CN100417488C - 一种低氢高韧性酸性药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低氢高韧性酸性药芯焊丝，由SPCC-SD钢带所做的外皮和药芯构成，药芯的组分包括：25-40%TiO2，2-13%SiO2，1-4%MgO，1-4%氟化物，16-23%硅锰合金，1-3%铝镁合金，3-8%金属镍，19-45%金属铁粉。本发明药芯焊丝具有优良的力学性能特别是优越的低温冲击韧性，较低的扩散氢含量，较强的焊缝金属抗裂性能，同时具有优良的焊接工艺性能。适用于包括立向下焊在内的全位置焊接，其电弧稳定，飞溅极小，操作手感舒服，能够单面焊双面成形，焊缝成型美观。

Description

一种低氢高韧性酸性药芯焊丝
技术领域
本发明属于焊接材料领域，特别是涉及一种低氢高韧性酸性药芯焊丝。
背景技术
药芯焊丝一般分为酸性、碱性、金属粉型和自保护型四种基本类型。其中酸性药芯焊丝主要是用金红石、硅铝酸盐进行造渣，属于TiO2-SiO2渣系.其焊接工艺性能优异，溶渣的流动性好，凝固温度范围很小，“具有短渣”的特性，适用于全位置焊接。由于酸性药芯焊丝的药粉中含有大量的金红石，硅铝酸盐或其它的酸性氧化物，会使电弧稳定性提高，使电弧柔软，同时，也会使液态金属与溶渣的界面张力降低，促使熔滴颗粒变小，易形成喷射过渡。但其存在的一个很大的问题就是焊缝金属的低温冲击韧性较差，因而限制了它在重要结构焊接方面的应用。为此，人们又研制出钛钙型药芯焊丝，即在药粉中加入多量的碱性氧化物，提高溶渣的碱度，这样使焊缝金属的低温冲击韧性得到了一定改善；但随之产生的问题是由于溶渣流动性过大，熔滴过渡形式由细颗粒过渡变为粗颗粒过渡，使焊接工艺性能恶化。因而钛钙型药芯焊丝的应用范围也受到一定限制。
目前，现有酸性药芯焊丝的特点是焊接工艺性能良好，但低温冲击韧性较差，其冲击功标准值Akv≥27J(-20℃)，扩散氢含量一般为2～14ml/100g。
随着工业装备向高强度、高韧性和超低氢发展，迫切需要一种焊接工艺优良、高韧性、含氢量低的酸性药芯焊丝，但目前尚未见到有此类产品技术。
发明内容
本发明人通过大量的研究和试验，制备出了焊接工艺优良且具有高韧性、低含氢量特点的一种低氢高韧性酸性药芯焊丝。
本发明目的在于提供一种低氢高韧性酸性药芯焊丝。
本发明低氢高韧性酸性药芯焊丝，由SPCC-SD钢带所做的外皮和药芯构成，药芯的组分包括：25-40％TiO2，2-13％SiO2，1-4％MgO，1-4％氟化物，16-23％硅锰合金，1-3％铝镁合金，3-8％金属镍，19-45％金属铁粉。
药芯的组分优选：25-40％TiO2，3-8％SiO2，1-2％MgO，1-3％氟化物，16-20％硅锰合金，1-3％铝镁合金，3-8％金属镍，19-45％金属铁粉。
药芯的组分更优选：25％TiO2，6％SiO2，1.5％MgO，1.5％氟化物，16％硅锰合金，2％铝镁合金，5％金属镍，43％金属铁粉。
本发明药芯焊丝在制备时没有特殊要求，采用行业内通用的制造工艺即可实现。
本发明降低了熔敷金属的氢含量，且在提高焊丝的力学性能，特别是焊缝金属低温冲击韧性的同时保证具有优良焊接工艺性能。
本发明的工作原理：
作为药芯组成的重要成分，TiO2的主要作用是稳弧、造渣，调整熔渣物理性能，改善焊缝成型和减少飞溅。若含量过低，则不易形成短渣，对立、横位置焊不利；若含量太高，则明显影响综合力学性能。见表1。
表1
Figure C20061001424200041
SiO2是主要的酸性氧化物，有减小熔渣碱度的作用，当酸性氧化物添加量过高，焊缝中氧的含量也往往较高，这时的焊缝韧性特别是低温韧性将明显下降，但其能够降低熔渣的熔点，增加熔渣的活泼性，改善熔渣的流动性，还能降低熔渣表面张力，减小熔渣与液态金属间的黏着力，提高脱渣性能。但含量过高，成形变差。
MgO是为调整熔渣的碱度加入的碱性氧化物，有提高熔敷金属冲击韧性的作用，且其熔点较高可提高熔渣的黏度。但加入过量会使焊缝成型变坏。
硅锰合金作为脱氧剂和合金剂使用。
铝镁合金的加入主要是进行脱氧和提高熔化速度。
金属镍是渗合金元素，可提高低温韧性和强度。
本发明的特点和优点是：
1、能够进行包括向下立焊在内的全位置焊接且在各位置施焊均保持电弧稳定，且在使用中焊接飞溅极小，焊缝成型美观。
2、具有优良焊接工艺性能。保证焊缝具有高强度、高韧性、扩散氢含量低(甘油法平均值1.32ml/100g；水银法平均值6.7ml/100g)。
3、降低了熔敷金属扩散氢含量。
4、焊丝的力学性能有了提高，特别是焊缝金属低温冲击韧性及抗裂性能。
5、能满足对低温韧性要求较高的结构的焊接要求。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面通过实施例进一步说明，但本发明并不局限于下述实施例。
实施例1-4  低氢高韧性酸性药芯焊丝的制备
采用焊丝生产行业内通用的制造工艺，按表2的配方制备成药芯焊丝。
表2
  药芯组分百分比   TiO<sub>2</sub>   SiO<sub>2</sub>   MgO   氟化物   铝镁合金   硅锰合金   金属镍   金属铁粉   合计
  实施例1   20   5   1   1   5   23   6   39   100
  实施例2   25   6   1.5   1.5   2   16   5   45   100
  实施例3   40   13   1.5   2   1.5   20   3   19   100
  实施例4   43   15   4   4   3   23   8   -   100
试验例1-4  本发明低氢高韧性酸性药芯焊丝性能测试
按行业常规方法测试实施例1-4制得的药芯焊丝的各项指标性能，结果见表3。
表3
  试件   屈服强度MPa   抗拉强度MPa   伸长率A(％)   扩散氢含量(甘油法)ml/100g   扩散氢含量(水银法)ml/100g Akv(J)-40℃
1# 541 624 26   1.36，1.181.34，1.56 6.7   72，70，7256，68
2# 522 599 27.4 - -   68，80，7066，102
  3#   465   538   25.0   -   -   164，140，120
  4#   535   637   25.5   -   -   48，56，56，42，48

Claims (3)

1. 一种低氢高韧性酸性药芯焊丝，由SPCC-SD钢带所做的外皮和药芯构成，其特征在于：药芯的组分是25-40％TiO2，2-13％SiO2，1-4％MgO，1-4％氟化物，16-23％硅锰合金，1-3％铝镁合金，3-8％金属镍和19-45％金属铁粉。
2. 根据权利要求1所述的低氢高韧性酸性药芯焊丝，其特征在于：药芯的组分是25-40％TiO2，3-8％SiO2，1-2％MgO，1-3％氟化物，16-20％硅锰合金，1-3％铝镁合金，3-8％金属镍，19-45％金属铁粉。
3. 根据权利要求2所述的低氢高韧性酸性药芯焊丝，其特征在于：药芯的组分是25％TiO2，6％SiO2，1.5％MgO，1.5％氟化物，16％硅锰合金，2％铝镁合金，5％金属镍，43％金属铁粉。
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Assignor: Tianjin Bridge Welding Materials Group Co., Ltd.

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