一种耐候钢用自保护药芯焊丝制造技术

本发明专利技术提供了一种耐候钢用自保护药芯焊丝，包括碳钢外皮和填充于碳钢外皮内的药芯，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：氟化钡32～38％，氟化锂3～6％，大理石2～5％，镁铝合金10～15％，氧化铁6～10％，硅铁4～6％，金属锰8～10％，碳化铬1～2％，镍粉6～8％，铜粉1～3％，钛铁3～5％，硼铁4～6％，余量为铁粉。该发明专利技术通过对药芯组分的调整，控制焊缝金属中C、Si、Mn含量，以及调整Ni、Cr、Cu含量，其熔敷金属和焊接接头综合性能：抗拉强度≥630MPa，屈服强度≥500MPa，伸长率≥22％，

【技术实现步骤摘要】
一种耐候钢用自保护药芯焊丝


[0001]本专利技术属于焊接材料制造
，具体涉及一种耐候钢用自保护药芯焊丝。

技术介绍

[0002]耐候钢在大气中具有良好耐腐蚀性能，能在工业大气、海洋大气、酸雨、雾霾等环境中长期服役，广泛应用于铁路、车辆、桥梁和建筑等行业，耐候钢除了具备良好的力学性能，还具有优良的焊接性能，安全性较高，维护费用较低。
[0003]目前耐候钢的焊接主要采用手工电弧焊、熔化极气体保护焊和埋弧焊等焊接工艺，其中，手工电弧焊劳动强度大，生产效率低，焊工的操作技术和经验直接影响焊接质量的好坏；熔化极气体保护焊设备较复杂，不适合户外作业，抗风能力较差，当焊接环境风速超过2m/s时，必须采取防风措施；埋弧焊一般只适用于平焊位置，焊接时用的辅助装置较多。
[0004]自保护药芯焊丝抗风能力强，能在四级风力下顺利施焊，同时焊接时无需气瓶等辅助设备，焊接操作方便，焊接生产效率高，可实现全位置焊接，操作性强，综合成本低。鉴于自保护药芯焊丝的优点，该焊丝被广泛地应用于建筑、桥梁、输油管道、机械、海洋平台、船舶等领域，然而，目前耐候钢用自保护药芯焊丝未见报道。因此，有必要开发一种耐候钢用自保护药芯焊丝。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种耐候钢用自保护药芯焊丝，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种耐候钢用自保护药芯焊丝，包括碳钢外皮和填充于碳钢外皮内的药芯，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：氟化钡32～38％，氟化锂3～6％，大理石2～5％，镁铝合金10～15％，氧化铁6～10％，硅铁4～6％，金属锰8～10％，碳化铬1～2％，镍粉6～8％，铜粉1～3％，钛铁3～5％，硼铁4～6％，余量为铁粉。
[0008]进一步的，所述碳钢外皮采用SPCC钢带。
[0009]进一步的，所述药芯的质量为药芯焊丝总质量的18～19％。
[0010]进一步的，所述镁铝合金中Mg的质量百分比为50～55％，Al的质量百分比为40～45％，(Al+Mg)的质量百分比≥98％，镁铝合金的颗粒粒径为75～150μm。
[0011]进一步的，所述碳化铬中中C的质量百分比为10～11％，Cr的质量百分比为88～90％，碳化铬的颗粒粒径为75～150μm。
[0012]具体的，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：氟化钡36％，氟化锂6％，大理石4％，镁铝合金14％，氧化铁6％，硅铁4.5％，金属锰9％，碳化铬2％，镍粉6.5％，铜粉1.5％，钛铁3％，硼铁4％，余量为铁粉。
[0013]具体的，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：氟化钡32％，氟化
锂4％，大理石3％，镁铝合金12％，氧化铁10％，硅铁5％，金属锰10％，碳化铬1.5％，镍粉7％，铜粉2％，钛铁4％，硼铁5％，余量为铁粉。
[0014]具体的，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：氟化钡38％，氟化锂5％，大理石2％，镁铝合金10％，氧化铁8％，硅铁6％，金属锰8.5％，碳化铬2％，镍粉6％，铜粉1.5％，钛铁5％，硼铁6％，余量为铁粉。
[0015]本专利技术耐候钢用自保护药芯焊丝中药芯配方的设计原理如下：
[0016]本专利技术采用BaF2‑
Al
‑
Mg低氢碱性渣系，同时加入适量的氟化锂、大理石和氧化铁，该渣系的药芯焊丝焊接工艺操作性好，同时综合力学性能优良和稳定。
[0017]药芯中氟化钡是很好的造气、造渣、去氢材料，能够比较容易获得较为理想的气保护和渣保护气氛，与传统的氟化钙相比有更好的脱磷作用，更适合进行全位置焊接。
[0018]氟化锂作为一种氟化物，除了具有降低熔渣粘度和熔点，增加熔渣流动性的作用之外，其最主要的作用是稳定电弧。
[0019]大理石在电弧作用下能直接由固相分解，形成CaO和大量的CO2气体，CaO是碱性熔渣中重要的碱性氧化物，一方面可以提高熔渣碱度、净化焊缝，另一方面生成的气体能够包围在焊接反应区外，将熔池与有害的空气隔离开，起到有效的气体保护作用。
[0020]镁铝合金中Mg和Al都是很好的脱氧剂，自保护药芯焊丝中加入适量的Mg和Al可以起到很好的先期脱氧以及固氮的作用，对防止焊接过程中出现气孔起到积极作用，而反应生成的产物大部分会进入熔渣，MgO和A12O3是作为重要的碱性氧化物和中性氧化物，能够调节熔渣的碱度，改善焊丝的工艺性能。在本专利技术中，选用镁铝合金中Mg的质量百分比为50～55％，Al的质量百分比为40～45％，(Al+Mg)的质量百分比≥98％，熔渣中能够形成合适比例的碱性氧化物和中性氧化物，对焊接工艺操作性有很大的提升；镁铝合金的颗粒粒径为75～150μm，有利于粉料流动性，可使得粉料填充稳定。
[0021]氧化铁主要成分是Fe2O3，为强氧化剂，主要起造渣和消耗熔敷金属中残留的Al；这是因为Fe2O3在电弧气氛下分解产生大量的O2，降低渣的表面张力，改善渣的流动性，使熔池中Al2O3更容易浮出，防止Al抑制奥氏体的转变使组织粗化，降低焊缝的脆性，改善冲击韧性；Fe2O3可以改善渣的物理性能，改善焊缝成形，使焊缝表面光洁。
[0022]硅铁作为渗合金剂，同时具有脱氧作用，其质量百分含量过多时，会提高熔渣的酸度和粘度，抗拉强度过高，焊缝冲击韧性下降，其含量太少会导致焊缝强度达不到要求。
[0023]金属锰是主要脱氧剂，同时具有渗合金作用，用于降低焊缝金属的含氧量，增加焊缝金属强度和抗裂性，提高低温冲击韧性。
[0024]碳化铬中Cr能够在钢的表面形成致密的氧化膜，提升电极电位，产生钝化效果，由于Cr能部分取代Fe而形成铬铁羟基氧化物，使锈层具有阳离子选择性，阻止Cl
－
、SO
42
‑
、向基体表面渗透而使锈层具有保护作用。在本专利技术中，选用碳化铬中中C的质量百分比为10～11％，Cr的质量百分比为88～90％，相比于使用石墨过渡C元素和金属铬过渡Cr元素，碳化铬过渡C元素和Cr元素更加稳定，且粉料流动性比单一使用石墨和金属铬要更好；碳化铬的颗粒粒径为75～150μm，有利于粉料流动性，可使得粉料填充稳定。
[0025]镍粉中Ni可降低低温脆性转变温度，能提高焊缝金属的强度和低温冲击韧性，同时加入适量的Ni，可以提高其在含盐大气中的耐腐蚀能力。
[0026]铜粉中Cu能显著提高焊缝耐蚀性，Cu富集于钢表面形成一层致密的氧化铜中间
层，从而减缓或阻碍腐蚀介质继续向基体侵蚀。
[0027]钛铁、硼铁合金作为脱氧剂，同时过渡Ti、B元素，细化晶粒，提高焊缝金属的韧性，并有脱氧、稳弧、促使熔滴以雾状过渡和实现焊缝成型细而光亮的作用。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0029](1)本专利技术提供的这种耐候钢用自保护药芯焊丝通过对药芯组分的调整，控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐候钢用自保护药芯焊丝，其特征在于，包括碳钢外皮和填充于碳钢外皮内的药芯，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：氟化钡32～38％，氟化锂3～6％，大理石2～5％，镁铝合金10～15％，氧化铁6～10％，硅铁4～6％，金属锰8～10％，碳化铬1～2％，镍粉6～8％，铜粉1～3％，钛铁3～5％，硼铁4～6％，余量为铁粉。2.如权利要求1所述的耐候钢用自保护药芯焊丝，其特征在于，所述碳钢外皮采用SPCC钢带。3.如权利要求1所述的耐候钢用自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的质量为药芯焊丝总质量的18～19％。4.如权利要求1所述的耐候钢用自保护药芯焊丝，其特征在于，所述镁铝合金中Mg的质量百分比为50～55％，Al的质量百分比为40～45％，(Al+Mg)的质量百分比≥98％，镁铝合金的颗粒粒径为75～150μm。5.如权利要求1所述的耐候钢用自保护药芯焊丝，其特征在于，所述碳化铬中中C的质量百分比为10～11％，Cr的质量百分比为8...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈成，杨恒闯，张翔，续杰，刘东，王玲艳，蔡俊，杨宗全，
申请(专利权)人：武汉铁锚焊接材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：