CN105215580B

CN105215580B - 一种能用于大电流焊接的e309l不锈钢加长焊条

Info

Publication number: CN105215580B
Application number: CN201510782465.1A
Authority: CN
Inventors: 王志银; 亢天佑; 王青云
Original assignee: LUOYANG SHUANGRUI SPECIAL ALLOY MATERIAL Co Ltd
Current assignee: 725th Research Institute of CSIC
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2017-06-20
Anticipated expiration: 2035-11-16
Also published as: CN105215580A

Abstract

一种能用于大电流焊接的E309L不锈钢加长焊条，药皮含有大理石、萤石、金红石、脱水钾长石、脱水云母、氧化铋、铬绿、磁铁矿、纯碱、微碳铬铁、电解金属锰、锆英砂、氟铝酸钾、氟化稀土、金属铬及金属镍，按药皮的配比进行勾兑并搅拌均匀，根据药皮总重加入15～20％的钾钠水玻璃并搅拌均匀，然后将药皮和ER308L焊丝放在油压式焊条压涂机进行生产即可制备出加长焊条，在170～180A的大电流和焊芯长度为450mm时没有药皮开裂和发红现象，虽然焊芯采用ER308L，但通过药皮过渡合金的方式使熔敷金属化学成分满足E309L化学成分要求，因此具有良好的焊接工艺性，焊接时电弧稳定，操作方便，焊缝成型好，脱渣容易。

Description

一种能用于大电流焊接的E309L不锈钢加长焊条

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，尤其是一种能用于大电流焊接的E309L不锈钢加长焊条。

背景技术

压力容器广泛应用于石化，核电，火电，化工等领域,一般都需要承受高温高压。压力容器内壁的焊接一般采用大面积奥氏体不锈钢带极堆焊，但在接头、法兰以及形状不规则的地方或者缺陷返修补焊时采用一般焊条进行焊接。

奥氏体不锈钢带极堆焊通常采用309L、308L、316L或347L型等不锈钢焊条，其中309L为隔离层堆焊焊条，该焊条的长度一般在350～400mm。但在实际焊接工况中，焊工为了尽快完成任务，很多时候采用超出规范要求的大电流焊接，尤其是焊接到焊条的尾部时容易出现其药皮发红、焊条尾部开裂等问题，不能再焊且造成焊条浪费。

有关能实施大电流焊接的E309L不锈钢焊条还未见到相关报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种能大电流焊接的E309L不锈钢焊条，该焊条的长度可达到450mm，能施加170～180A的大电流焊接，脱渣容易，电弧稳定，药皮不发红，焊条尾部不开裂，焊缝成型良好，可应用于压力石化容器内壁过渡层的堆焊焊接。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种能用于大电流焊接的E309L不锈钢加长焊条，该加长焊条由焊芯和药皮组成，其中焊芯采用ER308L焊丝，药皮中含有大理石、萤石、金红石、脱水钾长石、脱水云母、氧化铋、铬绿、磁铁矿、纯碱、微碳铬铁、电解金属锰、锆英砂、氟铝酸钾、氟化稀土、金属铬及金属镍，药皮使用的粘结剂是钾钠水玻璃，该加长焊条制备通过油压式焊条压涂机进行生产，本发明的特征是：

ER308L焊丝的长度控制在450mm；

药皮均按重量份的配比是：大理石：10～12；萤石：8～10；金红石：30～35；脱水钾长石：15～20；脱水云母：1～2；氧化铋：0.1～0.4；铬绿：3～5；磁铁矿：2～3；纯碱：0.3～0.5；微碳铬铁：3～4；电解金属锰：3～4；锆英砂：1～2；氟铝酸钾：0.3～0.5；氟化稀土：0.3～0.5；金属铬：10～12；金属镍：5～8；

按药皮的配比进行勾兑并搅拌均匀，根据药皮的总重加入15～20％的钾钠水玻璃并搅拌均匀，将搅拌均匀的药皮和ER308L焊丝放在油压式焊条压涂机进行生产即可制备出加长焊条，该加长焊条中药皮经检测的化学成分wt％须满足：C≤0.04，Si≤1.0，Cr：22.0～25.0，Mn：0.50～2.50，Cu≤0.75，Ni：12.0～14.0，Mo≤0.50，S≤0.030，P≤0.040，Fe余量；该加长焊条经检测允许施加的电流控制在170～180A；

上述ER308L焊丝的化学成分wt％要求是：C≤0.03，Mn：1.0～2.5，Si:0.3～0.65，S≤0.03，P≤0.03，Cr:19.5～22.0，Ni:9.0～11.0；

上述钾钠水玻璃的化学成分wt％要求是：Na₂O+K₂O≥12，SiO₂≥25，S≤0.005，P≤0.005，钾钠水玻璃的模数要求是2.4而其波美度要求是46～48°；

上述大理石的化学成分wt％要求是：CaCO₃≥98.0，S≤0.010，P≤0.010，要求大理石的粒度控制在60目；

上述萤石的化学成分wt％要求是：CaF₂≥95.0，SiO₂≤1.00，S≤0.010，P≤0.010，要求萤石的粒度控制在60目；

上述金红石的化学成分wt％要求是：TiO₂≥95.0，S≤0.010，P≤0.010，要求金红石的粒度控制在60目；

上述脱水钾长石的化学成分wt％要求是：Na₂O+K₂O≥12，SiO₂:63～73，Al₂O₃:15～24，S≤0.04，P≤0.04，要求脱水钾长石的粒度控制在120目；

上述脱水云母的化学成分wt％要求是：Na₂O+K₂O≥7，SiO₂:45～55，Al₂O₃:25～35，S≤0.03，P≤0.04，要求脱水云母的粒度控制在40目；

上述氧化铋的化学成分wt％要求是：Bi₂O₃＞99.9，要求氧化铋的粒度控制在120目；

上述铬绿的化学成分wt％要求是：Cr₂O₃≥95.0,S≤0.04，P≤0.04，要求铬绿的粒度控制在200目；

上述磁铁矿的化学成分wt％要求是：Fe₃O₄≥97.0，S≤0.050，P≤0.050，要求磁铁矿的粒度控制在60目；

上述纯碱的化学成分wt％要求是：Na₂CO₃≥98.0，要求纯碱的粒度控制在40目；

上述微碳铬铁的化学成分wt％要求是：Cr:60～70,S≤0.03，P≤0.03，C≤0.03，要求微碳铬铁的粒度控制在60目；

上述电解金属锰的化学成分wt％要求是：Mn≥99.8,S≤0.04，P≤0.04，要求电解金属锰的粒度控制在60目；

上述锆英砂的化学成分wt％要求是：ZrO₂≥60，SiO₂≥32，S≤0.05，P≤0.22，要求锆英砂的粒度控制在80目；

上述氟铝酸钾K₃AlF₆的化学成分wt％要求是：F:48～53,AL:15～20,K:25～33,S≤0.05,P≤0.005，要求氟铝酸钾K₃AlF₆的粒度控制在60目；

上述氟化稀土的化学成分wt％要求是：CeO₂/REO≥45，F≥26，要求氟化稀土的粒度控制在100目；

上述金属铬的化学成分wt％要求是：Cr≥99.0，C≤0.020，S≤0.010，P≤0.010，要求金属铬的粒度控制在60目；

上述金属镍的化学成分wt％要求是：Ni＝99.4，S≤0.010，P≤0.010，要求金属镍的粒度控制在60目。

由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：

1)本发明的不锈钢加长焊条具有良好的焊接工艺性，焊接时电弧稳定，操作方便，焊缝成型好，脱渣容易。

2)本发明的不锈钢加长焊条其抗发红和抗药皮开裂性能好，在170～180A的大电流和焊芯长度为450mm时没有药皮开裂和发红现象。

3)经690℃×22h热处理后，其侧弯试验及晶间腐蚀试验检测结果合格。

4)本发明的不锈钢加长焊条可用于全位置焊接。

具体实施方式

本发明的不锈钢加长焊条属于酸性焊条，其中大理石，萤石，锆英砂，脱水钾长石，金红石等为造渣剂，铬绿和磁铁矿可以增强焊条的氧化性并减少氢分压和改善焊接气孔倾向，氟铝酸钾K₃AlF₆和氟化稀土能够去氢并消除氢气孔，金属铬粉可以向熔敷金属中过渡铬元素，金属镍粉可以向熔敷金属中过渡镍元素，电解金属锰除具有脱氧、脱硫作用外还可以向熔敷金属中过渡锰元素，微碳铬铁、电解金属锰作为脱氧剂可以保证焊缝熔敷金属的纯净度。

金红石作为主要造渣剂可以同时改善焊缝金属的脱渣性和成型质量，并可以改善电弧稳定性。

锆英砂作为主要造渣剂，可以调整熔渣的物理化学性能，改善焊缝金属的脱渣性，提高熔化熔点。尤其是锆英砂中的二氧化锆在焊接过程中发生化学变化，引起熔渣热膨胀系数的改变，非常有利于焊缝金属的脱渣。

氧化铋也可以提高焊缝金属的脱渣性。

金红石、脱水钾长石、脱水云母，大理石，纯碱均具有稳弧作用，可以改善焊接工艺性。其中金红石、脱水钾长石、脱水云母有促进熔滴渣壁过渡,降低药皮温升开裂倾向的作用。

根据所述技术方案，药皮的三种重量份配比见下表。

按上表配比将药皮进行勾兑，然后根据药皮的总重再加入15～20％的钾钠水玻璃并搅拌均匀，将搅拌均匀的药皮和ER308L焊丝放在油压式焊条压涂机进行生产即可制备出加长焊条。

将上表制备出的三种不锈钢加长焊条进行熔敷金属化学成分分析以及力学性能试验，试板坡口、尺寸、取样方法与位置均按照国家标准GB/T 983-2012《不锈钢焊条》进行，焊接规范以Φ4.0mm焊条为例:直流反接，焊接电流170～180A，150℃的预热和道间温度，焊接完成后再在保温箱内按照690℃×22h的制度进行热处理。

三个实施例的熔敷金属主要化学成分wt％参考值见下表。

上表中Fe余量。

需要提请注意的是：本发明虽然采用的是ER308L焊芯，但通过药皮过渡合金的方式使熔敷金属化学成分满足E309L的化学成分要求，因此本发明才称其为E309L不锈钢加长焊条。

三个实施例的熔敷金属力学性能参考值见下表。

根据国家标准《GBT 2653-2008焊接接头弯曲试验方法》和《GBT 4334-2008金属和合金的腐蚀不锈钢晶间腐蚀试验方法》进行熔敷金属侧弯以及晶间腐蚀试验,其试验结果均合格,满足要求。

Claims

1.一种能用于大电流焊接的E309L不锈钢加长焊条，该加长焊条由焊芯和药皮组成，其中焊芯采用ER308L焊丝，药皮中含有大理石、萤石、金红石、脱水钾长石、脱水云母、氧化铋、铬绿、磁铁矿、纯碱、微碳铬铁、电解金属锰、锆英砂、氟铝酸钾、氟化稀土、金属铬及金属镍，药皮使用的粘结剂是钾钠水玻璃，该加长焊条制备通过油压式焊条压涂机进行生产，其特征是：

ER308L焊丝的长度控制在450mm；

按药皮的配比进行勾兑并搅拌均匀，根据药皮的总重加入15～20%的钾钠水玻璃并搅拌均匀，将搅拌均匀的药皮和ER308L焊丝放在油压式焊条压涂机进行生产即可制备出加长焊条，该加长焊条中药皮经检测的化学成分wt%须满足：C≤0.04，Si≤1.0，Cr：22.0～25.0，Mn：0.50～2.50，Cu≤0.75，Ni：12.0～14.0，Mo≤0.50，S≤0.030，P≤0.040，Fe 余量；该加长焊条经检测允许施加的电流控制在170～180A；

上述ER308L焊丝的化学成分wt%要求是：C≤0.03，Mn：1.0～2.5，Si:0.3～0.65，S≤0.03，P≤0.03，Cr:19.5～22.0，Ni:9.0～11.0；

上述钾钠水玻璃的化学成分wt%要求是：Na₂O+K₂O≥12，SiO₂≥25，S≤0. 005，P≤0.005，钾钠水玻璃的模数要求是2.4而其波美度要求是46～48°Bé；

上述大理石的化学成分wt%要求是：CaCO₃≥98.0，S≤0.010，P≤0.010，要求大理石的粒度控制在60目；

上述萤石的化学成分wt%要求是：CaF₂≥95.0，SiO₂≤1.00，S≤0.010，P≤0.010，要求萤石的粒度控制在60目；

上述金红石的化学成分wt%要求是：TiO₂≥95.0，S≤0.010，P≤0.010，要求金红石的粒度控制在60目；

上述脱水钾长石的化学成分wt%要求是：Na₂O+K₂O≥12，SiO₂:63～73，Al₂O₃:15～24，S≤0.04，P≤0.04，要求脱水钾长石的粒度控制在120目；

上述脱水云母的化学成分wt%要求是：Na₂O+K₂O≥7，SiO₂:45～55，Al₂O₃:25～35，S≤0.03，P≤0.04，要求脱水云母的粒度控制在40目；

上述氧化铋的化学成分wt%要求是：Bi₂O₃＞99.9，要求氧化铋的粒度控制在120目；

上述铬绿的化学成分wt%要求是：Cr₂O₃≥95.0, S≤0.04，P≤0.04，要求铬绿的粒度控制在200目；

上述磁铁矿的化学成分wt%要求是：Fe₃O₄≥97.0，S≤0.050，P≤0.050，要求磁铁矿的粒度控制在60目；

上述纯碱的化学成分wt%要求是：Na₂CO₃≥98.0，要求纯碱的粒度控制在40目；

上述微碳铬铁的化学成分wt%要求是：Cr:60～70, S≤0.03，P≤0.03，C≤0.03，要求微碳铬铁的粒度控制在60目；

上述电解金属锰的化学成分wt%要求是：Mn≥99.8, S≤0.04，P≤0.04，要求电解金属锰的粒度控制在60目；

上述锆英砂的化学成分wt%要求是：ZrO₂≥60，SiO₂≥32，S≤0.05，P≤0.22，要求锆英砂的粒度控制在80目；

上述氟铝酸钾K₃AlF₆的化学成分wt%要求是：F:48～53, AL:15～20, K:25～33, S≤0.05, P≤0.005，要求氟铝酸钾K₃AlF₆的粒度控制在60目；

上述氟化稀土的化学成分wt%要求是：CeO₂/REO≥45，F≥26，要求氟化稀土的粒度控制在100目；

上述金属铬的化学成分wt%要求是：Cr≥99.0，C≤0.020，S≤0.010，P≤0.010，要求金属铬的粒度控制在60目；

上述金属镍的化学成分wt%要求是：Ni=99.4，S≤0.010，P≤0.010，要求金属镍的粒度控制在60目。