明弧焊接制造技术

一种明弧焊接方法，其中，在相关焊接位置提供氮，以及含铬在１７－３０ｗｔ％范围内的焊接消耗品。氮是由消耗品提供的，以及／或者氮是从焊接位置周围的环境大气中吸收的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用药芯焊接消耗品的明弧焊接，所述药芯焊接消耗品如药芯焊丝或焊条，其中含有铬以及可以选择性含有氮。
技术介绍
在GB-A-2253084中，披露了一种铬含量在4-16wt％范围内的药芯焊丝或焊条，当使用相关的明弧焊接方法时，得到含氮的耐蚀焊接，其中氮是从焊接位置处焊接电弧周围的环境大气中以及包含在焊丝或焊条的药芯中的氮吸收的。在焊接过程中产生的铬氧化物层保护焊接金属不发生腐蚀和氧化。而且，氮的存在强化了保护性铬氧化物层的稳定性，另外有助于恢复被损坏的所述层。氮的另一种有益效果是它减少了焊接金属高温下回火。含铬的焊接金属在存在碳时由于铬的碳化物形成而趋于快速软化，但当氮替代一些碳时，铬的碳化物形成减少，导致焊接金属耐回火性改善。虽然焊接金属的铬和氮可以形成铬的氮化物，但形成铬的氮化物涉及的反应以及对焊接金属组织和性能的任何不利影响并不明显。铬的碳化物附近区域趋于贫铬，造成局部腐蚀快速发生。由于氮的有益效果，新一代不锈钢铸件已经应用了一段时间，由这些铸件制造的实心焊丝应用于气体保护弧焊，其中焊弧受到保护气体的保护。这种气体保护焊弧，保证焊丝中的氮不会在最终焊接金属中形成孔隙。保护气体通常是纯氩气、或者氩气/二氧化碳混合气、氩气/氦气混合气、或其它合适的混合气。为增大焊接金属中的氮含量，向保护气中添加氮气已经进行了一些工作，但成功很少。这样，制造高氮含量不锈钢焊丝用于得到先进焊接金属引起了很大兴趣。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种改进的明弧焊接方法，它克服了或者至少基本减少了与上述公知焊接方法相关的缺点。因此，本专利技术涉及一种明弧焊接方法，包括在相关焊接位置提供氮以及药芯焊接消耗品，如焊丝或焊条，其中含有铬17-30wt％，优选的是17-25wt％。消耗品可以包括氮，在这种情况下，氮可以由消耗品芯部合适含氮成分提供。虽然消耗品可以包括氮，但这种气体可以全部或部分由焊接位置周围的环境大气提供，在这种情况下，焊敷金属的最终成分中有意加入氮。在这种情况下，并且请记住，本专利技术方法是明弧焊接，不需要或不是必须有另外的气体保护。实际上，考虑到焊接位置的焊接金属从周围大气中吸收的氮量取决于焊接位置该气体的分压，而且大气中氮含量体积百分比大约为78％，因此使用明弧焊接方法利用这种氮源以提高铬含量是有利的。焊接金属可以用作含氮的单层或双层焊敷金属，氮是在焊接金属凝固过程中全部或部分从周围大气吸收的。这种单层或双层焊敷金属可以用作随后的同一或另外焊接熔敷层的缓冲层，如上面引用的英国专利中披露的多层焊接熔敷层。虽然GB-A-2253804中披露的焊接消耗品和相关的焊接方法如上所述提供了具有可接受的完整性、强度、耐久性和耐蚀性、以及低的孔隙度，但检测结果有些令人惊奇，消耗品中所含的铬增加到17-30wt％，并且在焊接位置由焊接金属吸收的氮的量大大提高了得到的焊接熔敷层的这些性能。附图说明为了更彻底地理解本专利技术，下面借助实例并参考附图，描述一种使用药芯焊接消耗品的优选明弧焊接方法。在附图中图1是电极焊丝的横截面；图2是表示稀释作用的焊接横截面示意图；以及图3是多层堆焊的剖视图。具体实施例方式下面参看附图的图1，电极焊丝一般地表示为1，包括黑色金属外皮2以及芯3，其中芯3包括17-25wt％铬以及含氮焊剂。下面参看图2，焊敷金属一般表示为11，已经处于基体12上，并包括上部13和下部14。参考附图，稀释用如下的关系式表示 熔化下部14的量与焊接条件成比例，一般地，焊接过程输入热量越高，熔化下部14的尺寸越大，从而产生较大的稀释。典型的稀释程度在10％到50％之间改变。例如，如果焊丝1含有20wt％铬，并且如果稀释为30％，则最终焊接金属中铬含量可能达到14wt％。稀释作用在基体熔覆层以及将两块金属接合在一起时是明显的，因为稀释的程度决定最终焊敷金属的化学成分。例如，氮在不锈钢中的溶解度直接正比于焊接消耗品提供的铬量。因此，铬含量越高，焊接金属中可能的氮溶解度越大。例如，铬含量17.0wt％可能通常需要相应的氮含量在0.12-0.13wt％范围内，而铬含量25.0wt％需要氮含量0.25wt％。通过本专利技术，使用的焊接消耗品具有的可控铬量在17-30wt％范围内，优选地在17-25wt％，从而得到可控的氮含量以及所需铬和氮含量的单层焊接，从而为焊接金属提供改进的力学性能和耐蚀性，但没有任何明显的孔隙度。实例应用本专利技术方法的明弧药芯焊丝或焊条的典型成分范围表示在下面表中 表 因此，通过本专利技术，可以在一层中获得马氏体含氮不锈钢焊接，其中焊接金属含铬在11-15wt％范围内，考虑到稀释，使用含铬在20-22wt％范围的药芯电极焊丝。通过改变药芯消耗品化学成分，特别是有关其中包含的铬和氮量，可以在两层中得到马氏体不锈钢焊接。这可以是非常有用的手段，因为在某些应用中，两层熔覆层是优先的选择。本专利技术还涉及在提供多层熔覆基体的方法中使用药芯焊接消耗品，如电极焊丝或焊条。例如，钢厂中使用的大多数辊，如用于支撑连铸坯和轧制应用的连铸辊，趋向于使用含铬低于2％的低合金钢，因为这些钢容易得到并且成本低。但是，当这些合金钢应用于辊经受非常高的温度以及高的腐蚀条件的恶劣环境时，辊的材料发生过早破坏。为了克服这个问题，这些辊用马氏体不锈钢焊接消耗品包覆。这样，为了以恒定化学成分特别是铬和氮含量在多层中实现均匀焊接，通过明弧焊接使用铬含量17-30wt％的药芯焊接消耗品作为基体上的第一层，以提供充分的初始量的铬和氮。接着，根据本专利技术在第一层上提供随后的焊接层，层数可以不受限制，或者使用任何其它合适焊接材料，例如，上述英国专利中披露的焊接材料，即含铬量达16wt％的焊接合金。这种多层的熔覆层21表示在图3中，其中施加到基体辊23的第一层22是根据本专利技术的，随后的层24可以是任何合适焊接材料，如GB-A-2253804中披露并且其中含有在特定范围内的铬以及氮的焊接材料。以这种方式，根据本专利技术，在明弧焊接方法中使用药芯焊接消耗品，即含铬在17-30wt％范围内的药芯焊接消耗品，可以用作多层熔覆层应用场合的缓冲，以实现铬和氮含量均匀。如上所述，氮可以来自于焊接位置周围的环境大气和/或消耗品的芯部材料提供的氮。因此，本专利技术提供一种明弧焊接使用的药芯焊接消耗品，其中铬含量在17-30wt％范围内，优选的是17-25wt％，以及实现富氮焊接的方法，其中氮从周围大气有意加入，用于替代一些碳，从而改进得到的焊敷金属的耐蚀性和力学性能。可以理解的是，增强含氮焊接的组织稳定性，特别是碳含量降低，也可以改进焊接的耐热疲劳性，这个性能在高温应用下特别重要，此时焊接可能经受反复的加热和冷却循环。如上所述，这种应用的典型例子是连续辊铸造，其中辊由于接触凝固坯而被加热到600℃以上，接着由于对其表面直接喷水而随后冷却到100℃以下。这种应用中最常用的焊接材料是马氏体不锈钢，其中通常含铬11-15wt％，并且有利地加入了氮，如上所述。为此，通过使用铬含量在17-30wt％范围内的含氮药芯焊接消耗品，本专利技术因而提供合适的一层或两层焊接熔覆层，以及/或者使焊接金属在金属凝固过程中从周围大气吸收氮。而且，在本专利技术的明弧焊接方法中，不需要额外的气体保护，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种明弧焊接方法，包括在相关的焊接位置提供氮、以及含铬在１７－３０ｗｔ％范围内的药芯焊接消耗品。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：塞尔达尔阿塔姆尔特，维克托科林什泰克伊，让路易斯坎德利亚，
申请(专利权)人：焊接合金有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]