一种非合金钢药芯焊丝及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种非合金钢药芯焊丝及其制备方法和应用，所述药芯焊丝包括金属外皮和药粉芯，其中药粉芯重量占焊丝总重量13

【技术实现步骤摘要】
一种非合金钢药芯焊丝及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及焊接材料
，具体涉及一种非合金钢药芯焊丝及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着全球变暖是人类的行为造成地球气候变化的后果。石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源，导致地球暖化的元凶"二氧化碳"也制造得多。随着人类的活动，全球变暖也在改变(影响)着人们的生活方式，带来能源结构的转变。能源转变是近年来发展的经济发展的主题，由于风电是清洁，环境效益好、可再生，永不枯竭、基建周期短。海上风电项目得到大力的发展，由于海洋风电所处的环境，要求其基础材料具有良好的低温性能，建设海洋风电的钢材要求具有
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40℃和
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60℃良好的低温冲击韧性。
[0003]为了提高药芯焊丝在海洋风电建设中的使用效果和质量，研制、开发一种能够满足
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60℃低温使用要求的药芯焊丝，使其满足用户对工艺性能和力学性能的要求，且成本低，具有焊接工艺性能良好、电弧稳定、飞溅小、焊缝成型美观，焊缝力学性能优良的特点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种能够实现
‑
60℃低温要求的药芯焊丝，此外，本专利技术还提供上述药芯焊丝的及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：焊丝药粉芯，按重量份计，包括以下组分：金属钛0.5
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2.0份，镁粉0.5
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2.5份，铝粉0.5
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2.5份，氧化铝0.5
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2.5份，金属锰9.0
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13.0份，中锰3.0
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6.0份，金红石30.0
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40.0份，长石粉2.0
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4.0份，喷雾硅铁4.8
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7.20份，硅锆铁合金0.5
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1.0份，硼铁粉0.10
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0.30份，氟化钠1.5
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2.5份，碳酸锂0.5
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1.0份，镍粉3.0
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6.0余量铁粉。
[0006]其中：金属钛：金属钛（Ti含量约为99.5%左右），在配方中主要起到脱氧和稳弧的作用。在降低焊缝金属的含氧量的同时，形成稳定的碳化钛并促进铁素体的形成。
[0007]镁粉：强脱氧物质，降低焊缝金属的含氧量，有提高焊缝金属延展性的作用，但镁粉的用量不宜过大，否则会劣化电弧，影响焊缝成型。
[0008]铝粉：强脱氧物质，降低焊缝的含氧量，具有提高焊缝金属低温冲击韧性的作用，但用量不宜过大，容易造成夹杂物，影响焊缝力学性能。
[0009]氧化铝：在配方中主要起到稳定电弧和改善立焊性能的作用。氧化铝加入量不易过多，否则会造成渣多，不易脱渣。
[0010]金属锰：加入可起到脱硫、脱氧的作用，还可以向焊缝过渡锰元素，提高焊缝强度。
[0011]中锰：加入可起到脱硫、脱氧的作用，还可以向焊缝过渡锰和碳元素，提高焊缝强度。
[0012]金红石：TiO2是常用的造渣剂和稳弧剂，调节熔渣与金属界面张力和表面张力，改善脱渣。通过合理的配比是该药芯焊丝具有良好的焊接工艺性能。
[0013]长石粉：长石粉是钛型药芯焊丝的常用造渣剂，钾长石、钠长石、中的一种或者多种的组合，具有细化熔滴、降低表面张力，提高焊接工艺性能的作用，喷雾硅铁:Si的加入一方面与Mn一起作为联合脱氧，另一方面还对焊缝有强化和改善焊缝成型的作用。但是焊缝中硅的含量不易过高，太高时会降低焊缝的抗裂性能。
[0014]硅锆铁合金：硅锆铁主要是加入Si与Zr一起作为联合脱氧，提高焊缝强度，细化晶粒。
[0015]硼铁：B是碳钢和低合金钢常用的细化晶粒元素，能显著提高焊缝冲击韧性和熔敷金属强度，加入过多影响焊缝金属韧性。
[0016]氟化钠：改善熔渣的流动性，降低气孔敏感性。含量过高，电弧不稳、飞溅变大、电弧声音变差。
[0017]碳酸锂：稳定电弧，降低气孔敏感性。含量过高，电弧不稳、飞溅变大、电弧声音变差。
[0018]镍粉：镍是常用的细化晶粒元素，能够显著提高焊材的低温冲击性能。
[0019]铁粉：配方中加入铁粉可提高焊接熔敷效率、稳定电弧、减少飞溅。主要来源于还原铁粉或雾化铁粉。
[0020]通过上述组分相互间的协同作用，由上述焊丝药粉芯制备成的药芯焊丝用于焊接金属时，焊接保护气体为100%CO2，焊接后的熔敷金属抗拉强度490
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670MPa、屈服强度≥400MPa、延伸率≥22%、
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60℃冲击功≥54J。有效地提高了焊缝整体性能。同时，促使焊接工艺性能良好，电弧稳定、飞溅小、焊缝成型美观，直流反接立焊性能良好。
[0021]药芯焊丝，包括金属外皮，以及焊丝药粉芯，所述焊丝药粉芯被所述金属外皮包覆。
[0022]进一步地，焊丝药粉芯的重量为所述药芯焊丝重量的13
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16%，即焊丝药粉芯在所述药芯焊丝中的填充率为13
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16%。
[0023]焊丝药粉芯的重量为药芯焊丝重量的13
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16%的积极作用为焊接工艺合适，熔敷金属成分和力学性能恰当，焊丝药粉芯用量过大的不利影响是熔滴变粗，焊接工艺变差，过小的不利影响是造成熔敷金属合金成分不足，力学性能变差。
[0024]进一步地，药芯焊丝的丝径为1.00
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1.60mm。
[0025]丝径为1.00
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1.20mm的积极作用为电弧稳定性好，电弧吹力和熔深适中，可操作性好，该丝径过大的不利影响是在容易造成电弧不稳，飞溅变大，过小的不利影响是焊丝挺度变差，且容易造成断丝。
[0026]进一步地，金属外皮为碳钢。
[0027]进一步地，按质量分数计，所述金属外皮的化学成分如下：0.02%≤C≤0.04%、0.15%≤Mn≤0.30%、0＜Si≤0.15%、0＜S≤0.01%、0＜P≤0.01%，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0028]可选地，按质量分数计，所述金属外皮的化学成分如下：C 0.035%、Mn 0.23%、Si 0.09%、S 0.007%、P0.009%，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0029]药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：
S1、分别准备金属外皮和如权利要求1或2所述的焊丝药粉芯；S2、分别对药粉进行烘焙，金红石、长石采用950℃烘焙2小时，氟化钠、碳酸锂采用550℃烘焙1h，并随炉冷却，计量混合好的药粉采用380℃烘焙2小时。
[0030]S3通过药芯焊丝成型设备，使所述金属外皮对所述焊丝药粉芯进行包覆；S4、包覆后卷制成丝，并通过细拉，获得丝径为1.00mm
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1.60mm的药芯焊丝。
[0031]药芯焊丝用于低合金钢的焊接，焊接时采用100%CO2，直流反接立焊工艺性能良好。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非合金钢药芯焊丝，其特征在于，按重量份计，药芯包括以下组分：金属钛0.5
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2.0份，镁粉0.5
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2.5份，铝粉0.5
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2.5份，氧化铝0.5
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2.5份，金属锰9.0
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13.0份，中锰3.0
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6.0份，金红石30.0
‑
40.0份，长石粉2.0
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4.0份，喷雾硅铁4.8
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7.20份，硅锆铁合金0.5
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1.0份，硼铁粉0.10
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0.30份，氟化钠1.5
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2.5份，碳酸锂0.5
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1.0份，镍粉3.0
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6.0余量铁粉。2.根据权利要求1所述的一种非合金钢药芯焊丝，其特征在于，按重量份计，药芯包括以下组分：金属钛0.5
‑
1.5份，镁粉0.5
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2.5份，铝粉0.5
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2.5份，氧化铝0.5
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2.5份，金属锰9.0
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13.0份，中锰4.0
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6.0份，金红石30.0
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40.0份，长石粉2.0
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4.0份，喷雾硅铁4.8
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7.20份，硅锆铁合金0.5
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1.0份，硼铁粉0.10

【专利技术属性】
技术研发人员：任军，陈晨，罗彤，
申请(专利权)人：四川大西洋焊接材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：