CN105665969A - 一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于焊接材料技术领域，具体公开了本发明属于焊接材料制备技术领域，具体公开了一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法。具体方法步骤：1）粘结剂的制备；2）药皮的预处理；3）焊条的制备。本发明的技术优点在于：本发明通过合理的配方设计，优化了焊条芯线的含铬量，添加少量稀土元素，控制杂质元素，在保证焊缝金属具有一定强度和低温冲击韧性的基础上，具有良好的抗硫化氢腐蚀及耐海水腐蚀性能。本发明选用的粘结剂具有较好的耐高低温性，芯粉在焊接过程中不易滑落，且能加快芯粉的熔化速度，有效保障焊接施工的正常进行。
Description
技术领域
本发明属于焊接材料制备技术领域，具体公开了一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法。
背景技术
油气运输中既有硫化氢腐蚀，又有海水腐蚀，因此要求钢板具有良好的抗硫腐蚀能力，同时具有良好的抗海水腐蚀能力。焊条作为一种钢板焊接的重要焊接材料，在配套耐蚀钢焊接的过程中，要求其焊缝金属不仅具有高强度、高韧性的特点，而且具有良好的抗硫化氢腐蚀以及耐海水腐蚀的能力，而目前与之配套的焊条，存在着耐硫化氢腐蚀性差、冲击韧性不足等缺陷。
因此，研制一种耐蚀钢焊接专用焊条，使得油气输送管道的焊缝部分不仅具有较好的抗腐蚀性能，还具有较高的抗冲击韧性和抗疲劳性能，对于推动我国油气建设具有重要的作用。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种新的耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，解决的技术问题是：如何研制一种耐蚀钢焊接专用焊条，使得油气输送管道的焊缝部分不仅具有较好的抗腐蚀性能，还具有较高的抗冲击韧性和抗疲劳性能。
为了实现本发明目的而采用的技术方案为：一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，具体方法步骤为：
1）粘结剂的制备
将凹凸棒土粉料以质量体积比1：50加到质量浓度1%～20%盐酸中浸泡，机械搅拌2h～8h，离心分离并清洗，制得改性凹凸棒土；将制得的改性凹凸棒土与羧甲基纤维素钠、水玻璃、硬脂酸钠按比例混合，混合温度为20～40℃，混合时间为2～3小时；
2）药皮的预处理
将大理石、萤石、硅酸盐、高碳铬铁、钛白粉、纳米氮化铝、混合稀土和步骤1）制得的粘结剂混合均匀，然后转移至烧结炉中进行高温烘焙，最后进行机械破碎，备用；
3）焊条的制备
将步骤2）制得的处理过的药皮和芯线在涂压机中制备成焊条，控制温度在380～400℃，保温1～2小时即可。
优选的，步骤1）中所述的凹凸棒土粉料与盐酸的质量体积比为1：50，盐酸的质量浓度为1%～20%，搅拌时间2h～8h，混合温度为20～40℃，混合时间为2～3小时。
优选的，按质量份数计，步骤1）中所述的改性凹凸棒土为30～55份、羧甲基纤维素钠5～15份、水玻璃20～40份、硬脂酸钠10～20份。
进一步优选的，按质量份数计，步骤2）中所述的大理石为20～55份、萤石10～30份、硅酸盐5～20份、高碳铬铁10～30份、钛白粉5～10份、纳米氮化铝1～3份、混合稀土2～4份、粘结剂1～5份。
进一步优选的，以质量分数表示，步骤3）中所述芯线组成成分及含量为：C≤0.09%、Si≤0.03%、Mn0.35-0.55%、P≤0.005%、S≤0.005%、Ni≤0.30%、Cr0.15-0.18%、Cu≤0.020%、Ti≤0.20%、Mg≤0.05%，余量为Fe。
更优选的，以质量分数表示，所述芯线组成成分及含量为：C0.075%、Si0.02%、Mn0.42%、P0.003%、S0.003%、Ni0.26%、Cr0.15%、Cu0.012%、Ti0.20%、Mg0.05%，余量为Fe。
更优选的，所述的高碳铬铁的成分以质量比计Cr不小于60%，C6～10%，Si≤3%，S≤0.01%，P≤0.01%，余量为Fe。
更优选的，所述混合稀土为：按质量分数计，氧化钇10～30%、氧化铈40～60%、氧化镧25～40%。
本发明的技术优点在于：
1）本发明药皮成分中选用的纳米氮化铝，能够起到细化晶粒的作用，提高了焊接金属的高温硬度和金相组织稳定性。
2）本发明通过合理的配方设计，优化了焊条芯线的含铬量，添加少量稀土元素，控制杂质元素，在保证焊缝金属具有一定强度和低温冲击韧性的基础上，具有良好的抗硫化氢腐蚀及耐海水腐蚀性能。
3）本发明选用的粘结剂具有较好的耐高低温性，芯粉在焊接过程中不易滑落，且能加快芯粉的熔化速度，有效保障焊接施工的正常进行。
4）本发明通过合理的配方设计，优化了焊条芯线的含铬量，加入了稀土元素，制备出更为理想的焊条。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步地描述。
本发明一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，包括步骤：1）粘结剂的制备；2）药皮的预处理；3）焊条的制备。
在粘结剂的制备步骤中，具体是将凹凸棒土粉料以质量体积比1：50加到质量浓度1%～20%盐酸中浸泡，机械搅拌2h～8h，离心分离并清洗，制得改性凹凸棒土；将制得的改性凹凸棒土与羧甲基纤维素钠、水玻璃、硬脂酸钠按比例混合，混合温度为20～40℃，混合时间为2～3小时，制备粘结剂的具体配比参见表1。
表1
| 原料 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 羧甲基纤维素钠/份 | 15 | 10 | 5 |
| 水玻璃/份 | 20 | 40 | 30 |
| 硬脂酸钠/份 | 10 | 20 | 15 |
| 改性凹凸棒土/份 | 55 | 30 | 50 |
在药皮的预处理步骤中，具体的是将各原料先混合均匀，然后转移至烧结炉中进行高温烘焙，最后再进行机械破碎，各原料按质量份数计，大理石20～55份、萤石10～30份、硅酸盐5～20份、高碳铬铁10～30份、钛白粉5～10份、纳米氮化铝1～3份、混合稀土2～4份、粘结剂1～5份。表2为实施例1-3制备药皮的配方表。
表2
| 原料 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 大理石/份 | 35 | 55 | 20 |
| 萤石/份 | 20 | 10 | 30 |
| 硅酸盐/份 | 15 | 5 | 20 |
| 高碳铬铁/份 | 14 | 10 | 30 |
| 钛白粉/份 | 8 | 10 | 5 |
| 纳米氮化铝/份 | 2 | 3 | 1 |
| 混合稀土/份 | 3 | 2 | 4 |
| 粘结剂/份 | 3 | 5 | 1 |
在焊条的制备步骤中，将预处理过的药皮和芯线再涂压机中制备成焊条，控制温度在380～400℃，保温1～2小时即可。其中芯线的组成成分为，以质量分数计，C≤0.09%、Si≤0.03%、Mn0.35-0.55%、P≤0.005%、S≤0.005%、Ni≤0.30%、Cr0.15-0.18%、Cu≤0.020%、Ti≤0.20%、Mg≤0.05%，余量为Fe。表3为实施例1-3选用的芯线最优组成成分表。
表3
| 成分 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Cu | Ti | Mg | Fe |
| 含量 | 0.075 | 0.02 | 0.42 | 0.003 | 0.003 | 0.26 | 0.17 | 0.012 | 0.20 | 0.05 | 余量 |
另外，本发明优选的高碳铬铁的成分：以质量百分比计，Cr不小于60%，C6～10%，Si≤3%，S≤0.01%，P≤0.01%，余量为Fe。
本发明优选的混合稀土的成分：按质量分数计，氧化钇10～30%、氧化铈40～60%、氧化镧25～40%。
Claims (8)
1.一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，其特征在于：具体制作步骤如下：
1）粘结剂的制备
将凹凸棒土粉料加入到盐酸中浸泡，机械搅拌，离心分离并清洗，制得改性凹凸棒土；将制得的改性凹凸棒土与羧甲基纤维素钠、水玻璃、硬脂酸钠按比例混合；
2）药皮的预处理
将大理石、萤石、硅酸盐、高碳铬铁、钛白粉、纳米氮化铝、混合稀土和步骤1）制得的粘结剂混合均匀，然后转移至烧结炉中进行高温烘焙，最后进行机械破碎，备用；
3）焊条的制备
将步骤2）制得的处理过的药皮和芯线在涂压机中制备成焊条，控制温度在380～400℃，保温1～2小时即可。
2.根据权利要求1所述的一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，其特征在于：步骤1）中所述的凹凸棒土粉料与盐酸的质量体积比为1：50，盐酸的质量浓度为1%～20%，搅拌时间2h～8h，混合温度为20～40℃，混合时间为2～3小时。
3.根据权利要求1所述的一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，其特征在于：按质量份数计，步骤1）中所述的改性凹凸棒土为30～55份、羧甲基纤维素钠5～15份、水玻璃20～40份、硬脂酸钠10～20份。
4.根据权利要求1所述的一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，其特征在于：按质量份数计，步骤2）中所述的大理石为20～55份、萤石10～30份、硅酸盐5～20份、高碳铬铁10～30份、钛白粉5～10份、纳米氮化铝1～3份、混合稀土2～4份、粘结剂1～5份。
5.根据权利要求1所述的一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，其特征在于：以质量分数表示，步骤3）中所述芯线组成成分及含量为：C≤0.09%、Si≤0.03%、Mn0.35-0.55%、P≤0.005%、S≤0.005%、Ni≤0.30%、Cr0.15-0.18%、Cu≤0.020%、Ti≤0.20%、Mg≤0.05%，余量为Fe。
6.根据权利要求5所述的一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，其特征在于：以质量分数表示，所述芯线组成成分及含量为：C0.075%、Si0.02%、Mn0.42%、P0.003%、S0.003%、Ni0.26%、Cr0.15%、Cu0.012%、Ti0.20%、Mg0.05%，余量为Fe。
7.根据权利要求1或4所述的一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，其特征在于：所述的高碳铬铁的成分以质量比计Cr不小于60%，C6～10%，Si≤3%，S≤0.01%，P≤0.01%，余量为Fe。
8.根据权利要求1或4所述的一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法，其特征在于：所述混合稀土为：按质量分数计，氧化钇10～30%、氧化铈40～60%、氧化镧25～40%。
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