本發(fā)明涉及一種焊條，更具體的說，是涉及一種用于焊接UNS N10276鎳基合金的鎳基焊及其條制備方法。

背景技術(shù)：

UNS N10276鎳基合金由于在很多強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中具有良好的耐腐蝕性而得到普遍認(rèn)可。高的鉬含量使該材料具有很高的局部腐蝕(如點(diǎn)蝕)抗力；而很低的碳含量能夠減少焊接時(shí)的碳化物析出，從而保證了焊接接頭熱影響區(qū)的晶間腐蝕抗力。該材料被廣泛用于化工、環(huán)保、紙漿和造紙業(yè)、工業(yè)和城市廢物處理以及“酸”性天然氣的回收利用等方面。在大氣污染控制方面，主要應(yīng)用在煙囪襯里、煙道、擋板門、脫硫噴淋洗滌塔、處理后煙氣的再熱器、風(fēng)機(jī)以及風(fēng)機(jī)殼等方面。在化工領(lǐng)域，用該合金制造的設(shè)備和部件包括熱交換器、反應(yīng)釜、蒸發(fā)器和輸送管道等。

目前國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)UNS N10276鎳基合金對(duì)應(yīng)焊接材料ENiCrMo-4的廠家很少，且普通存在焊條飛濺大，全位置焊接工藝較差，焊條易發(fā)紅等現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種UNS N10276鎳基合金焊接用鎳基焊條，實(shí)現(xiàn)焊接時(shí)熔渣流動(dòng)性好、電弧穩(wěn)定、熔渣覆蓋均勻、飛濺小、脫渣性優(yōu)良，焊縫光亮、成型美觀，焊道高度和焊縫浸潤(rùn)角適中，焊條抗發(fā)紅能力強(qiáng)以及全方位操作性能好等目的。

鎳基合金的熔點(diǎn)較高，采用鈦鈣渣系藥皮配方試制的焊條往往出現(xiàn)熔池流動(dòng)性不好；焊縫成型不平整、表面光亮度不好、全位置焊接工藝不好以及焊縫抗裂性差等缺點(diǎn)。本發(fā)明的解決方案：為保證良好的焊接工藝性能以及焊縫良好的抗裂性，故采用低氫型藥皮，對(duì)藥皮中各組分的比例進(jìn)行合理化調(diào)整。

本發(fā)明的一種用于焊接UNS N10276鎳基合金的鎳基焊條，包括焊芯和包覆焊芯的藥皮，所述焊芯的各化學(xué)成分的重量百分比含量分別為(wt％)：C≤0.015％、Mn≤0.50％、Si≤0.15％、Ni、S≤0.010％、P≤0.015％、Cr15.0％-17.0％、Mo15.0％-17.0％、W3.0％-4.5％Fe4.0％-7.0％及不可避免的雜質(zhì)；所述藥皮中各成分的重量百分比含量分別為：金紅石粉3～8％、大理石粉30～45％、螢石粉35～50％、長(zhǎng)石粉1～5％、云母0.5～2％、鈦白粉1.0～3％、氟鋁酸鹽0.5～1.5％、電解錳0.5～1.5％、鈦酸鉀2～5％、海藻酸鹽1～3％、純堿0.3％～1.0％、金屬鉻2％～5％、鉬鐵1％～2％、鎳粉5％～10％、鈦鐵2％-8％及粘結(jié)劑，各成分的總量為100％。

金紅石粉中TiO2含量≥91％，大理石粉中CaCO3含量≥96％，螢石粉中CaF2含量≥95％、長(zhǎng)石粉中SiO2含量：50～65％、AL203含量：15％～25％、K20含量≥12％；鈦白粉中TiO2含量≥99％、云母中SiO2含量：50～65％、AL203含量：20％～35％、K20含量≥7％；電解錳中Mn含量≥99.5％、鈦鐵中Ti含量≥70％、鈦酸鉀中TiO2含量≥65％、氟鋁酸鹽為化學(xué)純、海藻酸鹽中K20含量≥10％，而所述加入總成份重20-30％的粘結(jié)劑為鈉水玻璃或鉀水玻璃或鉀鈉水玻璃，其波美濃度為41.5°～42.5°。

焊條焊接后熔敷金屬化學(xué)成分的重量百分比含量分別為：C≤0.02％、Mn≤1.0％、Si≤0.20％、S≤0.015％、P≤0.020％、Fe：4.0-7.0％、Mo：15.0～17.0％、W：3.0～4.5％，Cr：14.5～16.5％、Co≤2.5％、Cu≤0.5％、V≤0.35，Ni余量以及不可避免的雜質(zhì)。

一種用于焊接UNS N10276鎳基合金的鎳基焊條的制備方法，所述將藥皮中各成分的粉料按比例混合均勻后、加入總成分重20-30％的鉀鈉水玻璃粘結(jié)劑，濃度為41.5°～42.5°，攪拌混合均勻；然后送入壓條機(jī)內(nèi)按常規(guī)方法將其裹覆于焊芯上，再經(jīng)低溫和高溫烘焙即成；焊條中藥皮的重量為焊條總重量的30-45％。

所述低溫烘焙的溫度為80-120℃，高溫烘焙的溫度為300-350℃。

本發(fā)明藥皮原料中各成分的主要作用如下：

金紅石粉：金紅石的主要作用是穩(wěn)定電弧、造渣，調(diào)整熔渣的表面張力、粘度、流動(dòng)性等物理性能，改善提高脫渣性能，改善焊縫成型，減少飛濺等作用；但是太多的金紅石易惡化熔敷金屬機(jī)械性能及抗裂性，因此金紅石在藥皮中的含量為3～8％。

大理石粉：主要作用是造渣、造氣，穩(wěn)定電弧，提高熔渣堿度，改善脫渣性能，并有較好的脫硫能力和間接脫磷效果，分解CO2保護(hù)焊縫不被氧、氮化，減少焊縫金屬中的氫含量；大理石在藥皮中的含量為30～45％。

鉬鐵：鉬在焊縫中可有效提高耐腐蝕性能，主要是作為合金劑加入，保證焊縫耐腐蝕性能。一般為1～2％。

鈦白粉：主要作用是增塑劑，改善焊條的涂壓性，保證焊條的外觀質(zhì)量，因涂壓需要和成本較高，不宜太多，用量在1.5～3.0％。

螢石：適量的螢石可以降低液態(tài)金屬的表面張力，提高其流動(dòng)性，使得焊縫成型美觀，降低焊縫氣孔敏感性，并能夠降低熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量。本發(fā)明的螢石含量的合適范圍是35～50％。

電解錳：電解錳的加入主要是向焊縫中過度錳元素，提高焊縫金屬的強(qiáng)度和塑性，同時(shí)可以起到脫氧脫硫、加快焊接反應(yīng)速度的作用；電解錳在藥皮中的含量為0.5～1.5％。

鈦酸鉀：主要作用是改善焊條焊接工藝性能，還對(duì)改善焊條的壓涂性能和穩(wěn)定焊接電弧有益。鈦酸鉀含量超過10％時(shí)，藥皮吸潮性增加，鈦酸鉀含量低于6％時(shí)，改善焊條的焊接工藝性能作用不明顯，因而限制藥皮中鈦酸鉀含量為2～5％。

氟鋁酸鹽：主要作用是改善焊條焊接工藝性能，還對(duì)穩(wěn)定焊接電弧有益，但價(jià)格較貴。氟鋁酸鹽含量超過1.5％時(shí)，藥皮吸潮性增加，氟鋁酸鹽含量低于0.5％時(shí)，改善焊條的焊接工藝性能作用不明顯，因而限制藥皮中鈦酸鉀含量為0.5～1.5％。

海藻酸鹽：主要作用是穩(wěn)弧劑和粘結(jié)劑，但太多會(huì)增加藥皮吸潮性，控制含量為1～3％

鈦鐵：主要作用是脫氧劑，提供焊縫抗氣孔能力，太多會(huì)導(dǎo)致焊縫增碳，因此含量控制在2-8％。

本發(fā)明即通過上述成分的有機(jī)組配成藥皮并與NiCr15Mo15Fe6W4合金焊芯配合從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。

本發(fā)明的有益效果是：1、配方比例合理，具有良好的焊接工藝性能：電弧穩(wěn)定性，熔池流動(dòng)性好，熔渣渣殼覆蓋均勻；脫渣容易；焊縫成型平整，并具有良好的焊縫抗裂性。2、本發(fā)明焊條焊后熔敷金屬的化學(xué)成分純度較高，性能穩(wěn)定優(yōu)越，完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13814以及美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)AWS A5.11/5.11M的要求。3、本發(fā)明焊條的焊縫在很多強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中(特別是在硫酸和鹽酸)具有優(yōu)良的耐腐蝕性，并且在極低溫(-196℃)仍保有優(yōu)良的韌性。4、本發(fā)明焊條不僅可用UNS N10276鎳基合金焊接，同樣也可用于其他鎳鉻鉬合金的焊接，以及異種鋼的焊接。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明，但是本發(fā)明并不限于實(shí)施例。

本發(fā)明的一種用于焊接UNS N10276鎳基合金的鎳基焊條，包括焊芯和包覆焊芯的藥皮，所述焊芯的各化學(xué)成分的重量百分比含量分別為(wt％)：C≤0.015％、Mn≤0.50％、Si≤0.15％、Ni、S≤0.010％、P≤0.015％、Cr15.0％-17.0％、Mo15.0％-17.0％、W3.0％-4.5％Fe4.0％-7.0％及不可避免的雜質(zhì)；所述藥皮中各成分的重量百分比含量分別為：金紅石粉3～8％、大理石粉30～45％、螢石粉35～50％、長(zhǎng)石粉1～5％、云母0.5～2％、鈦白粉1.0～3％、氟鋁酸鹽0.5～1.5％、電解錳0.5～1.5％、鈦酸鉀2～5％、海藻酸鹽1～3％、純堿0.3％～1.0％、金屬鉻2％～5％、鉬鐵1％～2％、鎳粉5％～10％、鈦鐵2％-8％及粘結(jié)劑，各成分的總量為100％。

金紅石粉中TiO2含量≥91％，大理石粉中CaCO3含量≥96％，螢石粉中CaF2含量≥95％、長(zhǎng)石粉中SiO2含量：50～65％、AL203含量：15％～25％、K20含量≥12％；鈦白粉中TiO2含量≥99％、云母中SiO2含量：50～65％、AL203含量：20％～35％、K20含量≥7％；電解錳中Mn含量≥99.5％、鈦鐵中Ti含量≥70％、鈦酸鉀中TiO2含量≥65％、氟鋁酸鹽為化學(xué)純、海藻酸鹽中K20含量≥10％，而所述加入總成份重20-30％的粘結(jié)劑為鈉水玻璃或鉀水玻璃或鉀鈉水玻璃，其波美濃度為41.5°～42.5°。

焊條焊接后熔敷金屬化學(xué)成分的重量百分比含量分別為：C≤0.02％、Mn≤1.0％、Si≤0.20％、S≤0.015％、P≤0.020％、Fe：4.0-7.0％、Mo：15.0～17.0％、W：3.0～4.5％，Cr：14.5～16.5％、Co≤2.5％、Cu≤0.5％、V≤0.35，Ni余量以及不可避免的雜質(zhì)。

一種用于焊接UNS N10276鎳基合金的鎳基焊條的制備方法，所述將藥皮中各成分的粉料按比例混合均勻后、加入總成分重20-30％的鉀鈉水玻璃粘結(jié)劑，濃度為41.5°～42.5°，攪拌混合均勻；然后送入壓條機(jī)內(nèi)按常規(guī)方法將其裹覆于焊芯上，再經(jīng)低溫和高溫烘焙即成；焊條中藥皮的重量為焊條總重量的30-45％。所述低溫烘焙的溫度為120℃，高溫烘焙的溫度為350℃。

以下實(shí)施例中選擇直徑為Φ4.0mm的優(yōu)質(zhì)NiCr15Mo15Fe6W4合金焊芯。其具體化學(xué)成分見表1；

表1本實(shí)施例焊條的焊芯具體化學(xué)成分對(duì)比(重量％)

實(shí)施例焊條的藥皮成分配比見表2；

表2實(shí)施例焊條的藥皮成分配比(重量％)

金紅石粉3～8％、大理石粉30～45％、螢石粉35～50％、長(zhǎng)石1～5％、云母0.5～2％、鈦白粉1.0～3％、氟鋁酸鹽0.5～1.5％、電解錳0.5～1.5％、鈦酸鉀2～5％、海藻酸鹽1～3％、純堿0.3％～1.0％、金屬鉻2％～5％、鉬鐵1％～2％、鎳粉5％～10％、鈦鐵2％-8％

本實(shí)施例的焊條的制備是在常規(guī)的油壓型焊條壓涂機(jī)上壓制成電焊條。電焊條經(jīng)100℃低溫烘干和300℃的高溫烘干后進(jìn)行焊接試驗(yàn)。電焊條的熔敷金屬的化學(xué)成分均列入表3；

表3為實(shí)施例電焊條的熔敷金屬化學(xué)成分(重量％)

表4為本實(shí)施例的電焊條熔敷金屬的力學(xué)性能；

表4力學(xué)性能

表5 -196℃沖擊性能

上述實(shí)施例試驗(yàn)結(jié)果顯示本發(fā)明的ENiCrMo-4焊條擁有穩(wěn)定的良好的拉伸強(qiáng)度和延伸率。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。