一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝制造技术

本发明专利技术提供一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝，包括低碳钢外皮和药芯粉，按质量百分比计，药芯粉包括：金红石35％

【技术实现步骤摘要】
一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝


[0001]本专利技术涉及焊接材料
，具体而言，涉及一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝。

技术介绍

[0002]目前随着我国经济高质量发展变革的逐渐深入，现代造船业由劳动密集型向技术密集型转变，大型集装箱船、海上风电安装船以及先进海工装备将成为未来十年船舶和海工行业发展重点。船舶和海工行业的技术升级极大的带动了先进装备对相关配套高效焊接材料的需求。
[0003]焊接占船舶建造总工时40％以上，高效焊接材料应用对于提升生产效率、改善施工环境、保障焊接质量具有重要意义，CO2气体保护焊药芯焊丝以其优异的全位置焊接工艺性、良好的自动化焊接适应性得以在船舶及海洋工程领域大量使用。无缝药芯焊丝除具有有缝药芯焊丝的优点外，还具有以下显著优点：
①
截面闭合，焊丝无吸潮现象，能够稳定实现超低扩散氢，冷裂纹敏感性低；
②
焊丝表面可镀铜，焊接电弧稳定，焊接工艺性能优异；
③
焊丝刚性好，送丝稳定，保证焊缝质量。基于上述优点，无缝药芯焊丝在应用于高强钢焊接时，具有非常大的技术优势。
[0004]为保证结构的强度和刚度需求，同时满足减重的要求，船舶及海工领域中高强度钢尤其是大厚度钢的应用比例逐渐提高，相应的对配套焊接材料的低温韧性提出了更高的要求，目前已有部分装备建造提出了对5Y级别焊材的需求。现有技术中，并无能够满足5Y级460MPa性能要求的焊接材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的问题是，现有技术中，没有能够满足5Y级460MPa性能要求的焊接材料。
[0006]本专利技术公开了一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝，包括低碳钢外皮和药芯粉，按质量百分比计，所述药芯粉包括：金红石35％
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40％、钛酸钾钠2％
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4％、镁粉3％
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5％、钛铁2％
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3％、锰硅合金4％
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6％、锆英砂0.5％
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1.5％、氧化铝1％
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3％、石英0.5％
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2％、氟化钠2％
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3％，稀土铁合金0.5％
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2％，镍粉6％
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8％，电解金属锰4％
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6％，余量为铁粉。
[0007]通过石英与氧化铝的含量控制以控制焊渣的熔点，改善焊缝的铺展成型效果，同时采用钛酸钾钠及氟化钠平衡电弧稳定性及电弧挺度，保证焊丝具有良好的焊接工艺性，在合适的工艺规范下，能够实现全位置焊接，焊接过程稳定；在多种合金脱氧剂的作用下，在脱氧的同时改善了焊缝中夹杂物的形貌，从而保证了熔敷金属及对接接头力学性能的稳定，满足船级社焊接材料5Y级460MPa的性能要求，抗裂性好，扩散氢低，焊丝抗吸潮性强。
[0008]所述无缝药芯焊丝采用钛型药芯焊丝渣系，其中，金红石中的TiO2为主要造渣剂，其凝固温度高，能够调节液态熔渣为短渣，适应全位置焊接，同时，TiO2也是主要电弧稳定
剂。金红石的加入量在35％
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40％，当金红石的加入量低于35％时，容易出现熔渣覆盖不完善的情况，影响熔敷金属的成型效果，当金红石的加入量高于40％时，容易增加焊缝中的杂物，影响熔敷金属的力学性能。
[0009]钛酸钾钠主要包括Na2O、K2O、TiO2，其中的Na2O和K2O可以提高焊接电弧的稳定性起到稳弧作用，同时，Na2O和K2O也可以改善熔渣表面张力，有利于实现全位置焊接；钛酸钾钠中的TiO2作为Na2O和K2O的载体加入。钛酸钾钠的加入量在2％
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4％之间，加入量高于4％会导致烟尘过大，加入量低于2％会影响电弧的稳定性，导致焊丝焊接性变差。
[0010]镁粉可以提高焊丝的脱氧能力进而提高焊缝金属力学性能，同时脱氧产物可以起到调节焊接工艺性的作用，因为镁粉的脱氧产物几乎全部进入熔渣，可以提高渣的熔点使焊丝适用于全位置焊接。镁粉的加入量控制在3％
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5％，镁粉加入量低于3％时脱氧不足，容易使焊缝金属氧含量过高，影响焊缝的力学性能；镁粉加入量高于5％时将降低立焊及仰焊的适应性，增加焊接操控难度。
[0011]钛铁中的Ti用于对焊缝进行脱氧，由于Ti与氧的亲合力很大，焊缝中的Ti以微小颗粒氧化物的形式(TiO、Ti2O3、TiO2)弥散分布于焊缝中，非常容易成为针状铁素体的形核核心，有利形成针状铁素体组织，从而提高焊缝金属的韧性。钛铁的加入量在2％
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3％，当钛铁的加入量低于2％时，针状铁素体的形核核心不足，导致焊缝中针状铁素体组织不足，影响熔敷金属的低温韧性，当钛铁的加入量高于3％时，会导致熔池中的氧含量过高，影响立焊及仰焊成型。
[0012]锰硅合金包括Mn和Si，用于焊接过程中液态熔池的脱氧，以保证焊缝金属获得良好的性能，此外，Mn和Si的脱氧产物能够调节液态熔池的流动性，从而改善焊丝的焊接工艺性。锰硅合金的加入量在4％
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6％，当加入量低于4％时，其脱氧及焊接工艺性的改善不佳，焊缝金属性能不佳，当其加入量大于6％时，会向焊缝金属中过渡多余的Mn和Si，导致焊缝金属的韧性下降，尤其是低温韧性，将有大幅度下降。
[0013]锆英砂主要用于提供ZrO2以改善焊缝的脱渣性能，ZrO2具有负的线膨胀系数，在冷却过程中体积变化，对渣壳顺利剥离有正面作用，并且ZrO2作为高熔点物质，可以调节渣池粘度，改善焊缝成型，保证焊缝的工艺性。锆英砂的加入量在0.5％
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1.5％，当其加入量低于0.5％时，容易出现不易脱渣的情况，当其加入量高于1.5％时，会在焊缝表面形成密集的点状凹坑，影响焊缝成型。
[0014]氧化铝用于调节熔渣粘度，改善液态熔渣的流动性和表面张力，保证焊丝全位置焊接的工艺性。氧化铝的加入量在1％
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3％，当其加入量低于1％时，熔渣粘度过高，不利于焊缝的脱氧和成型，当其加入量高于3％时会使粘度下降过多，导致立焊熔池下坠，影响全位置焊接的工艺性。
[0015]石英的主要成分为SiO2，锆英砂也可以提供部分SiO2，SiO2用于调整液态熔池的粘度和流动性，保障焊丝的工艺性。在考虑锆英砂加入量的情况下，石英加入量在0.5％
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2％，当加入量低于1％时，熔渣粘度过高，不利于焊缝的脱氧和成型，当加入量高于2％时会使粘度下降过多，导致立焊熔池下坠，影响全位置焊接的工艺性。
[0016]氟化钠用于增加电弧穿透力，使得焊接电弧在焊接时能够得到合适的熔深。氟化钠的加入量在2％
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3％，当其加入量低于2％时，电弧穿透力不足，焊接时熔深不足，影响焊接效率和焊接质量，当其加入量高于3％时会影响电弧的稳定性，影响焊接的顺利进行。
[0017]稀土铁合金用于提高焊缝金属的力学性能。一方面稀土铁合金通过冶金作用，进行焊缝的脱氧和脱硫反应，净化焊缝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝，包括低碳钢外皮和药芯粉，其特征在于，按质量百分比计，所述药芯粉包括：金红石35％
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40％、钛酸钾钠2％
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4％、镁粉3％
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5％、钛铁2％
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3％、锰硅合金4％
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6％、锆英砂0.5％
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1.5％、氧化铝1％
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3％、石英0.5％
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2％、氟化钠2％
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3％，稀土铁合金0.5％
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2％，镍粉6％
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8％，电解金属锰4％
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6％，余量为铁粉。2.如权利要求1所述的5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝，其特征在于，所述稀土铁合金为稀土硅钙和稀土硅铁中的至少一种。3.如权利要求2所述的5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝，其特征在于，按质量百分比计，所述药芯粉包括金红石35％、钛酸钾钠4％、镁粉5％、钛铁2％、锰硅合金4％、锆英砂0.5％、氧化铝2％、石英2％、氟化钠3％，稀土硅铁2％，镍粉8％，电解金属锰6％，余量为铁粉。4.如权利要求2所述的5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝，其特征在于，按质量百分比计，所述药芯粉包括金...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文军，张晓，魏梦飞，徐飞，
申请(专利权)人：洛阳船舶材料研究所中国船舶集团有限公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：