具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条及制备方法技术

具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条及制备方法，按重量比称取药芯中各组分：金属锰粉90~96%，石墨1~3%，碳酸钾1~3%，钛酸钾0~2%，其余为还原铁粉，先将碳酸钾和钛酸钾高温烘焙除去水分，与药芯中的其他组分进行混粉，保温制得药芯粉；称取药皮中各组分：大理石27~33%，碳酸钡4~11%，萤石20~24%，金红石1~3%，氧化铝3~7%，石英1~3%，脱水云母1~3%，CMC 1~2%，45#硅铁7~12%，金属镍粉3~8%，金属铬粉5~10%，金属钼粉3~8%，氮化铬铁0~1%，混合搅拌均匀，得干粉，再向干粉中加入纯钠水玻璃混合搅拌；将低碳钢钢带表皮压制成U型，添加药芯粉制成药芯焊丝毛坯，拉拔减径制出无缝焊芯，并与药皮制成电焊条；本发明专利技术制备的焊条电阻小、焊接工艺性好、电弧稳定、易脱渣、无气孔、耐吸潮、低温韧性好。

【技术实现步骤摘要】
具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条及制备方法
本专利技术涉及焊接材料
，具体涉及一种具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条及制备方法，适用于高锰奥氏体低温钢天然气储罐的焊接。
技术介绍
随着全球经济的快速发展和各国对环保的重视，使得天然气（LNG）需求量与日俱增，我国是能源消耗大国，随着我国经济社会的发展，能源领域的供求矛盾日益凸显。为了推进我国与相关国家的能源和矿产资源合作，保障国家能源安全和维护国内船东利益，扩大自建LNG船队规模迫在眉睫。船用LNG储罐低温材料是LNG船建造的核心技术之一，传统LNG储罐建造材料有奥氏体不锈钢、镍基合金、铝合金和9Ni钢等，其中9Ni钢应用范围最广，但其价格高昂，LNG储罐建造成本居高不下。高锰奥氏体低温钢低温性能优良、价格实惠，可以大大降低LNG储罐建造成本，为此各国相继展开了高锰奥氏体低温钢应用的研制。韩国浦项公司首先成功开发出用于LNG储罐的新型高锰奥氏体低温钢，国内舞阳钢铁有限责任公司、南京钢铁股份公司也先后研制出低温性能良好的高锰奥氏体钢，与此同时，配套的高锰奥氏体低温钢焊接材料的研究也被各研究机构提上日程，其中手工电焊条适合全位置焊接，在LNG储罐建造中占有重要的地位。目前也有关于高锰钢焊条的研究，但其采用的焊芯均为冶炼的合金钢实心焊芯，电阻大，焊条在使用过程中易发红、药皮脱落，导致焊接工艺性较差而且焊条利用率低；或者使用的焊芯为低碳钢焊芯，主要通过药皮向焊缝中过渡合金，并且应用于母材为锰含量为11wt%~14wt%的铸钢；针对上述情况，本专利技术提出一种具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条及制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题的不足，本专利技术提出一种具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条及制备方法，制备的焊条具有电阻小、全位置焊接工艺性良好、电弧稳定、熔池清晰、易脱渣、无气孔、热裂纹敏感性低、耐吸潮、低温韧性好的优点。本专利技术为解决上述技术问题的不足而采用的技术方案是：具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条，包括焊芯和药皮，所述焊芯包括药芯和表皮，所述药芯占所述焊芯总重的34~35%，所述药芯中的各组分按重量比包括：金属锰粉90~96%，石墨1~3%，碳酸钾1~3%，钛酸钾0~2%，其余为还原铁粉；所述药皮中的各组分按重量比包括：大理石27~33%，碳酸钡4~11%，萤石20~24%，金红石1~3%，氧化铝3~7%，石英1~3%，脱水云母1~3%，CMC1~2%，45#硅铁7~12%，金属镍粉3~8%，金属铬粉5~10%，金属钼粉3~8%，氮化铬铁0~1%。作为优选方案，所述表皮为低碳钢钢带，所述低碳钢钢带中包括以下质量分数的化学成分：0.1~0.4%的Mn，C≤0.10%，Si≤0.020，S≤0.010，P≤0.010，O≤0.005，N≤0.005。作为优选方案，所述金属锰粉中包括以下质量分数的化学成分：Mn≥97.0%，C≤0.05%，S≤0.02%，P≤0.03%，所述石墨中包括以下质量分数的化学成分：C≥95%，S≤0.10%，P≤0.010%，所述碳酸钾中包括以下质量分数的化学成分：K2CO3≥98.0%，S≤0.02%，P≤0.02%，所述钛酸钾中包括以下质量分数的化学成分：30~35%的Na2O+K2O，50~59的TiO2，S≤0.02%，P≤0.02%。具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条的制备方法，包括以下步骤：（1）按要求称取药芯中的各组分，先将碳酸钾和钛酸钾在440~460℃高温烘焙并保温0.8~1.2h，除去水分；（2）将处理过的碳酸钾和钛酸钾与药芯中的其他组分进行混粉，混粉后在110~130℃保温，避免碳酸钾和钛酸钾再次吸潮，制得药芯粉；（3）按照要求称取药皮中的各组分，并混合搅拌均匀，得干粉，再向干粉中加入干粉总重24~30%的纯钠水玻璃，混合搅拌；（4）将低碳钢钢带表皮经轧制机组压制成U型，在线同步向表皮中添加药芯粉，添加药芯粉后的表皮在成形辊轧制下合口呈O型断面的药芯焊丝毛坯，采用高频焊接在合口处进行焊接，使有缝管成为无缝管，再经逐道拉拔减径制备出无缝焊芯；（5）将无缝焊芯与药皮在常规焊条生产设备上制成电焊条。作为优选方案，所述纯钠水玻璃的模数为3.2、密度为1.40~1.45g/mm3、波美度为43°。本专利技术的有益效果是：（1）焊芯采用无缝药芯焊丝的形式，将一部分合金裹入无缝药芯焊丝中，不仅能完成合金过渡，而且大大减小了焊芯的电阻和改善了金属过渡形式，优化焊接工艺性和提高焊条利用率；另外由于无缝药芯焊丝吸潮的倾向远小于药皮，将一定量稳弧性极好但易吸潮的碳酸钾、钛酸钾经过高温烘焙之后加入到无缝药芯焊丝中，从而减少其在药皮中的加入量，有效地提高了焊条的抗吸潮能能力和降低焊条熔敷金属的扩散氢含量；同时药皮通过添加合金化元素、脱氧剂、造渣剂、稳弧剂、造气剂等，一方面配合焊芯完成合金过渡，另一方面使焊条获得良好的全位置焊接工艺性；（2）本专利技术通过把焊芯做成无缝药芯焊丝的形式，使焊芯的电阻只有实心高锰焊芯的1/3，避免了焊接过程中焊条发红的问题；另外，本专利技术在在焊接过程中以喷射过渡的形式完成金属向焊缝的过渡，焊接工艺性得到极大改善；因此，本专利技术既能保证良好的焊接接头性能，也能实现良好的焊接工艺性和焊条利用率，具有电阻小、全位置焊接工艺性良好、电弧稳定、熔池清晰、易脱渣、无气孔、热裂纹敏感性低、耐吸潮、低温韧性好的优点。具体实施方式下面给出具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本专利技术技术方案为前提的最佳实施例，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条，包括焊芯和药皮，所述焊芯包括药芯和表皮，所述药芯占所述焊芯总重的34~35%，所述药芯中的各组分按重量比包括：金属锰粉90~96%，石墨1~3%，碳酸钾1~3%，钛酸钾0~2%，其余为还原铁粉；所述金属锰粉中包括以下质量分数的化学成分：Mn≥97.0%，C≤0.05%，S≤0.02%，P≤0.03%，所述石墨中包括以下质量分数的化学成分：C≥95%，S≤0.10%，P≤0.010%，所述碳酸钾中包括以下质量分数的化学成分：K2CO3≥98.0%，S≤0.02%，P≤0.02%，所述钛酸钾中包括以下质量分数的化学成分：30~35%的Na2O+K2O，50~59的TiO2，S≤0.02%，P≤0.02%；所述表皮为低碳钢钢带，所述低碳钢钢带中包括以下质量分数的化学成分：0.1~0.4%的Mn，C≤0.10%，Si≤0.020，S≤0.010，P≤0.010，O≤0.005，N≤0.005；所述药皮中的各组分按重量比包括：大理石27~33%，碳酸钡4~11%，萤石20~24%，金红石1~3%，氧化铝3~7%，石英1~3%，脱水云母1~3%，CMC1~2%，45#硅铁7~12%，金属镍粉3~8%，金属铬粉5~10%，金属钼粉3~8%，氮化铬铁0~1%；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条，其特征在于，包括焊芯和药皮，所述焊芯包括药芯和表皮，所述药芯占所述焊芯总重的34~35%，所述药芯中的各组分按重量比包括：金属锰粉90~96%，石墨1~3%，碳酸钾1~3%，钛酸钾0~2%，其余为还原铁粉；/n所述药皮中的各组分按重量比包括：大理石27~33%，碳酸钡4~11%，萤石20~24%，金红石1~3%，氧化铝3~7%，石英1~3%，脱水云母1~3%，CMC 1~2%，45#硅铁7~12%，金属镍粉3~8%，金属铬粉5~10%，金属钼粉3~8%，氮化铬铁0~1%。/n

【技术特征摘要】
1.具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条，其特征在于，包括焊芯和药皮，所述焊芯包括药芯和表皮，所述药芯占所述焊芯总重的34~35%，所述药芯中的各组分按重量比包括：金属锰粉90~96%，石墨1~3%，碳酸钾1~3%，钛酸钾0~2%，其余为还原铁粉；
所述药皮中的各组分按重量比包括：大理石27~33%，碳酸钡4~11%，萤石20~24%，金红石1~3%，氧化铝3~7%，石英1~3%，脱水云母1~3%，CMC1~2%，45#硅铁7~12%，金属镍粉3~8%，金属铬粉5~10%，金属钼粉3~8%，氮化铬铁0~1%。


2.如权利要求1所述的具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条，其特征在于，所述表皮为低碳钢钢带，所述低碳钢钢带中包括以下质量分数的化学成分：0.1~0.4%的Mn，C≤0.10%，Si≤0.020，S≤0.010，P≤0.010，O≤0.005，N≤0.005。


3.如权利要求1所述的具有无缝焊芯的高锰奥氏体低温钢用电焊条，其特征在于，所述金属锰粉中包括以下质量分数的化学成分：Mn≥97.0%，C≤0.05%，S≤0.02%，P≤0.03%，所述石墨中包括以下质量分数的化学成分：C≥95%，S≤0.10%，P≤0.010%，所述碳酸钾中包括以下质量分数的化学成分：K2CO3...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶凡，亢天佑，王亚彬，
申请(专利权)人：洛阳双瑞特种合金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41