本發明涉及焊接材料
技術領域：
，尤其是涉及一種可焊后熱處理低合金鋼焊條。
背景技術：
：隨著我國經濟的發展，一些高端容器制造及應用市場日益興起，器相關母材材料已基本實現了國產化，但由于焊接冶金學的相對滯后，一些高端容器制造用焊接材料任然依靠進口，具有價格高、供貨周期長、質量控制難度大等現象，因此，高端特種焊接材料國產化是當前焊接材料焊接的一項重要任務，已被中國機械協會-焊接分會列入《中國制造2025》焊接技術發展路線中。高端容器制造用焊接材料越來越受到重視，近年來高端制造項目蓬勃發展，目前，國內規劃有多個大型儲罐項目工程，nbt47014-2011中fe-1-3鋼以其優良的低溫韌性和良好的焊接性被認為是制造低溫壓力容器的優良材料，如15mnninbdr等材料被廣泛利用。對于高端容器制造用焊接材料，國內相關研究起步較晚，目前積累了一些經驗，但尚需進一步完善和提高。以本專利所研制的e8015-g為例，國內大西洋、京群、安泰科技等單位雖然雖然已經有了相關產品，但在高端容器制造行業應用較少，分析其原因主要是：1）在低溫（-50℃）條件下，沖擊韌性變的不穩定，有一定的離散性，2）經熱處理后，機械性能較焊態降低較多，不能很好的滿足容器設計要求。本專利在傳統的基礎渣系基礎上，通過創新渣系冶金學開發出一種工藝性較好，可以適用于全位置焊接、焊縫金屬低溫韌性好、可進行焊后熱處理的容器用低合金鋼焊條，且成本低于進口的同類焊條，具有較大的市場推廣前景和良好的經濟效益。迄今為止，該類焊接材料研制的相關專利并不多，檢索到的有以下幾個：（1）一種低合金鋼焊條（申請號201410701861.2），該發明專利渣系，與本專利所描述的渣系相同，但渣系中主材料質量比例不一樣。（2）一種低合金鋼焊條（申請號201410701555.9），該發明專利渣系，與本專利所描述的渣系不同。（3）低合金鋼焊條及其制造方法（申請號201510331062.5），該發明專利渣系，與本專利所描述的渣系不同。所采用焊芯不同。（4）一種低合金鋼焊條的制備方法（申請號201410724042.x），該發明專利渣系，與本專利所描述的渣系相同，但渣系中主材料質量比例不一樣，采用的粘結劑也不同。（5）一種低溫鋼焊接用低合金鋼焊條（申請號201310322476.2），該發明專利渣系，與本專利所描述的渣系相同，配方中其他主材料不同，采用的粘結劑也不同。技術實現要素：本發明的目的是為解決現有焊條焊接后熱處理性能差，穩弧效果差的問題，提供一種可焊后熱處理低合金鋼焊條，該焊條符合asmeⅱsfa-5.5e8015-g，且同時符合nbt47018.2e5515-e的焊條，具有全位置焊接工藝性良好、焊縫力學性能均勻、穩定，熔敷金屬低溫（-50℃）韌性穩定、優良，熔敷金屬經焊后熱處理，性能良好。本發明為解決上述技術問題的不足，所采用的技術方案是：一種可焊后熱處理低合金鋼焊條，焊芯選用h08e碳鋼焊芯，藥皮組分及按其重量份計配比為：大理石42~55份，螢石18~24份，金紅石0.5~2份，石英3~9份，純堿0.3~0.8份，cmc0.3~0.8份，石墨0.2~0.5份，硅鐵3~9份，錳3~9份，合金9～18份，水玻璃：20～25份，合金粉組份及按其重量份計配比為：鎳粉25~35份、鉬鐵5~15份、鈦鐵5~15份、鐵粉90~110份，水玻璃采用模數m=3.4，鉀鈉比為1/2~3/4的鉀-鈉水玻璃，優選采用鉀鈉比為2/3。cmc以纖維素粉料的形式，石墨以無定型石墨的形式，硅鐵以霧化硅鐵的形式，mn以金屬錳的形式，合金以合金粉末的形式，焊條制備過程如下：（1）按照上述配比范圍將粉料配粉；（2）將粉料干混均勻；（3）加入水玻璃濕混；（4）將粉料在壓涂機上均勻的壓涂在焊芯上；（5）350-380℃烘干；（6）包裝、入庫。焊條主要原材料要求見表1。表1主要原材料的化學成分要求原材料名稱規格化學成分（wt%）鉀-鈉水玻璃m=3.4sio2≥30%、k2o≥3.8%、na2o≥6.5%，s≤0.010，p≤0.010大理石120（目）caco3≥98.0，s≤0.010，p≤0.010螢石120（目）caf2≥95.0，sio2≤1.00，s≤0.010，p≤0.010金紅石≤120（目）al2o3≥99，s≤0.035，p≤0.035石英80（目）sio2≥97.0，s≤0.040，p≤0.040純堿40（目）naco3≥98.0%cmc80（目）粘度：800-1200，代替度≥0.65無定型石墨200（目）固體碳≥88，水分2.0%,s≤0.2霧化硅鐵80（目）si43.0-47.0，c≤0.20，s≤0.02，p≤0.04金屬錳80（目）mn≥97.0，s≤0.02，p≤0.03，fe≤2.0合金粉80（目）純度≥99.0，c≤0.050，s≤0.005，p≤0.005h08e焊芯/zro2≥60.0，sio2≥34，s≤0.010，p≤0.010本發明主張將焊條成品規格為：3.2mm，4.0mm兩種規格。本專利所述焊條具有以下特點：（1）在原材料選擇方面，盡量選用p、s等雜質元素含量較低的原材料（包括粉料和水玻璃），以減少s、p質向熔敷金屬中的過渡，提高熔敷金屬的純凈度，有利有提高其低溫韌性。（2）采用caco3-caf2渣系。該渣系的特點是堿度適宜，能有效降低焊縫金屬非金屬夾雜物的含量，降低焊縫金屬氧含量，提高其低溫韌性。（3）焊條藥皮中含有一定量的合金粉。合金粉起到細化晶粒，提高、穩定焊縫金屬低溫韌性的作用。（4）焊條藥皮中含有較高的caf2，可起到良好的脫氫效果。（5）焊條藥皮中加入一定量的大理石，可提高電弧氣氛的氧化性，降低電弧氣氛的氫分壓，從而降低擴散氫。（6）焊條藥皮中含有一定量的石英。石英可以改善焊接工藝性。（7）粘結劑采用鉀-鈉水玻璃，可以有效改善電弧的穩定性、水玻璃的模數為3.4，可以有效避免壓涂時，藥皮開裂問題。焊條藥皮中組分的設計依據如下：caco3是一種堿性氧化物，為熔渣主要組成部分。可提高電弧氣氛的氧化性，降低電弧氣氛的氫分壓，從而降低擴散氫。本發明研究結果表明caco3的含量過多、或過少都會使焊條工藝性惡化。caf2是堿性氧化物，為熔渣主要組成部分，屬于造渣劑和稀釋劑。熔融狀態的caf2流動性較好，可以能降低熔渣的粘度、熔點和表面張力，提高熔渣的流動性。另外，caf2對降低焊縫金屬的擴散氫作用也比較明顯。本發明實驗結果表明，caf2的含量不能低于18份，過低的含量容易造成鋪展較差，并焊縫金屬表面產生較多壓坑。另外，本發明的實驗結果表明，caf2的含量不能超過24份，過高的caf2的含量將會使熔渣粘度過低，造成焊道成型不良。sio2是一種酸性物質，主要作用是造渣，調整液態渣池的黏度和流動性，對焊縫的成型非常重要。本發明研究結果表明sio2加入量大于9份時，焊縫金屬增硅較嚴重，焊縫金屬非金屬夾雜物增多，導致焊縫金屬低溫韌性下降，但sio2的加入量不能小于3份，否則將導致焊縫成型不良。tio對焊縫成型的鋪展性改善起到良好的作用。naco3為一種堿性氧化物、cmc為羥甲基纖維素以及石墨可以有效的改善焊條的壓涂性。si-fe及金屬錳為脫氧劑。合金：主要為鎳粉、鉬鐵、鈦鐵、還原鐵粉等，主要起到改善熔敷金屬低溫沖擊韌性、改善焊后熱處理機械性能及提高熔敷金屬熔敷效率的作用。水玻璃：主要作用是粘結劑。水玻璃加入量小于所要求的最低量時，焊條壓涂性變差；加入量過多時，會向配方中引入較多的sio2，對焊條工藝性產生不利影響，單獨采用鈉水玻璃穩弧效果極差，單獨采用鉀水玻璃成型困難，而本申請中水玻璃采用鉀-鈉水玻璃可以起到良好的穩弧作用又不影響成型。本發明的有益效果是：（1）工藝性良好，在較寬的工藝規范下，電弧穩定，脫渣容易，焊道成型均勻、美觀。（2）焊條生產適應性良好，熔敷金屬成分均勻，機械性能穩定，，屈服強度大于440mpa，抗拉強度大于540～660mpa，延伸率大于22%，-50℃（焊態及熱處理態）夏比沖擊功大于100j（側向膨脹量大于0.38），可很好的滿足容器實際工程應用焊接。（3）可適用與直流、交流焊接，焊縫成型良好。（4）適用于全位置焊接，焊接焊道間融合良好，焊縫成型良好。具體實施方式具體實施方式如下：根據本發明設計組分含量，配制了3種粉料，按照本發明所述的制備工藝制備實驗焊條，具體配比見表1，需注意的是本發明并不局限于這些實施例。表1實施例成分配比（份數）編號實施例1實施例2實施例3大理石434750螢石192223金紅石0.510.8石英3.557純堿0.50.50.5cmc0.50.50.5石墨0.30.30.3霧化硅鐵446金屬錳4.543合金5712水玻璃202224將上述組分制成的焊條進行檢測，在焊接試驗前將焊條經過350~380℃烘焙1.5小時，然后進行熔敷金屬試件焊接，以φ4.0mm焊條為例，焊接工藝參數為：焊接位置為平焊，焊接電源直流反接，焊接電流170~220a，焊接電壓24~30v，道間溫度100~150℃，測試結果如表2～表3所示。表2實施例熔敷金屬化學成分wt%實施例csimnspvcrnimo實施例10.0510.1841.35<0.00500.0053<0.00500.0590.8830.199實施例20.0660.2481.39<0.00500.0029<0.00500.0580.9570.216實施例30.0650.2491.41<0.00500.0039<0.00500.0560.9800.220表3實施例熔敷金屬力學性能實施例rp0.2/mparm/mpaa/%akv/j(-50℃)焊態akv/j(-50℃)熱處理態實施例152360324.0152、170、182145、133、167實施例254762024.5121、119、131140、117、134實施例358665023.5112、163、120110、125、109本發明所提出的焊條工藝性能優良，擴散氫低，可滿足低溫條件下服役的低合金鋼容器焊接。本發明所列舉的技術方案和實施方式并非是限制，與本發明所列舉的技術方案和實施方式等同或者效果相同方案都在本發明所保護的范圍內。當前第1頁12