低温钢埋弧焊用药芯焊丝制造技术

本发明专利技术涉及一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝，其特征在于：由钢制外皮及芯部粉料组成，以总重量百分比计，焊丝含有C 0.01‑0.10%，Si ≤0.2%，Mn 1.5‑2.5%，Mo 0.6‑2.5%，Cr 0.5‑1.5%；芯部粉料中，MgO换算值为1.0‑4%，CaO换算值为0.5‑4%，氟化物换算值0.5‑1.5，余量为铁。

Low temperature steel submerged arc welding flux cored wire

The present invention relates to a low temperature steel submerged arc welding flux cored wire, which is characterized in that the welding wire consists of a steel outer skin and a core powder, with a total weight percentage, which contains C 0.01, Si, 1.5, 1.5, 2.5%, Mo 0.6, 2.5%, Cr 0.5, 1.5%; the conversion value of MgO is 1, 1, 4%, and CaO conversion value of 0.5 in core powder. 4%, the conversion value of fluoride is 0.5 to 1.5, and the surplus is iron.

【技术实现步骤摘要】
低温钢埋弧焊用药芯焊丝
本专利技术涉及一种埋弧焊用焊丝，属于焊接材料领域，特别是涉及一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝。
技术介绍
低温钢在天然气管道运输、能源储存容器、海工平台等领域得到了广泛应用，焊接主要采用实芯焊丝的气体保护焊接，或者埋弧焊接。由于焊接接头需要具备高强度、高韧性，因此焊丝中的合金元素含量越来越高。实芯焊丝合金含量增大，导致焊丝在制造过程中难度加大，在拉拔制丝过程中，通常需要多次中间退火处理以降低加工硬化，从而制成成品焊丝。在焊接过程中，由于焊丝强度过高，一方面会导致送丝机和导电嘴磨损加大，另一方面会降低送丝稳定性，影响焊接质量。采用药芯焊丝，一方面可解决高合金实芯焊丝的加工制备困难问题；另一方面可解决高合金实芯焊丝的送丝不稳定和导电嘴磨损问题。但相比较于实芯焊丝，药芯焊丝焊缝中氧含量更高，因此不利于低温韧性控制。特开2006-142377报道了一种埋弧焊用药芯焊丝，但强度偏低。特开2009-131870和2013-091082报道了低温韧性优异的药芯焊丝，但属于无缝药芯焊丝，制造难度大，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度、低温韧性优异的普通型药芯焊丝，在保证强度和低温韧性的性能前提下，同时具备良好的抗冷裂能力。本专利技术技术要点说明如下：一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝，由钢制外皮及芯部粉料组成，以总重量百分比计，焊丝含有C0.01-0.10％，Si≤0.2％，Mn1.5-2.5％，Mo0.6-2.5％，芯部粉料中，Mg氧化物MgO换算值为1.0-4％，氟化物换算值0.5-1.5，余量为铁。一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝，由钢制外皮及芯部粉料组成，以总重量百分比计，焊丝含有C0.01-0.10％，Si≤0.2％，Mn1.5-2.5％，Mo0.6-2.5％，Cr0.5-1.5％；芯部粉料中，Mg氧化物MgO换算值为1.0-4％，氟化物换算值0.5-1.5，余量为铁。一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝，以总重量百分比计，焊丝中的Ni≤1％，Cu≤1％，Nb≤0.2％，V≤0.2％，Zr≤0.1％；芯粉中CaO换算值为0.5-4％。一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝，配合BaO-CaF2-K2O烧结焊剂，碱度为2.5-3.5。其中公式为：[CaO+MgO+CaF2+BaO+0.5×(MnO+FeO)]/[SiO2+0.5×(Al2O3+TiO2+ZrO2)]利用该药芯焊丝制得焊缝金属的抗拉强度≥850MPa，-60℃冲击功≥47J。本专利技术药芯焊丝成分及作用说明如下：C：用于强化焊缝金属。当其含量低于0.01％时，不能提高强度；当其含量超过0.10％时，会增加碳当量从而提高焊缝金属的裂纹敏感性，同时也不利于低温韧性控制。因此优选含量是0.01-0.10％。当其含量≤0.05％时，效果更好。Si：用于控制低温韧性，含量越低越好，当其含量超过0.2％时，会增加焊缝金属中板条类或贝氏体类组织，从而降低低温韧性。因此含量0.2％以下；当其含量≤0.1％时，效果更好。Mn：用于强化焊缝金属。当其含量低于1.5％时，提焊缝金属强度效果不明显；当其含量超过2.5％时，容易造成MnS夹杂偏析，导致低温韧性降低。因此优选含量是1.5-2.5％。Mo：用于同时提高焊缝金属的强度和低温韧性。和Mn一样可以通过延缓扩散性相转变、促进马氏体类组织转变从而强化焊缝金属，但同时均具有细化晶粒作用，因此也有利于低温韧性提高。当含量低于0.6％时，强化和韧化效果不明显；当含量超过2.5％时，由于淬透性过大，易导致冷裂纹产生，影响焊接质量。因此优选含量是0.6-2.5％。当其含量1.0-2.2％时，效果更好。Cr：用于强化焊缝金属。与Mo同时添加，可得到以马氏体为主的焊缝金属组织，从而确保焊缝金属的高强度。当其含量低于0.5％时，不能确保焊缝金属中得到马氏体类微观组织；当其含量超过1.5％时，一方面会导致焊缝金属强度过大容易产生冷裂纹，另一方面会产生侧板条类组织，从而影响低温韧性。因此优选含量是0.5-1.5％。当其含量0.8-1.2％时，效果更好。本专利技术药芯焊丝的芯部粉料的技术要点如下：Mg氧化物MgO换算值为1.0-4.0％。添加目的是利用其强脱氧能力，从而将焊缝金属中的氧含量降低到200ppm以下，否则不能确保焊缝金属的低温韧性要求。当其含量低于1.0％时，降低焊缝金属氧含量和提高低温韧性不明显；当其含量超过4.0％时，会使焊渣碱度过大，影响工艺性能。因此，优选含量是0.5-3.5％。当其含量1.5-3.5％时，效果更好。氟化物换算值0.5-1.5％。主要目的是降低焊缝金属中的扩散氢含量，氟化物在焊接电弧中分解，并与电弧中的氢原子结合生成氟化氢，从而降低扩散氢含量，同时也降低了冷裂纹敏感性。当含量低于0.5％时，去除效果不明显；当含量超过1.5％时，过多氟化物会恶化焊接电弧稳定性，破坏工艺性能。因此，优选含量是0.5-1.5％。当其含量0.8-1.2％时，效果更好。添加0.5-4.0％的CaO。一方面是利用其提高焊接熔渣碱度从而降低焊缝金属氧含量，来提高低温韧性；另一方面是利用其与S的亲和力来降低S含量，形成氧硫化合物，进而改善了熔渣结构，提升了脱渣性能，提升了工艺性能的同时，也改善了焊道表面质量。当其含量低于0.5％时，效果不明显；当含量超过4.0％时，会形成过量的氧硫化合物，影响成型质量。因此，优选含量是0.5-4.0％。当其含量1.5-3.0％时，效果更好。焊丝中的Ni≤1％，Cu≤1％，Nb≤0.2％，V≤0.2％，Zr≤0.1％。常规焊丝中通常采用添加1-5％的Ni来提高低温韧性，但成本较高。本专利技术通过低碳低硅的MnMoCr合金设计，可达到同样的低温韧性。当Ni含量超过1％时，一方面会引起成本增加，另一方面会增加焊接熔渣粘度，影响脱渣性能。当其含量≤0.4％时，效果更好。添加少量Cu可以提高焊缝金属的低温韧性；但当添加量超过1％时，会引起焊缝金属的高温脆性，易导致高温裂纹。当其含量≤0.4％时，效果更好。添加微量Nb可细化焊缝组织，从而提高强度和韧性；但当含量超过0.2％时，已引起大量碳氮化物析出，以及FeB等脆性相的生成，从而降低低温韧性。当其含量≤0.1％时，效果更好。添加微量V利用其碳氮化物析出可提高焊缝金属强度，同时也不损伤低温韧性；但当含量超过0.2％时，会引起析出相粗化，从而对低温韧性不利。当其含量≤0.1％时，效果更好添加微量Zr可用于细化焊缝金属微观组织，从而提高强度和低温韧性。Zr是强脱氧产物，生成的ZrO2等氧化物粒子可作为异质形核质点，来细化焊缝金属组织；当其含量超过0.1％时，会引起粒子尺寸增大，不利于形核作用发挥，同时尺寸增大粒子易发生集聚，从而损伤低温韧性。当其含量在0.04-0.08％之间时，效果更好采用BaO-CaF2-K2O烧结焊剂，碱度为2.5-3.5，计算公式为：[CaO+MgO+CaF2+BaO+0.5×(MnO+FeO)]/[SiO2+0.5×(Al2O3+TiO2+ZrO2)]。添加CaF2一方面是提高焊接熔池碱度，降低氧含量，去除夹渣等；另一方面是降低焊缝金属扩散氢含量，同时钙离子会与氧、硫结合生成氧硫复合氧化物、改善熔渣结构，提升工艺性能。添加BaO一方面是净化焊接熔池，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝，其特征在于：由钢制外皮及芯部粉料组成，以总重量百分比计，焊丝含有C 0.01‑0.10%，Si ≤0.2%，Mn 1.5‑2.5%，Mo 0.6‑2.5%，芯部粉料中，Mg氧化物MgO换算值为1.0‑4%，氟化物换算值0.5‑1.5，余量为铁。

【技术特征摘要】
1.一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝，其特征在于：由钢制外皮及芯部粉料组成，以总重量百分比计，焊丝含有C0.01-0.10%，Si≤0.2%，Mn1.5-2.5%，Mo0.6-2.5%，芯部粉料中，Mg氧化物MgO换算值为1.0-4%，氟化物换算值0.5-1.5，余量为铁。2.一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝，其特征在于：由钢制外皮及芯部粉料组成，以总重量百分比计，焊丝含有C0.01-0.10%，Si≤0.2%，Mn1.5-2.5%，Mo0.6-2.5%，Cr0.5-1.5%；芯部粉料中，Mg氧化物MgO换算值为1.0-4%，氟化物换算值0.5-1.5，余量为铁。3.一种低温钢埋弧焊用药芯焊丝，其特征在于：由钢制外皮及芯部粉料组成，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，
申请(专利权)人：张宇，
类型：发明
国别省市：浙江,33