一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝制造技术

本发明专利技术属于焊接材料领域，涉及一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝。其包括外层金属皮和内部药芯，所述外层金属皮为316L不锈钢带，其特征在于：所述内部药芯由造气造渣剂、稳弧剂及合金剂组成，各组成成分的质量百分比为：造气造渣剂40‑60％，稳弧剂2‑5％，脱氧剂3‑15％，合金剂30‑50％。本发明专利技术的自保护药芯焊丝，造气造渣剂起到保护焊缝金属的作用，焊接起弧容易，电弧稳定性好，可实现低合金钢、不锈钢等金属结构的全位置水下焊接，所得焊接接头质量高，可以对核电及海洋等水下环境中相关的金属结构进行高质量的修复及焊接。

【技术实现步骤摘要】
一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝
本专利技术属于焊接材料领域，涉及一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝。
技术介绍
水下环境中服役的钢结构，除受到工作载荷之外，还承受风暴、潮水、波浪等引起的附加载荷以及流沙磨蚀和海水腐蚀的作用。海上和近海设施在设计规划、制造选材及焊接质量上有更高的要求，海上设施的应急修复和日常维护工作使水下焊接技术成为海洋工程建设中的关键技术。目前水下环境中不锈钢结构的焊接材料以焊条为主，其焊接效率低，无法实现高效高质的水下焊接修复。专利CN102229029A、CN102451961A、CN103949796A及JP2017131912A均公布了一种不锈钢用药芯焊丝，但这些专利公布的焊丝属于气保护性，无法实现自保护功能，仅能用于陆地环境，进行水下焊接时易出现夹渣缺陷，无法对焊缝金属实现有效保护，性能较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供了一种制作方便、适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，可以实现对水下碳钢、低合金钢和不锈钢的焊接。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案：一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，包括外层金属皮和内部药芯，所述外层金属皮为316L不锈钢带，其特征在于：所述内部药芯由造气造渣剂、稳弧剂及合金剂组成，各组成成分的质量百分比为：造气造渣剂40-60％，稳弧剂2-5％，脱氧剂3-15％，合金剂30-50％。其中造气造渣剂由不同质量百分比的萤石、BaF2、碳酸盐和金红石组成，萤石所占比例为22-30％，BaF2所占比例为8-14％，金红石比例为9-13％，碳酸钙所占比例为1-3％。药芯中加入30-50％的合金剂，由不同质量百分比的铬镍合金粉和钼铁及锰铁组成，铬镍合金粉按比例进行配制，由真空真空熔炼炉，经雾化成合金粉末，其中镍铬合金(Ni/Cr,50/50，指Ni/Cr质量比为50:50，下同)占比30-45％，Mo铁(Mo/Fe,60/40)占比0-2％，锰铁(Mn/Fe,45/55)占比0-3％。其中稳弧剂是由质量百分比为1-3％LiF和0-2％CeO2组成，以提高电弧稳定性。药芯中加入质量百分比为3-15％的脱氧剂，脱氧剂由3-10％的Al/Mg(50/50)合金及0-5％的硅铁(硅/铁，45/55)组成。上述药粉的化学成分中，各组成的作用机制如下：本专利技术中，金红石主要起造渣和稳定焊接过程的作用，碳酸盐和氟化物的添加有两方面的作用，一方面，通过优化其比例，使焊后熔渣为偏碱性的中性渣，提高合金元素的过渡系数，另一方面，借助氟化物和碳酸钙的作用，降低焊缝金属的扩散氢含量，降低焊接接头的氢致裂纹倾向，实现对水下焊接过程的渣气联合保护，本专利技术中造气造渣剂的加入量为40-60％。本专利技术中，加入的合金剂目的是提高焊缝金属综合性能，一方面镍铬合金粉通过真空熔炼使其充分均匀混合，并保证焊后金属具有合适的铁素体/奥氏体比例，降低其热裂纹倾向，此外，Mo元素的添加可以保证焊缝金属的耐点蚀性，本专利技术中合金剂的加入量为30-50％。本专利技术的优势和特点在于：本专利技术的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，制作工艺简单，焊接接头扩散氢含量低，综合性能优良。可以实现对水下碳钢、低合金钢及不锈钢的水下焊接。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝做进一步说明。一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝。包括外层金属皮和内部药芯，其特征在于外层金属皮为316L带，内部药芯具体成分由造气造渣剂、稳弧剂及合金剂组成，各组成成分的质量百分比为：造气造渣剂40-60％，稳弧剂2-5％，脱氧剂3-15％，合金剂30-50％。本专利技术的药芯焊丝制备方法为：按照比例准确称量粉末，使用三维混粉机进行机械混匀，混粉机转速12-20r/min，根据混粉量的不同，混粉时间为4-8小时；药芯焊丝外皮选择316L不锈钢带，钢带规格：0.5mm×8mm；在药芯焊丝生产线上制备出截面呈‘O’形的药芯焊丝，药芯焊丝直径1.6mm，药芯填充率为18-25％。表1为本专利技术实例所用的焊接工艺参数。表1本专利技术实例所用的焊接工艺参数焊接电压(V)焊接电流(A)焊接速度(m/min)送丝速度(mmin)28-32200-24090-1204-6表2为本专利技术水下湿法焊接用药芯焊丝各实施例的化学成分。表2水下湿法焊接用自保护药芯焊丝典型实施例的化学成分实施例CaF2BaF2TiO2Al/MgCaCO3铬镍钼铁锰铁硅铁LiFCeO21228983431131122611116138220123301414323300220表3为本专利技术实例所得到的焊缝金属的力学性能及扩散氢含量。表3本专利技术实例所得到的焊缝金属的力学性能及扩散氢含量采用实施例1-3的药芯组分制备的不锈钢自保护药芯焊丝，在未添加任何保护情况下，进行水下焊接试验。结果发现，采用本专利技术的不锈钢自保护药芯焊丝能够获得高质量的不锈钢水下焊接接头；母材性能优异，无裂纹，气孔率很低。特别是采用实施例3的药芯组分制备的不锈钢自保护药芯焊丝，显示了良好的焊接工艺性能，与常用的水下自保护药芯焊丝比，相同条件下，焊丝的电弧稳定性提高15％，扩散氢含量几乎达到空气环境下的标准，接头力学性能优良，可以满足水下钢结构的实际焊接需求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，包括外层金属皮和内部药芯，所述外层金属皮为316L不锈钢带，其特征在于：所述内部药芯由造气造渣剂、稳弧剂及合金剂组成，各组成成分的质量百分比为：造气造渣剂40-60％，稳弧剂2-5％，脱氧剂3-15％，合金剂30-50％。/n

【技术特征摘要】
1.一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，包括外层金属皮和内部药芯，所述外层金属皮为316L不锈钢带，其特征在于：所述内部药芯由造气造渣剂、稳弧剂及合金剂组成，各组成成分的质量百分比为：造气造渣剂40-60％，稳弧剂2-5％，脱氧剂3-15％，合金剂30-50％。


2.如权利要求1所述的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于：造气造渣剂由不同质量百分比的萤石、BaF2、碳酸盐和金红石组成，萤石所占比例为22-30％，BaF2所占比例为8-14％，金红石比例为9-13％，碳酸钙所占比例为1-3％。


3.如权利要求1所述的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于：合金剂由不同质量百分比的铬镍合金粉和钼铁及锰铁组成，铬镍合金粉按比例进行配制，由真空真空熔炼炉，经雾化成合金粉末，其中镍铬合金占比30-45％，钼铁占比0-2％，锰铁占比0-3％。


4.如权利要求3所述的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于：镍铬合金中，Ni与Cr的质量比为50:50；钼铁中，Mo...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪亮，马强，朱强，雷玉成，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32