥皮配方(單位：重量百分比)將制成的焊條進(jìn)行檢測，在焊接試驗(yàn)前焊條先進(jìn)行350-380℃烘焙1小時，焊接規(guī)范：采用直流反接，熔敷金屬力學(xué)采用平焊，其道溫為150-160℃，熱輸入量為15-20KJ/cm；焊接接頭力學(xué)采用立焊，其道溫為150-160℃，熱輸入量為30-35KJ/cm?；瘜W(xué)性能采用火花原子發(fā)射光譜儀進(jìn)行測試，力學(xué)性能采用拉伸試驗(yàn)機(jī)、低溫槽、沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試，擴(kuò)散氫采用氣相色譜擴(kuò)散氫分析儀進(jìn)行測試。其熔敷金屬化學(xué)成分見表3-3，熔敷金屬力學(xué)性能見表3-4，焊接接頭力學(xué)性能見表3-5，擴(kuò)散氫含量見表3-6，其中擴(kuò)散氫的測定采用水銀法，測試三片取平均值：表3-3熔敷金屬的化學(xué)成分(單位：焊條重量的百分比)CMnSiPSNiMoFe0.0611.050.250.0120.0072.580.22余量表3-4熔敷金屬的力學(xué)性能表3-5焊接接頭的力學(xué)性能表3-6熔敷金屬擴(kuò)散氫含量本發(fā)明的-50℃低溫球罐高強(qiáng)度用焊條，采用CaO-TiO2-CaF2渣系配方，熔敷金屬在2.5％Ni基礎(chǔ)上，又添加了微量合金元素，焊條焊接工藝性能良好，在30-40KJ/cm的熱輸入量下焊接、580℃×4h的熱處理?xiàng)l件下熔敷金屬抗拉強(qiáng)度Rm≥630MPa，-60℃KV2≥60J，其焊接接頭抗拉強(qiáng)度Rm≥610MPa，-50℃KV2≥70J，特別適用于-50℃低溫乙烯/丙烯球罐的焊接和建造。以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3