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：

UNS N10276鎳基合金由于在很多強腐蝕介質中具有良好的耐腐蝕性而得到普遍認可。高的鉬含量使該材料具有很高的局部腐蝕(如點蝕)抗力；而很低的碳含量能夠減少焊接時的碳化物析出，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、風機以及風機殼等方面。在化工領域，用該合金制造的設備和部件包括熱交換器、反應釜、蒸發(fā)器和輸送管道等。

目前國內能生產UNS N10276鎳基合金對應焊接材料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。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，而提供一種UNS N10276鎳基合金焊接用鎳基焊條，實現(xiàn)焊接時熔渣流動性好、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角適中，焊條抗發(fā)紅能力強以及全方位操作性能好等目的。

鎳基合金的熔點較高，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。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，對藥皮中各組分的比例進行合理化調整。

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；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％、氟鋁酸鹽為化學純、海藻酸鹽中K20含量≥10％，而所述加入總成份重20-30％的粘結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。

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％的鉀鈉水玻璃粘結劑，濃度為41.5°～42.5°，攪拌混合均勻；然后送入壓條機內按常規(guī)方法將其裹覆于焊芯上，再經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，調整熔渣的表面張力、粘度、流動性等物理性能，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，提高焊縫金屬的強度和塑性，同時可以起到脫氧脫硫、加快焊接反應速度的作用；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，藥皮吸潮性增加，鈦酸鉀含量低于6％時，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，還對穩(wěn)定焊接電弧有益，但價格較貴。氟鋁酸鹽含量超過1.5％時，藥皮吸潮性增加，氟鋁酸鹽含量低于0.5％時，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)弧劑和粘結劑，但太多會增加藥皮吸潮性，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，太多會導致焊縫增碳，因此含量控制在2-8％。

本發(fā)明即通過上述成分的有機組配成藥皮并與NiCr15Mo15Fe6W4合金焊芯配合從而實現(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成分純度較高，性能穩(wěn)定優(yōu)越，完全符合國家標準GB/T 13814以及美國標準AWS A5.11/5.11M的要求。3、本發(fā)明焊條的焊縫在很多強腐蝕介質中(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。

具體實施方式

下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明，但是本發(fā)明并不限于實施例。

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；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％、氟鋁酸鹽為化學純、海藻酸鹽中K20含量≥10％，而所述加入總成份重20-30％的粘結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。

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％的鉀鈉水玻璃粘結劑，濃度為41.5°～42.5°，攪拌混合均勻；然后送入壓條機內按常規(guī)方法將其裹覆于焊芯上，再經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℃。

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

表1本實施例焊條的焊芯具體化學成分對比(重量％)

實施例焊條的藥皮成分配比見表2；

表2實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％

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

表3為實施例電焊條的熔敷金屬化學成分(重量％)

表4為本實施例的電焊條熔敷金屬的力學性能；

表4力學性能

表5 -196℃沖擊性能

上述實施例試驗結果顯示本發(fā)明的ENiCrMo-4焊條擁有穩(wěn)定的良好的拉伸強度和延伸率。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。