用于低锰焊丝的系统和方法技术方案

本发明专利技术总体上涉及焊接，并且更具体地讲，涉及用于例如气体保护金属极电弧焊(GMAW)或药芯焊丝电弧焊(FCAW)的弧焊的焊丝。在一个实施例中，一种管状焊丝包括外皮和药芯。所述管状焊丝被配置成在结构钢工件上形成焊缝熔敷，其中所述焊缝熔敷包括小于大约2.5重量％的锰。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关专利申请的交叉引用本申请是于2013年3月15日提交的题为“用于低锰焊丝的系统和方法”的美国专利申请序列号13/840,614的部分继续申请，后者是于2012年5月24日提交的题为“用于低锰焊丝的系统和方法”的美国临时申请序列号61/651,279的非临时申请，这两份申请为了所有目的通过引用的方式全部并入本申请中。
技术介绍
本专利技术总体上涉及焊接，并且更具体地讲，涉及用于例如气体保护金属极电弧焊(GMAW)或药芯焊丝电弧焊(FCAW)的电弧焊的电极。焊接是各行业用于多种应用的普遍存在的工艺。例如，焊接通常用于以下应用，例如，造船、海上平台、建筑、钢管厂等。某些焊接技术(例如，气体保护金属极电弧焊(GMAW)、气体保护药芯焊丝电弧焊(FCAW-G)、自保护药芯焊丝电弧焊(FCAW-S)和埋弧焊(SAW))通常采用焊丝形式的焊接电极。焊丝通常可以在焊接过程期间提供用于焊缝的填料金属的供应并且为电流提供路径。
技术实现思路
在一个实施例中，一种管状焊丝包括外皮和药芯。所述管状焊丝被配置成在结构钢工件上形成焊缝熔敷，其中所述焊缝熔敷包括小于大约2.5％重量的锰。在另一个实施例中，一种方法包括使用焊接电极在结构钢工件上形成焊缝熔敷。另外，所述焊缝熔敷包含小于大约2.5％重量的锰含量并且包含小于大约5％重量的镍含量。在另一个实施例中，一种焊接电极的制造方法包括在金属外皮内布置颗粒药芯以形成焊接电极。另外，所述焊接电极包含小于大约3.5％重量的锰，并且包含大约0.08至0.3的碳当量(CE)。附图说明当结合附图阅读以下详细说明时，会更好地明白本专利技术的这些和其他特征、方面和优点，附图中相似的附图标记代表在整个附图中相似的零件，其中：图1是根据本专利技术的实施例的气体保护金属极电弧焊(GMAW)系统的框图；图2是根据本专利技术的实施例的管状焊丝的剖视图；图3是根据本专利技术的实施例的管状焊丝可以用于焊接工件的过程；并且图4是根据本专利技术的实施例的管状焊丝的制造过程。具体实施方式以下将描述本专利技术的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述，本说明书中不会描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何这些实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多实施方式特有的决定来实现开发者的具体目的，例如，符合系统相关的和商业相关的约束，这可能因实施方式的不同而不同。此外，应当理解，这种开发工作可能很复杂且费时，但是对于从本专利技术受益的普通技术人员而言，这只不过是设计、制造和生产过程中的例行任务。在介绍本专利技术的各种实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述的”旨在表示有一个或多个元件的意思。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在表示是包括性的，并且表示还可以具有除列举的元件之外的额外元件的意思。应当理解，如本文所使用的术语“管状焊接电极”或“管状焊丝”可以指的是具有金属外皮和颗粒或粉末药芯的任何焊丝或电极，例如，金属芯或药芯焊接电极。应当理解，如本文所使用的术语“管状”可以包括焊丝的各种形状，包括圆形、椭圆形、方形、多边形或任何其他合适的形状。某些类型的焊丝(例如，管状焊丝)可以包括通常可以改变焊接工艺和/或所得的焊缝的性能的一个或多个成分(例如，助焊剂、电弧稳定剂或其他添加剂)。例如，金红石是主要由二氧化钛(TiO2)构成的矿物，它还可以包含铁(Fe)、铌(Nb)、钽(Ta)、钒(V)的化合物和/或其他杂质。此外，一些类型的焊丝，例如，T-l焊丝(例如，AWSA5.20EXXT-1、A5.29EXXT1-YY、A5.36EXXT-1和EXXT1-YY)中可以包括金红石。通过进一步的示例，某些类型的焊丝可以包含大量锰(Mn)(例如，超过3.5％重量)以充当所得的焊缝的脱氧剂和/或合金元素。也就是说，这种锰含量可以与焊接环境周围的氧气反应以形成锰的氧化物(例如，氧化锰(MnO)和/或二氧化锰(MnO2))，这些氧化物流入熔渣中并且/或者转移到焊池中，从而合并到焊接金属中以变成所得的焊缝的内含物。一般而言，锰可以与某些金属形成合金(例如，钢)以提供提高的强度、延展性和韧性。在某些环境中，锰可以作为与氧气(例如，来自大气)反应的脱氧剂以便阻挡(限制或防止)这些氧气留在焊缝熔敷中。类似地，锰可以与硫反应并且从焊接环境去除硫。此外，焊丝中的锰可以有助于控制熔池(例如，通过提高工件的润湿)。然而，尽管有这些效果，但在某些情形中，利用低锰焊丝可能是合适的。例如，具有低锰含量(例如，小于3.5％、小于3％、小于2.5％、小于2％、小于1.5％、小于1％、小于0.5％、小于0.35％或小于0.25％重量的锰)的焊丝在焊接操作期间会仅挥发少量锰。因此，本专利技术针对用于具有低锰含量的焊丝的系统和方法，该焊丝在焊接结构钢(例如，中碳钢、低合金钢、碳钢或其他合适的结构钢)工件时可以在仍然提供合适的焊接性能(例如，抗拉强度、延展性、韧性等)的同时用于产生具有低锰含量(例如，小于大约2.5％重量、小于大约2％重量、小于大约1.5％重量、小于大约1％重量、小于大约0.5％重量、小于大约0.4％重量或小于0.3％重量的锰)的焊缝。换句话讲，尽管在所得的焊缝熔敷中的锰含量减小，但目前公开的焊丝在焊接结构钢时大体上维持焊缝质量(例如，具有合理水平的内含物、良好的强度和/或良好的韧性的焊缝)。在某些实施例中，尽管锰含量低，但公开的焊丝至少部分地通过使用精制的附聚二氧化钛成分实现以上提及的焊接性能和焊缝质量。例如，某些目前公开的管状焊丝的实施例的颗粒药芯可以包含已经与粘结剂和/或干燥剂(例如，硅酸钠、硅酸钾、氟化锂和/或其他粘结剂或干燥剂)附聚的颜料级TiO2。此外，目前公开的焊丝的某些实施例可以包含高水平的脱氧剂(例如，锆，铝，镁，硅，和/或其他合适的脱氧剂)以大体上阻止(例如，阻挡)氧气掺入到焊缝金属中。因此，如下所述，目前公开的管状焊丝允许，在仍然提供良好的焊接性能(例如，抗拉强度，延展性，韧性等等)的同时，在结构钢工件上具有较低的锰含量(例如，总体小于大约2.5％重量)的焊缝熔敷的形成。此外，在焊接操作期间，公开的管状焊丝允许焊珠光滑地润湿到侧壁中，从而在基材上形成具有出色的韧性和出色的匹配强度的焊缝熔敷。也就是说，公开的管状焊丝允许焊工在结构钢工件上复制合格的连接规程的强度、延展性、韧性和硬度规范，使得焊工实现X射线优质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管状焊丝，包括：外皮和药芯，其中所述管状焊丝被配置成在结构钢工件上形成焊缝熔敷，其中所述焊缝熔敷包括小于大约2.5％重量的锰。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.21 US 14/086,7581.一种管状焊丝，包括：
外皮和药芯，其中所述管状焊丝被配置成在结构钢工件上形成焊缝熔
敷，其中所述焊缝熔敷包括小于大约2.5％重量的锰。
2.根据权利要求1所述的管状焊丝，其中所述焊缝熔敷在-20°F和-40°F
具有大于20ft-lbs的CVN值。
3.根据权利要求1所述的管状焊丝，其中所述管状焊丝包含大约0.5％重
量至大约1％重量的锰。
4.根据权利要求1所述的管状焊丝，其中所述管状焊丝包含小于大约
0.4％重量的锰。
5.根据权利要求1所述的管状焊丝，其中所述结构钢工件包括碳钢、低
碳钢、低合金钢或它们的组合。
6.根据权利要求1所述的管状焊丝，其中所述药芯包含小于或等于所述
管状焊丝的35％重量。
7.根据权利要求1所述的管状焊丝，其中所述药芯包含所述管状焊丝的
大约16％重量至大约25％重量。
8.一种方法，包括：
使用焊接电极在结构钢工件上形成焊缝熔敷，其中所述焊缝熔敷包含小
于大约2.5％重量的锰含量并且包含小于大约5％重量的镍含量。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述镍含量构成所述焊缝熔敷的大
约1.75％重量至大约2.75％重量。
10.根据权利要求8所述的方法，包括在形成所述焊缝熔敷时在所述焊
缝熔敷附近提供保护气流，其中所述保护气流包含二氧化碳(CO2)和氩气
(Ar)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述保护气流包含75％至95％的
Ar。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述保护气流包含大约10％的
CO2和大约90％的Ar。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述保护气流是三元混合保护气
体。
14.根据权利要求8所述的方法，其中形成所述焊缝熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：马里奥·安东尼·阿马塔，约瑟夫·C·邦迪，史蒂文·爱德华·巴霍斯特，苏珊·勒娜特·菲奥里，达里尔·L·邓肯，
申请(专利权)人：霍伯特兄弟公司，
类型：发明
国别省市：美国;US