低锰管状焊丝和形成焊缝熔敷的方法技术

本公开概括地涉及焊接，并且更具体地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)的电极。一种焊接耗材包括围绕颗粒状内芯的金属包层。所述焊接耗材包含：约0.35重量％或更少的锰、介于约0.1重量％与约3重量％之间的镍、介于约2.5重量％与约10重量％之间的煅烧金红石以及介于约0.1重量％与约2重量％之间的锂辉石，全部都基于所述焊接耗材的重量。

Low manganese pipe welding wire and welding method for forming weld

The present disclosure relates generally to welding, and more specifically to electrodes for arc welding, such as gas shielded metal arc welding (GMAW) or cored wire arc welding (FCAW). A welding consumable includes a metal clad around a granular inner core. The welding consumables include: about 0.35 weight% or less manganese, nickel between about 0.1 weight% and about 3 weight%, calcined rutile between about 2.5 wt% and about 10 weight%, and spodumene between about 0.1 weight% and about 2 weight%, all based on the weight of the welded material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低锰管状焊丝和形成焊缝熔敷的方法相关申请的交叉引用本申请主张2015年12月11日申请的名为“SYSTEMSANDMETHODSFORLOW-MANGANESEWELDINGWIRE(用于低锰焊丝的系统和方法)”的第62/266,381号美国临时申请的优先权和权益，所述美国临时申请出于所有目的而全文以引用方式并入本文中。
技术介绍
本公开概括地涉及焊接，并且更具体来说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)的电极。焊接是一种已经在各种工业的多种应用中变得普遍存在的工艺。例如，焊接常用于例如造船业、海上平台、建筑、管材厂等应用中。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)以及埋弧焊(SAW))通常使用呈焊丝的形式的焊接电极。焊丝通常可在焊接工艺期间为焊缝提供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，一种焊接耗材包含围绕颗粒状内芯的金属包层。所述焊接耗材包含：占焊接耗材的重量约0.35重量％或更少的锰；占焊接耗材的重量介于约0.1重量％与约3重量％之间的镍；占焊接耗材的重量介于约2.5重量％与约10重量％之间的煅烧金红石；以及占焊接耗材的重量介于约0.1重量％与约2重量％之间的锂辉石。在另一实施例中，一种在结构钢工件上形成焊缝熔敷的方法包括将管状焊丝朝向结构钢工件送给，其中结构钢工件包括碳钢、软钢、低合金钢或其组合。管状焊丝包含：占焊接耗材的重量约0.35重量％或更少的锰；占焊接耗材的重量介于约0.1重量％与约3重量％之间的镍；占焊接耗材的重量介于约2.5重量％与约10重量％之间的煅烧金红石；以及占焊接耗材的重量介于约0.1重量％与约2重量％之间的锂辉石。所述方法包括使用管状焊丝在结构钢工件上形成焊缝熔敷，其中焊缝熔敷包含占焊缝熔敷的重量约0.35重量％或更少的锰。附图说明当参照附图阅读以下具体实施方式时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中在全部附图中，相同附图标记表示相同部分，其中：图1是根据本公开的实施例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管状焊丝的横截面视图；图3是根据本公开的实施例可使用管状焊丝以焊接工件的方法；以及图4是根据本公开的实施例用于制造管状焊丝的方法。具体实施方式下文将描述本公开的一个或更多个具体实施例。致力于提供对这些实施例的简明描述，在本说明书中可能没有描述实际实施方式的所有特征。应了解，在任何此类实际实施方案的开发中，如同在任何工程或设计项目中，必须做出众多特定于实施方案的决策来实现开发者的特定目标，例如，符合系统相关的和商业相关的约束条件，所述约束条件可能随实施方案而彼此有所不同。此外，应了解，此类开发工作可能是复杂和费时的，但是对受益于本公开的一般技术人员而言可能是设计、构造和制造的例行工作。当介绍本公开的各种实施例的元件时，用词“一(a/an)”、“该(the)”和“所述(said)”意在表示可存在一或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意在是包含性的并且表示除了存在所列出的元件以外，还可存在额外元件。应了解，如本文中所使用，术语“焊丝”可表示任何焊丝、焊棒、焊条或其它适当焊接耗材，包括管状焊丝(例如，金属芯焊丝、药芯焊丝)。应了解，如本文中所使用，术语“管状焊丝”可表示具有金属包层和颗粒状或者粉末状内芯的任何焊丝，例如，金属芯焊丝或药芯焊丝。应了解，如本文中所使用，术语“管状”可包括各种形状的焊丝，包括圆形、椭圆形、正方形、多边形或任何其它适当形状。此外，如本文中所使用，“约”或“基本上”可大致表示大约值，该大约值可在某些实施例中表示与实际值之差(例如，比实际值大或小)小于0.01％、小于0.1％或小于1％。也就是说，“大约”值可在某些实施例中精确到在所述值的0.01％内(例如，±0.01％)、0.1％内(例如，±0.1％)或1％内(例如，±1％)。如本文中所使用，术语“基本上不含”用于描述所标识的物质完全不存在或仅以痕量(例如，小于0.05重量％、小于0.01重量％、小于0.005重量％、)存在的组合物。某些类型的焊丝(例如，管状焊丝)可包含一种或更多种成分(例如，助焊剂、电弧稳定剂或其它添加剂)，其中这些成分可大体上更改焊接工艺和/或所得的焊缝的性质。例如，某些类型的焊丝可包含显著量的锰(Mn)(例如，大于1重量％)而充当脱氧剂和/或所得的焊缝的合金金属。也就是说，此锰含量可与焊接环境附近的氧气反应而形成锰的氧化物(例如，一氧化锰(MnO)和/或二氧化锰(MnO2))，其中这些氧化物可流动到焊渣中和/或转移到焊接熔池中，在所得的焊缝中作为夹杂物并入到焊缝金属中。通常，锰可与某些金属(例如，钢)形成合金，以提供提高的强度、延性和韧性。在某些环境中，锰可充当脱氧剂，从而与氧气(例如，来自大气)反应以便阻止(例如，限制或防止)此氧气保持在焊缝熔敷中。类似地，锰可与来自焊接环境的硫反应并除去硫。此外，焊丝中的锰可帮助控制焊接熔池(例如，通过改进对工件的润湿)。然而，虽然具有这些积极作用，但在某些情形下，可能需要利用低锰焊丝。例如，具有低锰含量(例如，小于1重量％、小于0.5重量％、小于0.35重量％、小于0.3重量％、小于0.25重量％、小于0.2重量％、小于0.15重量％的锰，或仅包含痕量(例如，0.01重量％或更少)的锰)的焊丝可在焊接操作期间使仅少量的锰挥发。因此，本公开涉及用于具有低锰含量的焊丝的系统和方法，其中所述焊丝可用于在焊接结构钢(例如，软钢、合金钢、碳钢或其它适当结构钢)工件时产生具有低锰含量(例如，小于约0.5重量％、小于约0.4重量％、小于约0.3重量％、或小于约0.2重量％、小于0.15重量％的锰，或仅包含痕量(例如，0.01重量％或更少)的锰)的焊缝，同时仍提供适当的焊缝性质(例如，拉伸强度、延性、韧性等)。换句话说，当焊接结构钢时，虽然所得的焊缝熔敷中的锰含量降低，但本公开的焊丝通常维持焊缝质量(例如，具有合理含量的夹杂物、良好强度和/或良好韧性的焊缝)。此外，对于某些本公开的焊丝实施例，小于约1重量％的焊丝在焊接操作期间转化为焊接烟气。此外，某些本公开的实施例包含一个或更多个锂源(例如，碳酸锂和/或锂辉石)，其中这些锂源起到使焊接熔池稳定并产生所谓的高电弧压力的独特作用，由此改进焊道形状，特别是对于向上立焊而言。在焊接操作期间，本公开的管状焊丝使焊道能够平滑地润湿到侧壁中，从而形成具有优良韧性以及与基底材料的优良匹配强度的焊缝熔敷。也就是说，本公开的管状焊丝使焊工能够在结构钢工件上复制合格接头过程的强度、延性、韧性和硬度规格，从而使焊工能够获得X射线质量的焊缝。本公开的管状焊丝的某些实施例还实现可容易移除的焊渣(例如，近乎自移除的焊渣)，以便能够容易进行对工件的清洁和预涂刷预备。本公开的管状焊丝在使用氩气和高氩气/二氧化碳保护气体混合物时实现近乎不含飞溅物的焊接操作。保护气体(例如，二氧化碳(CO2)和/或氩气(Ar))的相对低的氧化电位以及对本公开的焊接系统的蒸气压力控制对明弧半自动焊接工艺而言实现了极低的烟气产生速率。此降低的烟气速率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊接耗材，包括围绕颗粒状内芯的金属包层，其中所述焊接耗材包含：基于所述焊接耗材的重量约0.35重量％或更少的锰；基于所述焊接耗材的所述重量介于约0.1重量％与约3重量％之间的镍；基于所述焊接耗材的所述重量介于约2.5重量％与约10重量％之间的煅烧金红石；以及基于所述焊接耗材的所述重量介于约0.1重量％与约2重量％之间的锂辉石。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.11 US 62/266,381;2016.11.22 US 15/359,0321.一种焊接耗材，包括围绕颗粒状内芯的金属包层，其中所述焊接耗材包含：基于所述焊接耗材的重量约0.35重量％或更少的锰；基于所述焊接耗材的所述重量介于约0.1重量％与约3重量％之间的镍；基于所述焊接耗材的所述重量介于约2.5重量％与约10重量％之间的煅烧金红石；以及基于所述焊接耗材的所述重量介于约0.1重量％与约2重量％之间的锂辉石。2.根据权利要求1所述的焊接耗材，其中所述内芯基本上不含锰和锰化合物。3.根据权利要求2所述的焊接耗材，其中所述焊接耗材的所述金属包层包含基于所述金属包层的重量介于约0.02重量％与约0.35重量％之间的锰。4.根据权利要求3所述的焊接耗材，其中所述金属包层包含基于所述金属包层的所述重量约0.2重量％的锰。5.根据权利要求1所述的焊接耗材，其中所述焊接耗材包含0.3重量％或更少的锰。6.根据权利要求1所述的焊接耗材，其中所述焊接耗材的所述镍的约0.5重量％或更少存在于所述焊接耗材的所述金属包层内。7.根据权利要求1所述的焊接耗材，其中所述焊接耗材包含基于所述焊接耗材的所述重量介于约1.5重量％与约1.9重量％之间的镍。8.根据权利要求1所述的焊接耗材，其中所述焊接耗材包含基于所述焊接耗材的所述重量介于约0.05重量％与约0.3重量％之间的氟硅酸钾。9.根据权利要求1所述的焊接耗材，其中所述焊接耗材包含基于所述焊接耗材的所述重量介于约0.25重量％与约4重量％之间的钛酸钠熔块。10.根据权利要求1所述的焊接耗材，其中所述焊接耗材包含基于所述焊接耗材的所述重量介于约0.05重量％与约0.25重量％之间的碳酸锂。11.根据权利要求1所述的焊接耗材，其中所述焊接耗材包含基于所述焊接耗材的所述重量介于约0.2重量％与约1重量％之间的锂辉石。12.根据权利要求1所述的焊接耗材，其中所述焊接耗材包含基于所述焊接耗材的所述重量介于约0.25重量％与约0.75重量％之间的霞石正长岩。13.根据权利要求1所述的焊接耗材，其中所述焊接耗材包含基于所述焊接耗材的所述重量介于约0.5重量％与约1.5重量％之间的硅砂。14.根据权利要求1所述的焊接耗材，其中所述焊接耗材包含基于所述焊接耗材的所述重量介于约0.1重量％与约0.25重量％之间...

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