一種耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼專用焊條的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，是低氫鈉型藥皮的超低氫高韌性焊條，具體涉及 耐硫酸露點(diǎn)腐蝕用鋼的焊接。
【背景技術(shù)】
[0002] 在冶金、電力、石化等工業(yè)領(lǐng)域，以重油或燃煤為主要燃料的煙氣處理系統(tǒng)，如鍋 爐低溫部位的空氣預(yù)熱器、省煤器、煙道、煙囡以及脫硫裝置等，普遍會(huì)遇到燃料中含硫量 偏高，在露點(diǎn)溫度下形成硫酸而造成設(shè)備腐蝕問題，這種現(xiàn)象稱之為"硫酸露點(diǎn)腐蝕"。據(jù)不 完全調(diào)查，我國有95 %的脫硫裝置采用濕法脫硫，濕法脫硫工藝對煙氣中的S02脫除效率較 高，但對造成煙氣腐蝕的主要成份30 3脫除效率并不高，僅20%左右。脫硫后，由于煙氣濕 度通常較大，溫度較低，煙氣中單位體積的稀釋硫酸含量會(huì)相應(yīng)增加，因此，脫硫后的煙氣 仍然屬于強(qiáng)腐蝕性煙氣等級，對煙囪的腐蝕并沒有減弱，相反地，脫硫后的煙氣環(huán)境可能使 煙囪的腐蝕狀況進(jìn)一步惡化。
[0003] 由于Q235鋼和普通低合金鋼的耐硫酸露點(diǎn)腐蝕性能很差，用其制作的鍋爐低溫 部件，腐蝕嚴(yán)重，使用壽命很短。因此這些設(shè)備材質(zhì)大多選用耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼，以提高其 使用壽命。
[0004] 根據(jù)鋼材的化學(xué)成分、力學(xué)性能等要求需要研宄與其相配套的焊條，具有很大 的現(xiàn)實(shí)意義。目前市面上耐硫酸露點(diǎn)腐蝕（ND)鋼焊條主要有10CrMnCu、09CrCuSb耐硫 酸露點(diǎn)腐蝕鋼專用焊條；CTNA、CTNB考登鋼焊條（即lOCrNiCuP、奧林康（TencordKB)、 AWSA5. 5E7018-G和TAC-16等相對應(yīng)火電設(shè)備專用焊條）；08Cr2AlMo鋼（0A)焊條（即抗硫 化氫應(yīng)力腐蝕鋼專用焊條，焊縫金屬含鋁達(dá)0.30%左右）；邛3耐酸鋼焊條（即1427〇(：115匕 焊條）。
[0005]《耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼焊條CHE427CrCuSb的研制》（機(jī)械制造文摘：焊接分冊，2013 年第6期）公開了一種配套用焊條，焊條藥皮為低氫鈉型，渣系為Ca0-CaF 2_Si02-Ti02。
[0006] 然而上述焊條中有的雖然能夠保證較高的沖擊韌性，但擴(kuò)散氫含量較高，或者耐 腐蝕性不夠，或者性能能夠保證，但工藝性能較差，如脫渣性不好，焊縫成型較差，不便于焊 接等，還不能達(dá)到預(yù)期要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼專用焊條，是超低 氫高韌性焊條。該焊條即能夠保證較高的沖擊韌性，還具有擴(kuò)散氫含量低，耐腐蝕性好，工 藝性能優(yōu)良的特點(diǎn)。
[0008] 本發(fā)明提供的耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼專用焊條，由鋼芯和藥皮組成，按重量百分含 量計(jì)，藥皮原料成分包括：CaC0333~45%，CaF218~29%，Ti028~13 %，Si025~9 %， Si-Fe4 ~6%，Mn2 ~4%，Cr2 ~3. 5%，CuO. 8 ~1. 5%，SbO. 1 ~0? 3%，Na2C03l ~1. 5%， 稀土氧化物2~4%，鐵粉余量。
[0009] 焊條中CaC03的主要作用為造渣和造氣，還具有脫硫的作用。當(dāng)CaC0 3含量較低時(shí)， 藥皮的造氣和造渣能力下降，對焊縫的保護(hù)作用降低，造成焊縫力學(xué)性能下降；如果CaC03 的含量過高，藥皮造氣量過大，電弧穩(wěn)定性下降，飛濺增大，焊渣熔點(diǎn)升高，減慢焊接速度， 焊縫成型粗糙。本發(fā)明中0&〇) 3優(yōu)選以大理石形式加入，總量控制在33~45%。
[0010] 〇8&用以降低液態(tài)金屬的表面張力，具有稀渣的作用，提高流動(dòng)性，使得焊縫成型 美觀；還具有去氫的作用，減少白點(diǎn)傾向。CaF 2含量低，使得焊縫成型不好，焊縫中易出氣 孔，〇&&含量過高，容易破壞電弧穩(wěn)定性，使焊條工藝性變差。本發(fā)明焊條中CaFj《選以螢 石形式加入，含量控制在18~29%。
[0011] 1102在本發(fā)明中主要以金紅石的形式加入，金紅石的加入可以使焊接電弧穩(wěn)定， 熔池平靜，使金屬以細(xì)霧狀過渡，細(xì)化熔滴，焊縫成形美觀細(xì)密，熔渣覆蓋好，但過量使用容 易使機(jī)械性能嚴(yán)重下降，故其含量控制在2~10%。
[0012] Si02在本發(fā)明中主要以石英的形式加入，二氧化硅作為造渣劑，可增加渣的活潑 性，但過量使用會(huì)增加飛濺，渣黏，爆炸聲顯著，故其含量控制在5~9%。
[0013] Si-Fe (硅鐵合金）是一種脫氧劑，可以減少熔敷金屬中氧的含量，同時(shí)Si具有固 溶強(qiáng)化作用，能提高熔敷金屬的強(qiáng)度，但是會(huì)使沖擊韌性下降，特別是當(dāng)熔敷金屬中Si的 含量大于〇. 4%時(shí)，沖擊韌性下降。本發(fā)明中硅鐵合金的總量控制在4~6%。
[0014] Mn主要用于提高熔敷金屬強(qiáng)度，同時(shí)也起到脫氧和脫硫的作用，隨著Mn含量的增 加，熔敷金屬強(qiáng)度上升，而沖擊韌性呈先上升后下降的規(guī)律，當(dāng)Mn大于1. 80%時(shí)，沖擊韌 性下降。本發(fā)明中錳主要是以電解錳、金屬錳、中錳中的一種或幾種組合加入，含量控制在 2 ~4%〇
[0015] Cr主要起滲合金的作用，能夠有效地提高熔敷金屬的強(qiáng)度，同時(shí)其還具有很好的 耐腐蝕性能，Cr能顯著提高鋼的抗氧化作用，增加鋼的抗腐蝕能力。本發(fā)明中Cr優(yōu)選以金 屬鉻鐵的形式加入，含量控制在2~3. 5%。
[0016] Cu是耐大氣腐蝕鋼和耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼中最基本元素，當(dāng)焊接金屬中含有足夠量 的S時(shí)，在工業(yè)氣體和硫酸的腐蝕過程中，可生成Cu2S保護(hù)膜，阻滯陰、陽極反應(yīng)，從而提高 鋼耐大氣腐蝕和耐硫酸露點(diǎn)腐蝕性能。本發(fā)明中Cu的加入量為0. 8~1. 5%。
[0017] Sb具有很好的耐腐蝕性能，增加鋼的抗腐蝕能力。本發(fā)明中Sb的加入量為0. 1~ 0? 3%〇
[0018] Na2C03具有很好的滑性，便于焊條的壓涂，且能防止焊條中的鐵合金與水玻璃發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)，含量控制在1~1.5%，當(dāng)含量低于1 %時(shí)，效果不明顯，當(dāng)含量高于1.5%時(shí)，焊 條易出現(xiàn)返堿現(xiàn)象。
[0019] 稀土氧化物是指元素周期表中原子序數(shù)為57到71的15種鑭系元素氧化物，以及 與鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相似的鈧（Sc)和釔（Y)共17種元素的氧化物。鑭，鈰，鐠，釹等的氧 化物都是稀土氧化物。稀土氧化物的加入，可以明顯提升焊縫沖擊韌性，降低擴(kuò)散氫含量。
[0020] 優(yōu)選地，藥皮原料成分包括：CaC0333%，CaF229%，Ti0213%，Si0 25%，Si-Fe6%， Mn2%，Cr2%，CuO.8%，SbO. 1%，Na2C03l%，稀土氧化物 2%，鐵粉余量。
[0021] 優(yōu)選地，藥皮占焊條總重量的35~40%。在該范圍內(nèi)焊條焊接性能能夠達(dá)到要 求，并且適用于一般工廠生產(chǎn)設(shè)備，適用廣泛。藥皮占焊條總重量的比值一般由焊條的直徑 決定，本發(fā)明中優(yōu)選的范圍在35~37%，焊條的性能更優(yōu)。
[0022] 優(yōu)選地，所述稀土氧化物為氧化釔（Y203)。與其他原料成分配合使用時(shí)產(chǎn)品的焊 縫沖擊韌性和擴(kuò)散氫含量都能達(dá)到一個(gè)最優(yōu)值。
[0023] 優(yōu)選地，所述鋼芯為H08GX鋼絲。H08GX鋼絲較H08A等型號的鋼絲S和P含量更 低，雜質(zhì)少純凈度高，從而可以保證焊縫金屬雜質(zhì)含量少，最適用于本發(fā)明的藥芯組合物。
[0024] 優(yōu)選地，所述鋼芯和藥皮以鈉水玻璃作為粘結(jié)劑粘結(jié)。
[0025] 優(yōu)選地，焊條的熔敷金屬化學(xué)成分按重量百分比計(jì)，C0. 063~0. 069 %，MnO. 78~ 0? 89 %，SiO. 19 ~0? 28 %，CuO. 33 ~0? 51 %，Sb0.0 79 ~0? 082 %，CrO. 89 ~0? 99， S0. 0019~0. 0025,0. 015~0. 016%，其余為Fe。熔敷金屬的化學(xué)成分對產(chǎn)品性能會(huì)產(chǎn)生 較大的影響，主要體現(xiàn)在擴(kuò)散氫含量較低，沖擊韌性較高，耐腐蝕性能較好等方面。上述熔 敷金屬化學(xué)成分百分比范圍就能夠達(dá)到擴(kuò)散氫含量較低，沖擊韌性較高，耐腐蝕性能較好 的特點(diǎn)。
[0026] 優(yōu)選地，鋼芯為H08GX鋼絲，鋼芯和藥皮以鈉水玻璃作為粘結(jié)劑粘結(jié)，藥皮占 焊條總重量的35~40%，藥皮原料成分包括：CaC0 333%，CaF229 %，Ti0213%，Si025%， Si-Fe6%，Mn2%，Cr2%，CuO. 8%，SbO. 1%，Na2C03l%，稀土氧化物 2%，鐵粉余量。
[0027] 優(yōu)選地，鋼芯為H08GX鋼絲，