用于防腐蚀焊条的系统和方法技术方案

本发明专利技术总体涉及焊接，更具体而言，涉及用于电弧焊，例如，气体保护金属极电弧焊(GMAW)或药芯焊丝电弧焊(FCAW)的焊丝。公开的管状焊丝具有外皮和焊芯，所述管状焊丝包括有机稳定剂成分、稀土成分和防腐蚀成分，所述防腐蚀成分包括镍、铬和铜的一种或多种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交叉引用本申请要求于2013年10月9日提交、标题为“用于防腐蚀焊条的系统和方法”的序列号为61/888,965的美国临时申请以及2014年9月24日提交、标题为“用于防腐蚀焊条的系统和方法”的序列号为62/054,818的美国临时申请的优先权和权益。这些临时申请的全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。
技术介绍
本专利技术总体涉及焊接，更具体而言，涉及用于电弧焊，例如，气体保护金属极电弧焊(GMAW)或药芯焊丝电弧焊(FCAW)的焊条。焊接是各个行业中为各种应用普遍采用的一种过程。例如，焊接通常用于如造船、海上平台、建筑、轧管机等应用。特定焊接技术(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)和钨极气体保护电弧焊(GTAW))一般在焊接过程中采用保护气体(例如，氩气、二氧化碳或氧气)在焊弧和焊池之内和周围提供特定局部气体，而其他焊接技术(例如，药芯焊丝电弧焊(FCAW)、埋弧焊(SAW)和自动保护金属极电弧焊(SMAW))并非如此。另外，特定焊接类型可能涉及焊丝形式的焊条。焊丝一般可在焊接过程中为焊接提供填充金属，并为电流提供路径。另外，特定类型的焊丝(例如，管状焊丝)可包括一种或多种成分(例如，焊剂、电弧稳定剂或其他添加剂)，这些成分一般可改变焊接过程和/或产生的焊缝的特性。
技术实现思路
在一个实施例中，管状焊丝具有外皮和焊芯，所述管状焊丝包括有机稳定剂成分、稀土成分和防腐蚀成分，所述防腐蚀成分包括镍、铬和铜的一种或多种。在一个实施例中，在涂层工件上形成防腐蚀熔敷焊缝。所述熔敷焊缝包括约0.5％至约21％重量的铬、约0.02％至约12％重量的镍，以及约0.05％至约1％重量的铜。另外，熔敷焊缝的孔隙率小于约0.25英寸/英寸熔敷焊缝。在一个实施例中，制造管状焊丝的方法包括在金属外皮中布置焊芯。所述焊芯包括有机稳定剂成分，该成分包括有机分子或有机聚合物的钠盐或钾盐。所述焊芯包括稀土成分，该成分包括镧系中的一种或多种元素或化合物。所述焊芯还包括烧结块，所述烧结块具有钾、钠、硅、钛和锰中的一种或多种的氧化物。所述焊芯进一步包括防腐蚀成分，该成分包括镍、铬和铜中的一种或多种。所述方法还包括绕焊芯压缩金属外皮，以形成管状焊丝。附图说明通过参考附图阅读下面的具体实施方式，可以更好地理解本专利技术的这些和其他特征、方面和优点，在附图中，相似符号代表相似部件，其中：图1是根据本公开的实施例的气体保护金属极电弧焊(GMAW)系统的框图；图2是根据本公开的实施例的管状焊丝的截面图；图3是根据本公开的实施例的可使用管状焊丝来焊接工件的过程；以及图4是根据本公开的实施例的管状焊丝的制造过程。具体实施方式下文将对本公开的一个或多个具体实施例进行说明。为了提供这些实施例的简要描述，说明书中可能并未描述实际实施方式的所有特征。应理解的是，在任何这种实际实施方式的开发过程中，例如，在任何工程或设计项目中，必须做出特定于实施方式的许多决定，以实现开发者的具体目标，例如，遵从系统相关和业务相关约束条件，这些条件在各个实施方式之间可能有所不同。另外，应理解的是，这种在开发上的努力可能很复杂、耗时，但是，对得益于本公开的普通技术人员而言是在设计、制造和生产过程中的例行任务。在介绍本公开的各个实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“所述”和“该”旨在表示有一个或多个元件。术语“包括”、“包含”、“具有”表示“包含”的意思，表示除所列元件之外，可能还有额外元件。应理解的是，本文中使用的术语“管状焊条”或“管状焊丝”可指具有金属外皮和粒状或粉末状焊芯的任何焊丝或焊条，例如，金属芯或药芯焊条。还应理解的是，术语“稳定剂”或“添加剂”一般可用于指改善电弧质量、焊缝质量，或以其他方式影响焊接过程的管状焊丝的任何成分。另外，本文使用的“约”一般可指近似值，在特定实施例中，所述近似值可表示与实际值不到0.01％、不到0.1％或不到1％的偏差(例如，高于或低于)。即，在特定实施例中，近似值可精确到设定值的0.01％、0.1％或1％以内(例如，加或减)。本文使用的“不锈钢”是包含至少10.5％重量的铬和至少50％重量的铁的任何钢。不锈钢的非限制性示例列表包括：200系列不锈钢、300系列不锈钢和400系列不锈钢。如上所述，特定类型的焊条(例如，管状焊丝)可包括一种或多种成分(例如，焊剂、电弧稳定剂或其他添加剂)，这些成分一般可改变焊接过程和焊缝的特性。例如，当前公开的特定焊条实施例包括一种或多种防腐蚀成分(例如，镍、铬、铜和/或其合金或混合物)，这些防腐蚀成分可使熔敷焊缝具有增强的或改善的防腐蚀性或防氧化性。另外，当前公开的特定焊条实施例包括有机稳定剂(例如，基于纤维素衍生物的成分)，有机稳定剂一般可提高电弧的稳定性，同时提供对焊接涂层工件(例如，镀锌或氮化的工件)有益的还原气氛。本文使用的“有机稳定剂”可指具有有机部分(例如，碳基分子或聚合物链)和稳定剂部分(例如，第I/II族金属铁)的有机盐或有机金属化合物。当前公开的特定焊条实施例还包括稀土成分(例如，镧系元素合金、镧系元素硅化物)，稀土成分一般可有助于控制焊接期间电弧的形状和熔深。在特定实施例中，可使用低碳含量的金属外皮，以在焊接期间产生(例如)较低的飞溅率、较少的焊接烟尘和/或较小的工件焊缝熔深。另外，在特定实施例中，公开的管状焊丝可具有合适成分，以形成铬含量相对较高(例如，4-6wt％的铬)的熔敷焊缝，铬可将氮保留在熔敷焊缝内的溶液中，以减少或防止焊缝气孔。可理解的是，焊接较高氮含量的工件(例如，氮化钢)时，提供低孔隙率熔敷焊缝(例如，孔隙率小于约0.25英寸或小于约0.10英寸/英寸焊缝)特别有用。由此，在特定实施例中，当前公开的管状焊丝增强了涂层(例如，镀锌、镀锌退火、镀铝、氮化、涂漆等)工件和/或较薄(例如，20、22、24规格或更薄)工件的可焊性，即使在高运行速度下(例如，大于30in/min或大于40in/min)也是如此。进一步，需要防腐蚀焊缝时，公开的管状焊丝的特定实施例的外皮和/或焊芯中的上述防腐蚀成分(例如，镍、铬、铜和/或其合金或混合物)与低碳钢熔敷焊缝相比，可提高熔敷焊缝的防腐蚀性。在特定实施例中，公开的管状焊丝的外皮可为防腐蚀外皮，例如，美国焊接协会(AWS)A5.22规定的不锈钢外皮(例如，304、409、410或430本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管状焊丝，包括外皮和焊芯，其中，所述管状焊丝包括：有机稳定剂成分；稀土成分；以及防腐蚀成分，所述防腐蚀成分包括镍、铬和铜中的一种或多种。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.09 US 61/888,9651.一种管状焊丝，包括外皮和焊芯，其中，所述管状焊丝包括：
有机稳定剂成分；
稀土成分；以及
防腐蚀成分，所述防腐蚀成分包括镍、铬和铜中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的管状焊丝，其中，所述一种或多种防腐蚀成分包
括铬，其中，所述管状焊丝包括约0.05％至约30％重量的铬。
3.如权利要求2所述的管状焊丝，其中，所述焊芯包括约4％至约80％
重量的铬。
4.如权利要求2所述的管状焊丝，其中，所述外皮包括约20％以下重量
的铬。
5.如权利要求1所述的管状焊丝，其中，所述一种或多种防腐蚀成分包
括镍，其中，所述管状焊丝包括约0.1％至约10％重量的镍。
6.如权利要求5所述的管状焊丝，其中，所述外皮包括约10％以下重量
的镍。
7.如权利要求5所述的管状焊丝，其中，所述焊芯包括约4％以下重量
的镍。
8.如权利要求1所述的管状焊丝，其中，所述一种或多种防腐蚀成分包
括铜，其中，所述管状焊丝包括约0.1％至约1％重量的铜。
9.如权利要求8所述的管状焊丝，其中，所述焊芯包括约4％以下重量
的铜。
10.如权利要求1所述的管状焊丝，其中，所述焊芯包括约0.05％至约

\t5％重量的有机稳定剂成分。
11.如权利要求1所述的管状焊丝，其中，所述有机稳定剂成分包括羧
甲基纤维素的I族或II族盐。
12.如权利要求1所述的管状焊丝，其中，所述稀土成分包括镧系元素
的一种或多种元素或化合物，其中，所述稀土成分包括约0.1％至约3％重量
的稀土成分。
13.如权利要求1所述的管状焊丝，其中，所述管状焊丝的焊芯包括熔
块，所述熔块包括I族或II族金属的氧化物、钛的氧化物和锰的氧化物，其
中，所述焊芯包括约0.1％至约2％重量的熔块。
14.如权利要求1所述的管状焊丝，其中，所述外皮包括304不锈钢、
409不锈钢、410不锈钢或430不锈钢，或其组合。
15.一种涂层工件上形成的防腐蚀熔敷焊缝，其中，所述熔敷焊缝包
括：
约0.5％至约21％重量的铬；
约0.02％至约12％重量的镍；以及
约0.05％至约1％重量的铜；其中，所述熔敷焊缝具有低于约0.25英寸/
英寸熔敷焊缝的孔隙率。
16.如权利要求15所述的熔敷焊缝，包括：
约0.6％至约16％重量的铬；以及
约0.02％至约0.7％重量的镍。
17.如权利要求15所述的熔敷焊缝，包括：
约18％至约21％重量的铬；以及
约9％至约12％重量的镍。
18.如权利要求15所述的熔敷焊缝，其中，所述孔隙率为低于约0.10英

【专利技术属性】
技术研发人员：马里奥·安东尼·阿马塔，史蒂文·爱德华·巴霍斯特，特’·多雷尔·赫夫林金，
申请(专利权)人：霍伯特兄弟公司，
类型：发明
国别省市：美国;US