一种极地船舶钢用无缝药芯焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种极地船舶钢用无缝药芯焊丝及其制备方法，具体涉及焊接材料领域。本发明专利技术的极地船舶钢用无缝药芯焊丝包括钢带外皮和填充在所述钢带外皮中药芯，以所述药芯的重量份数为100份计，所述药芯包括以下组分及各组分的重量份数分别为：金红石40～50份、长石3～6份、冰晶石1.5～3份、锰硅合金6～10份、低碳锰铁1～3份、镍粉12～18份、金属铬0.5～1.5份、铜硼合金0.5～1.2份、铝镁粉1.5～3份、锆铁1～2份、铝铁1～2份、钛硅铁1～2份，余量为雾化铁粉及不可避免的杂质。本发明专利技术极地船舶钢用无缝药芯焊丝，采用气渣联合保护，满足大电流焊接时的全位置焊接，焊接电弧稳定、飞溅小；焊缝进行微合金化设计，多元素脱氧脱氮，具有优异的低温韧性和耐腐蚀性能，适用于极地船舶的焊接。接。接。

【技术实现步骤摘要】
一种极地船舶钢用无缝药芯焊丝及其制备方法


[0001]本专利技术涉及焊接材料
，具体涉及一种极地船舶钢用无缝药芯焊丝及其制备方法。

技术介绍

[0002]极地科考在气候、矿藏、海产、航道等领域都对人类的生活有至关重要的价值。在全球气候变化中的作用极为关键，其丰富的资源和潜在的开发利用前景，也是未来人类经济社会发展的重要依托，加强对极地的科学考察，对我国提高综合国力具有重要战略意义。但极地环境恶劣，其寒冷的环境要求船舶及配套焊接材料必须具有优良的强度、韧性、耐低温和耐腐蚀性能，焊缝质量直接关系到服役船舶的安全和寿命，极地船舶一般选择FH40低温高强钢，但目前配套焊材的研制相对较少。
[0003]专利公开号为CN115365697A的一种极地低温钢用气体保护实心焊丝及其应用，焊缝屈服强度大于400MPa，抗拉强度大于510MPa，
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80℃熔覆金属及对接接头冲击功均达到100J以上。但没有添加耐腐蚀元素，这会影响船舶服役寿命。且相对药芯焊丝，实心焊丝没有渣壳保护，不适合大电流时的全位置焊接，焊接效率较低。没有添加稳弧剂，焊接时电弧稳定性较差，连续焊接时易堵塞导电嘴，造成焊缝成形不良，影响焊缝质量。
[0004]专利公开号为CN115365697A的一种低温钢用自保护药芯焊丝，焊缝强度高低温
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60℃下可达到49J以上。显然其冲击功余量低，难以应对极地最低服役环境温度
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70℃时恶劣环境。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的不足与缺陷，本专利技术提供一种极地船舶钢用无缝药芯焊丝及其制备方法，以改善焊丝的焊接工艺性、焊缝金属的力学性能及耐腐蚀性能，解决极地船舶焊接时焊接工艺性与焊缝金属力学性能不兼顾的问题。
[0006]为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提供一种极地船舶钢用无缝药芯焊丝，包括钢带外皮和填充在所述钢带外皮中药芯，以所述药芯的重量份数为100份计，所述药芯包括以下组分及各组分的重量份数分别为：金红石40～50份、长石3～6份、冰晶石1.5～3份、锰硅合金6～10份、低碳锰铁1～3份、镍粉12～18份、金属铬0.5～1.5份、铜硼合金0.5～1.2份、铝镁粉1.5～3份、锆铁1～2份、铝铁1～2份、钛硅铁1～2份，余量为雾化铁粉及不可避免的杂质。
[0007]在本专利技术一示例中，所述金红石中二氧化钛的含量≥95wt％，所述金红石粒度大于60目的质量占比≥99％。。
[0008]在本专利技术一示例中，所述长石中氧化钾的含量≥8wt％，氧化钾和氧化纳的总含量≥12wt％，所述长石粒度大于60目的质量占比≥99％。
[0009]在本专利技术一示例中，所述低碳锰铁中锰含量为80～87wt％，碳含量≤0.04wt％，所述低碳锰铁的粒度大于80目的质量占比≥99％。
[0010]在本专利技术一示例中，所述铜硼合金中硼含量为4～6wt％，所述铜硼合金中粒度大于60目的质量占比≥99％。
[0011]在本专利技术一示例中，所述锆铁中锆含量为78～82wt％，所述述锆铁的粒度大于80目的质量占比≥99％。
[0012]在本专利技术一示例中，所述钢带为低碳钢带，以所述钢带的总质量计，所述钢带中各组分的质量百分比为：碳含量≤0.04wt％、锰含量为0.10～0.25wt％、硅含量≤0.05wt％、硫含量≤0.02wt％、磷含量≤0.02wt％，余量为铁和不可避免的杂质。
[0013]在本专利技术一示例中，所述药芯的重量是所述极地船舶钢用无缝药芯焊丝质量的14％～16％。
[0014]本专利技术还提供一种极地船舶钢用无缝药芯焊丝的制备方法，包括如下步骤：将药芯的各组分分别进行第一次干燥，并按比例混合均匀后，进行第二次干燥；将钢带轧制成U型槽；将所述第二次干燥后的药芯材料干粉混合物填充至所述U型槽中；将含有所述药芯材料干粉混合物的所述U型槽闭合，轧制成O型后焊合，拉拔至所需尺寸，得到极地船舶钢用无缝药芯焊丝。
[0015]在本专利技术一实施例中，所述第一次干燥时，所述药芯组分中的金红石和长石的干燥温度为900～950℃，干燥时间为10～11h；冰晶石的干燥温度为500～550℃，干燥时间为3～4h；锰硅合金、低碳锰铁、镍粉、金属铬、铜硼合金、铝镁粉、锆铁、铝铁、钛硅铁和雾化铁粉的干燥温度为180～200℃，干燥时间为100～120min；所述第二次干燥时，干燥温度为150～180℃，干燥时间为60～80min。
[0016]本专利技术药芯材料中各组分的作用如下：
[0017]金红石：主要的造渣剂。适量加入可以稳定焊接电弧，减少飞溅，改善熔渣流动性，利于实现全位置焊接操作；加入量过少时，上述特征不明显；加入量过多时，熔渣太多、不易脱渣，且会增加焊缝含氧量，不利于熔敷金属力学性能。
[0018]长石：造渣剂之一，主要成分为SiO2、Al2O3、K2O、Na2O，适量加入能够能调节熔渣粘度，改善焊缝成形，利于实现全位置焊接。加入量过高会使焊缝中氧含量升高，降低低温冲击韧性。
[0019]锰硅合金：Mn、Si作为主要的脱氧元素和合金过渡元素，可以降低焊缝含氧量，减少气孔，保持熔敷金属具有一定的强度和韧性。加入量过少达不到脱氧效果，加入量过多造成强度过高、低温冲击韧性降低。
[0020]低碳锰铁：加入1％～3％的低碳锰铁，利于控制焊缝中的C、Mn含量，C具有脱氧和固溶强化作用，Mn可以脱氧、脱硫。加入量过高会造成焊缝强度过高、冲击性能降低。
[0021]冰晶石：主要成分为氟铝酸钠，焊接时能够脱氢。加入量过少，作用不明显；加入量过多，电弧稳定性变差。
[0022]镍粉、金属铬、铜硼合金：向焊缝中过渡Ni、Cr、Cu元素，保证焊缝具有足够的耐腐蚀性能。Ni能够降低脆性转变温度，细化晶粒，有效提高焊缝的低温冲击韧性和耐腐蚀性能。B与Zr、Ti按照一定比例共同作用，抑止先共析铁素体产生，促进针状铁素体形成，进一步改善低温冲击韧性。
[0023]铝镁粉：其中的Al、Mg作为强脱氧剂，降低焊缝氧气含量，减少气孔，适量加入能够改善焊接工艺性，提高冲击韧性。
[0024]铝铁：脱氧剂之一，适量加入可以改善焊缝成形，提高焊缝表面光亮度。
[0025]锆铁：Zr在脱氧脱氮的同时，能够向焊缝过渡微量的Zr元素，Zr的细晶强化作用利于针状铁素体的形成，提高低温冲击韧性。
[0026]钛硅铁：脱氧剂之一，相比钛铁、硅铁单独加入，能够减少有害杂质带入。向焊缝中过渡微量的Ti，与Zr、B按照一定比例共同作用，改善低温冲击韧性。
[0027]雾化铁粉：作为余量添加，改善电弧状态，调节铁水流动性。
[0028]综上所述，本专利技术提供一种极地船舶钢用无缝药芯焊丝及其制备方法。其中，药芯采用气渣联合保护，钛型酸性渣系能够满足大电流焊接时的全位置焊接，焊接电弧稳定、飞溅小；焊缝进行Ni
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Cr
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Cu
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Zr
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极地船舶钢用无缝药芯焊丝，其特征在于，包括钢带外皮和填充在所述钢带外皮中药芯，以所述药芯的重量份数为100份计，所述药芯包括以下组分及各组分的重量份数分别为：金红石40～50份、长石3～6份、冰晶石1.5～3份、锰硅合金6～10份、低碳锰铁1～3份、镍粉12～18份、金属铬0.5～1.5份、铜硼合金0.5～1.2份、铝镁粉1.5～3份、锆铁1～2份、铝铁1～2份、钛硅铁1～2份，余量为雾化铁粉及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的极地船舶钢用无缝药芯焊丝，其特征在于，所述金红石中二氧化钛的含量≥95wt％，所述金红石粒度大于60目的质量占比≥99％。3.根据权利要求1所述的极地船舶钢用无缝药芯焊丝，其特征在于，所述长石中氧化钾的含量≥8wt％，氧化钾和氧化纳的总含量≥12wt％，所述长石粒度大于60目的质量占比≥99％。4.根据权利要求1所述的极地船舶钢用无缝药芯焊丝，其特征在于，所述低碳锰铁中锰含量为80～87wt％，碳含量≤0.04wt％，所述低碳锰铁的粒度大于80目的质量占比≥99％。5.根据权利要求1所述的极地船舶钢用无缝药芯焊丝，其特征在于，所述铜硼合金中硼含量为4～6wt％，所述铜硼合金中粒度大于60目的质量占比≥99％。6.根据权利要求1所述的极地船舶钢用无缝药芯焊丝，其特征在于，所述锆铁中锆含量为78～82wt％，所述述锆铁的粒度大于80目的质量占比≥99％。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：信国松，姜臻，李洪波，王世慧，李震，
申请(专利权)人：聚力新材料科技日照有限公司，
类型：发明
国别省市：