[发明专利]镍铬铁合金钢焊接用镍基焊条

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接加工用电焊条，特别是一种可满足GB/T13814-2008中对ENi6133要求的专用于焊接耐热、耐高温腐蚀、高温持久强度要求较高的镍铁铬合金钢(UNS NO8800)的焊条；采用该焊条加工的焊接体可在从-196℃超低温至980℃工作温度范围内安全、可靠地使用。该焊条可用于各种成分的奥氏体与铁素体不锈钢以及高镍合金间的异种金属焊接，如：因康镍合金(因康洛依合金)与碳钢、不锈钢、镍200、蒙镍尔合金、70-30铜镍合金的焊接；铜镍合金与镍200、蒙镍尔合金等的焊接。尤其适用于焊接加工LNG液化氮贮槽以及因康洛依800与9％镍钢的焊接。

背景技术

镍基合金是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。镍基合金以镍为基础，并含有其他合金元素，且在一些介质中具有很好的耐腐蚀性。主要有镍、镍钼(镍钼铁)合金、镍铬(镍铁)合金、镍铬钼、镍铬铁等几类。按照主要性能又细分为镍基高温合金，镍基耐蚀合金，镍基耐磨合金，镍基精密合金与镍基形状记忆合金。

随着工业的不断发展，镍基合金的应用越来越广泛，耐酸、耐氧化腐蚀以及INCONEL(镍铬铁合金)制作的各种大型化工设备的热交换器、核反应堆、LNG液化氮贮槽、原子炉压力容器、真空装置的制造以及异种钢的堆焊，将越来越多地应用镍基焊条；因而镍基合金焊接材料的需求量越来越大。

国内能够生产镍基合金配套焊条的厂家不多，绝大部分产品均自成体系，药皮类型有偏酸性和碱性。其中碱性药皮类型焊条，以大理石和萤石为主，配合其他一些稳弧剂和改善压涂性物质，该药皮类型焊条渣壳松脆，扩散氢含量低，但电弧稳定性差，熔池流动性差，熔渣覆盖均匀性不好，脱渣不干净、残渣不易清理，焊缝成型不平整；而偏酸性药皮类型焊条公告号为CN101745759B、发明名称为《一种镍基焊条》即属于此类偏酸性药皮焊条，该焊条的药皮采用金红石-萤石-冰晶石偏酸性渣系；此类焊条虽然具有电弧稳定、熔渣覆盖性和焊缝成型较好，但却存在渣壳硬度大，脱渣不干净、焊缝表面容易留下残渣，不易清理，且其焊接后的熔敷金属在常温下的抗拉强度(Rm)、屈服强度(Rp0.2)、延伸率(A)较低，-196℃超低温下的冲击功(AKV)及820℃高温下的力学性能均难以满足要求等弊病。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，研究开发一种镍铬铁合金钢焊接用镍基焊条；以用于UNS NO8800镍铬铁合金钢的焊接，达到在有效提高焊缝熔敷金属在常温、820℃高温及-196℃超低温下的力学性能的基础上，实现焊接时熔渣流动性好、电弧稳定、熔渣覆盖均匀、飞溅小、脱渣性优良，焊缝光亮、成型美观，焊道高度和焊缝浸润角适中，以及全方位操作性能好等目的。

本发明的解决方案是针对镍基合金的熔点较铁基合金的熔点高，采用普通偏酸性或碱性渣系药皮配方试制的焊条往往出现电弧稳定性不好，熔渣粘性大、熔池流动性不好，熔渣渣壳覆盖不均匀；渣壳坚硬，脱渣难，残渣清理不干净；焊缝成型不平整、表面光亮度不好等缺点。本发明采用镍铬铁合金作为焊芯，而采用酸碱复合型渣系药皮。因而本发明镍铬铁合金钢焊接用镍基焊条中焊芯的各化学成分的重量百分比含量分别为：2.5≤Mn≤4.0、15.0≤Cr≤18.0、2.0≤Fe≤5.0、0.4≤Ti≤1.0、1.5≤Nb≤2.5、Co≤0.05、Cu≤0.30、C≤0.04、S≤0.010、P≤0.025、Si≤0.20、余量为Ni；药皮中各成分的重量百分比含量分别为：金红石粉20～35％、冰晶石粉15～30％、大理石粉20～35％、钛铁矿粉3～7％、碳酸钡3～8％、海藻酸钠0.5～1％、纯碱0.2～0.6％、电解锰3～6％、钼铁粉3～6％、铌铁粉4～8％，各成分的总量为100％；将药皮中各成分的粉料按比例混合均匀后、加入总成分重22-28％的粘结剂搅拌混合均匀；然后送入压条机内按常规方法将其裹覆于焊芯上、再经低温及高温烘焙，即成；焊条中药皮的重量为焊芯重量的40-50％。