[发明专利]一种珠光体耐热铸钢补焊用的同质焊条

说明书

本发明涉及电焊条，具体说本发明涉及对珠光体耐热铸钢补焊用的同质焊条。

国内外用于电站、冶金及化工等部门的钢制压力容器及设备，都是采用各种耐热材料制成，如用ZG20CrMoV制造的电站大型铸件汽缸及其主汽门阀体等，这些部件在服役期间常出现裂纹等缺陷，目前通常采用两种焊接工艺进行补焊。第一种是以珠光体型焊接材料进行热焊，焊前进行250℃以上的预热，焊后进行700℃以上的高温回火，缺点是补焊工艺复杂，施工条件恶劣，工期长，焊件变形大，而且施工现场往往不容许进行有效的预热和焊后热处理。第二种是以奥氏体型焊接材料在装置原地对铸件不需预热而焊后进行热处理的冷焊，虽简化了工艺，但补焊部位是属异种材料接头，存在奥氏体-铁素体过渡区，容易产生早期开裂，此外补焊区不能进行超声波探伤和表面磁力探伤，而且补焊材料昂贵。

中国专利局公开的专利号90110255.5“耐热钢不预热焊接用的焊条及其焊接工艺”虽简化了工艺，但其抗裂性能仍不理想。

本发明的目的是提供一种对珠光体耐热铸钢不预热不热处理用的同质焊条，焊缝具有高强度高抗裂性，焊条具有良好的综合工艺性，并适应全位置焊接。

本发明主要从以下几方面来实现发明目的：

众所周知，焊接接头中含氢量的多少对抗裂性能影响很大，它是造成冷裂纹的重要因素之一，所以制造低氢甚至超低氢焊条，使熔敷金属的氢含量尽量低，可达到减少热影响区脆性区的扩散氢浓度。为了得到低氢熔敷金属，保护合金过渡及工艺性能，本发明是以碳酸钙和氟化钙为主的碱性低氢型药皮，在药皮中复合添加有金红石、镍和硼。在设计药皮配方时考虑诸多成份的复杂影响，比如引弧性能，稳定性能，熔渣覆盖性能以及脱渣性，飞溅性，焊缝成型等问题，通过采用正交试验设计法和统计分析，确定药皮的基本组成和含量水平为CaO∶CaF₂＝0.3～0.7∶1的焊条时，电弧柔和，飞溅极小，具有满意的综合工艺性能。

为了提高焊接接头的塑性和韧性，钢芯以Cr，Mo合金为主，严格控制碳、硫、磷等元素的含量。除含有硅、锰、磷、硫外，同时复合添加微量Ti和Ni，以保证接头的热强性及韧性。又由于Ti，N可形成TiN及TiO，能提供大量的形核质点，易于形成均匀的针状铁素体，从而对裂纹扩展起阻碍作用。此外，由于焊缝金属奥氏体存在时间较长，温度较低，也可利于焊接热影响区中的扩散氢进入韧性焊缝，缓解热影响区粗晶区的氢脆倾向。

焊缝的合金化方式是采用在钢芯和药皮中同时加入合金元素，通过用电弧炉冶炼制造钢芯严格控制碳、硫、磷等元素含量，得到珠光体型耐热铸钢焊条，实现同质焊接。

本发明是通过以下方式实现的：

一种珠光体耐热铸钢补焊用的同质焊条，由低碳钢芯和药皮构成，其钢芯的合金成份按重量百分比计算为：碳≤0.1，钼0.3～0.8，铬0.6～1.3，硅0.1～0.37，锰0.5～1.1，磷≤0.03，硫≤0.02及微量的钛，镍，其余为铁。

药皮成份按重量份数比计算为：大理石30～46份，莹石20～46份，硅铁3～5份，锰铁5～7份，钛铁2～4份，金红石7～11份，钼铁0.3～1份，铬0.5～1.5份，镍0.3～0.6份，硼0.1～0.4份，钒0～0.2份，钛白粉1.8～3份，纯碱0.8～2份，药皮中CaO与CaF₂的比值为0.3～0.7比1。

本发明的积极效果是：

1：与90110255.5专利相比，配方中没有采用有机物羧甲基纤维素，脱氢效果较突出，用甘油法测定，熔敷金属扩散氢含量≤0.12mL/100g。具有超低氢，高强度，高韧性，高抗裂性的特点。

2：由于在钢芯和药皮中同时含有与珠光体耐热铸钢相同的以铬钼合金为主的合金元素，所得焊缝组织是以细小均匀的针状铁素体为主，加少量粒状贝氏体的韧性组织，熔敷金属的力学性能与母材相当，具有良好的匹配，可以在不预热不热处理的情况下用于对铬钼耐热铸钢例如电站汽缸的补焊修复。

3：由于控制CaO与CaF₂的比值在0.3～0.7∶1之间，焊条具有良好的综合工艺性，电弧柔和，飞溅极小，并适应全位置焊接。

4：用本发明的焊条修复汽缸、阀门、汽门等，比用同质材料热焊法缩短工期2～3倍，降低成本50％，比异质焊材冷焊法降低成本30％左右。并且补焊部位与母材同质，便于进行探伤检查，保证检修质量，提高运行安全性。

本发明提供6个实施例，各实施例的配方见附表1。

下面通过具体实施例作进一步详细说明：

实施例一：

1.制造钢芯：