使用药芯焊丝电极进行多焊丝埋弧焊的系统和方法技术方案

用于多焊丝埋弧焊的系统包括：包含内部焊剂的药芯焊丝电极，所述内部焊剂包含按所述焊剂的重量计约5％至约70％的碳酸盐化合物和少于25％的氟化钙(CaF

【技术实现步骤摘要】
使用药芯焊丝电极进行多焊丝埋弧焊的系统和方法
本专利技术总体上涉及多焊丝埋弧焊系统。还提供了用于使用药芯焊丝电极进行埋弧焊的方法。背景焊接是在各种行业中针对各种应用普遍存在的过程。例如，焊接通常在诸如造船、海上平台、建筑、轧管机等应用中使用。电弧焊接系统通常向电极施加电流以在电极与工件之间形成电弧，从而在工件上形成焊缝熔覆物。通常，电极可以是在焊接系统前进到达工件的连续焊丝。进一步地，焊丝的组分的化学组成和物理状态可以显著地影响焊接的质量。某些焊接技术(例如，气体金属电弧焊(GMAW)、气体保护药芯焊丝电弧焊(FCAW-G)以及气体钨极电弧焊(GTAW))通常在焊接过程期间采用保护气体(例如，氩气、二氧化碳或氧气)在焊接电弧和焊池中及其周围提供特定的局部气氛，而其他焊接技术(例如，药芯焊丝电弧焊(FCAW)、埋弧焊(SAW)和有保护的金属电弧焊(SMAW))则不是如此。另外，某些类型的焊接可以涉及焊丝形式的焊接电极。焊丝通常可以为焊接提供填充金属供应，并在焊接过程期间提供电流路径。此外，某些类型的焊丝(例如，管状焊丝)可以包括通常可以更改焊接过程和/或所得到的焊缝的性能的一种或多种组分(例如，焊剂、电弧稳定剂或其他添加剂)。在钢的埋弧焊(SAW)中，需要高效且高速的焊接，特别是当使用多个电极时，使用高速焊接和大热量输入焊接。特别地，在SAW期间，通过在埋弧焊过程期间产生二氧化碳而使焊接金属内部的氮气保持得较低，因为二氧化碳会阻止大气中的氮气与焊池接触。二氧化碳是通过烧结埋弧焊焊剂内部的碳酸盐的分解而产生的。然而，由于烘烤温度太高将会导致碳酸盐的分解，因此烧结埋弧焊焊剂中碳酸盐的存在会限制烘烤温度。由于烘烤温度受限，必须延长焊剂的烘烤时间才能消除用于制造烧结焊剂的粘合剂(矿物质粘合剂和水基粘合剂)中的所有水分。这样，烘烤温度和烘烤时间就非常重要，因为在烘烤过程期间未去除的水可以产生扩散氢，这会导致在焊接金属中形成裂缝。在此上下文中，需要提供较高烘烤温度来进行埋弧焊的系统和方法，尤其是在进行多焊丝药芯焊接时，这些系统和方法将促进以良好限定的焊接金属组合物对钢板进行高效焊接。概述提供了使用外部焊剂和具有内部焊剂的药芯焊丝电极的多焊丝埋弧焊系统。还提供了使用具有内部焊剂的药芯焊丝电极和外部焊剂进行埋弧焊以产生含氮量较低的焊接金属的方法。在一个实施例中，一种用于多焊丝埋弧焊的系统，所述系统包括：包含内部焊剂的药芯焊丝电极，所述焊剂包含按所述焊剂的重量计约5％至约70％的碳酸盐化合物和少于25％的氟化钙(CaF2)；用于埋弧焊的外部焊剂，其中，在埋弧焊过程之后，所述系统提供含氮量少于100ppm的焊接金属。在另一实施例中，提供了一种多焊丝埋弧焊方法，所述方法包括：提供具有内部焊剂的药芯焊丝电极，所述内部焊剂包含按所述内部焊剂的重量计约5％至约70％的碳酸盐化合物和少于25％的氟化钙(CaF2)；提供用于埋弧焊的外部焊剂；以及使用所述药芯焊丝电极和所述外部焊剂进行埋弧焊以产生含氮量少于100ppm的焊接金属。附图说明本披露的某些实施例可以在某些零件和零件布置方面采取实体形式，其优选实施例将在说明书中进行详细描述并且在形成本说明书的一部分的附图中进行展示，并且其中：图1是用于使用一个复合药芯焊丝电极和一个实心焊丝电极进行多焊丝埋弧焊的系统的示例性、非限制性实施例的示意性侧视图。图2是使用复合药芯焊丝电极和一个或多个实心焊丝电极进行多焊丝埋弧焊方法的示例性、非限制性实施例的流程图。具体实施方式本披露的一个实施例涉及一种用于多焊丝埋弧焊的系统。更具体地，所述系统包括药芯焊丝电极或包含用于埋弧焊的碳酸盐的复合电极。在本披露的多焊丝系统中，药芯焊丝电极与焊剂结合使用，并且药芯电极用作所述系统和方法的多个焊丝中的一个或多个焊丝。在一个实施例中，所述药芯焊丝电极包含碳酸盐化合物，从而产生氮含量较低的焊接金属。根据本披露的药芯焊丝电极的填充焊剂或内部焊剂可以以适当组合的形式包含形成高碱性熔渣的组合物、脱氧组合物、脱氮组合物、脱硫组合物、高韧化组合物和改善工作性能的组合物。根据另一实施例的药芯焊丝电极可以进一步包括根据焊接的组成选择的且包含组合使用以获得所得到的焊缝所需的特性的焊剂的任何材料。在另一实施例中，用于埋弧焊的外部焊剂可以包括熔融焊剂或烧结焊剂。本系统和方法的外部焊剂可以包含卤化物和氧化物。特别地，这些氧化物可以包括铝、钛、硅、镁、锰、锆、钙、钠、钾、锶、锂和钡的氧化物。进一步地，这些卤化物可以包括钙、锂、铝、镁、钾、钠或钡的氟化物。更具体地，外部焊剂的卤化物和氧化物可以包括MnO、SiO2、CaO、MgO、BaO、Na2O、K2O、Al2O3、TiO2、FeO和CaF2。另外，外部焊剂可以包含钠/钾硅酸盐化合物。外部焊剂可以包含脱氧剂，诸如单独的锰、钛、硅或其组合。埋弧焊外部焊剂可以产生通常作为废料处理掉的熔渣。提供了本文描述的定义和方法以更好地定义本披露并指导本领域普通技术人员实施本披露。除非另有说明，否则相关领域的普通技术人员应根据常规用法理解术语。除非另外指明，否则在本说明书和相关权利要求中使用的所有表示成分的量、反应条件等的数字在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则以下说明书和所附权利要求书中列出的数值参数是近似值，其可以根据本披露的各方面试图获得的希望特性而变化。至少，并且不试图限制将等同原则应用于权利要求的范围，每个数值参数至少应根据所报告的有效位的个数并通过应用一般舍入方法进行解释。在一些方面，除非另外特别说明，否则在描述特定方面的上下文中(尤其是在以下权利要求中的某些的上下文中)使用的术语“一个/一种(a/an)”和“所述(the)”以及类似的引用可以被解释为涵盖单数和复数两者。在一些方面，如本文(包括权利要求书)所使用的术语“或”用于意指“和/或”，除非明确指出仅指代替代选择或替代选择是互斥的。术语“包含”、“具有”和“包括”是开放式连接动词。这些动词中的一个或多个的任何形式或时态，如“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“具有(has)”、“具有(having)”、“包括(includes)”和“包括(including)”也是开放式的。例如，“包含”、“具有”或“包括”一个或多个步骤的任何方法不限于仅具有那些一个或多个步骤，并且还可以覆盖其他未列出的步骤。类似地，“包含”、“具有”或“包括”一个或多个特征的任何组合物或设备不限于仅具有那些一个或多个特征，并且可以覆盖其他未列出的特征。除非本文另外指出或另外与上下文明显矛盾，否则本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序进行。关于本文的某些方面提供的任何和所有示例或示例性语言(例如“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本披露，并且不对以其他方式要求保护的本披露的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应解释为指示任何未要求保护的要素对于实施本披露是必不可少的。本披本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多焊丝埋弧焊的系统，所述系统包括：/n-包含内部焊剂的药芯焊丝电极，所述内部焊剂包含按所述内部焊剂的重量计约5％至约70％的碳酸盐化合物和少于25％的氟化钙(CaF

【技术特征摘要】
20200129 US 16/776,0081.一种用于多焊丝埋弧焊的系统，所述系统包括：
-包含内部焊剂的药芯焊丝电极，所述内部焊剂包含按所述内部焊剂的重量计约5％至约70％的碳酸盐化合物和少于25％的氟化钙(CaF2)；
-用于埋弧焊的外部焊剂，
-其中，在埋弧焊过程之后，所述系统提供含氮量少于100ppm的焊接金属。


2.如权利要求1所述的系统，进一步包括包含非合金碳钢的一个或多个实心焊丝电极。


3.如权利要求2所述的系统，其中，所述实心焊丝电极的含碳量按所述实心焊丝电极的重量计在约0.01wt％至约0.2wt％之间。


4.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统被配置为用于双道焊埋弧焊工艺。


5.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统被配置为在约600A至2000A的焊接电流下进行操作。


6.如权利要求1所述的系统，其中，所述碳酸盐化合物以按所述药芯焊丝电极的重量计0.8％至约9％的量存在。


7.如权利要求1所述的系统，其中，所述碳酸盐化合物选自由以下各项组成的组：碳酸钙、碳酸镁、碳酸锶、碳酸钾、碳酸钠、碳酸钡、碳酸锰、碳酸铁、碳酸钴、碳酸铯、碳酸锂、碳酸镧、碳酸钙镁(白云石)、及其组合。


8.如权利要求1所述的系统，其中，所述内部焊剂包含按所述药芯焊丝电极的重量计约1％至约4％的碳酸钙、约0.8％至约3.2％的碳酸镁、约1.4％至约6％的碳酸锶、和/或约2％至约8％的碳酸钡。


9.如权利要求1所述的系统，其中，所述药芯焊丝电极进一步包含0％至约6.0％的钛、0％至约0.7％的硼、0％至约5.0％的锰、和/或0％至约6.0％的钼。


10.如权利要求1所述的系统，其中，所述外部焊剂是熔融焊剂或烧结焊剂。


11.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·施塔克，米歇尔·斯卡平，迈克尔·詹尼，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US