CN101234461A - 一种用于x80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝 - Google Patents

一种用于x80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝 Download PDF

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Abstract

一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝，焊丝药芯的配方是由碳酸盐类、氟化物、三氧化二铝(Al2O3)、铝镁合金、金属铁粉、金属锰合金、金属镍混合组成，其中碳酸盐类占30～40％，氟化物占22～35％，三氧化二铝(Al2O3)占4～5％，铝镁合金10～20％，金属铁粉占5～10％，金属锰合金占8～16％和金属镍占5～7％。本发明的优越性在于：自保护全位置高韧性药芯焊丝具有可以半自动焊，具有连续送丝，不用气体保护，抗风能力较强，生产效率高、综合成本低、焊接质量好、易于焊工操作等优点；具有优良的工艺操作性能和力学性能，电弧稳定，飞溅小，操作性好，成形美观。

Description

一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝
(一)技术领域：
本发明涉及一种焊丝，特别是一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝。
(二)背景技术：
目前，管线所用的钢材越来越向高强度、高韧性发展，因此人们迫切需要使用一种施工简便、力学性能好、效率高、工艺操作容易的焊材——自保护药芯焊丝。但是，目前国外仅有美国合伯特、林肯等少数焊材厂正在开发此类性能的焊接材料，并且也处在试验阶段，尚未拿出正式产品，国内也尚未开发出此类产品，因此在国内发明这样一种自保护全位置高韧性药芯焊丝是非常有必要的。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝，它可以使焊材的力学性能和工艺性能能满足焊接要求，并且可用于高强度管线用钢的焊接。
本发明的技术方案：一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝，其特征在于焊丝药芯的配方是由碳酸盐类、氟化物、三氧化二铝(Al2O3)、铝镁合金、金属铁粉、金属锰合金、金属镍混合组成，其中碳酸盐类占配方总重量的30～40％，氟化物占配方总重量的22～35％，三氧化二铝(Al2O3)占配方总重量的4～5％，铝镁合金占配方总重量的10～20％，金属铁粉占配方总重量的5～10％，金属锰合金占配方总重量的8～16％和金属镍占配方总重量的5～7％。
上述所说的一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝的组成部分中，所说的碳酸盐类是碳酸钙(CaCO3)。
上述所说的一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝的组成部分中，所说的氟化物是氟化钙(CaF2)、氟化钡(BaF2)和氟化铝(AlF3)中的两种以上组合。
上述所说的用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝的制作方法是采用普通SPCC-SD冷轧低碳钢钢带为原材料，采用药芯过渡合金方式，使用通用的药芯焊丝制造方法而成。
上述所说的一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝的使用特点是在管道上进行全位置下向焊接，焊接时分别经历平焊、立焊、仰焊等焊接位置，对于焊丝的操作性能要求极高，主要是要求在各位置保持电弧稳定，不淌熔渣、不流铁水、焊缝成形好、焊接飞溅小、抗气孔能力强，为此，熔滴要呈喷射状过渡，电弧穿透力要大，焊接药芯的熔化温度、熔渣的凝固温度、表面张力均应适当。同时，适应通过药芯过渡合金元素，已保证焊缝的强度、韧性、塑性等。
本发明的配方理化分析：
在本发明中，碳酸盐类(CaCO3)是药芯的主要组成成分，其主要作用是稳弧、造渣和造气，其含量影响到自保护药芯焊丝的工艺性，如含量太低，如低于30％，不易形成短渣，对立向下焊接不利；如含量太高，如高于40％，则易产生焊接气孔。故在本发明中，碳酸盐类(CaCO3)含量在30-40％。
氟化物(CaF2、BaF2和AlF3)也是本发明药芯的主要成分，CaF2具有强烈稀渣作用，其含量太低如低于12％，则稀渣能力不足；如含量超过15％，自保护药芯焊丝电弧稳定性下降。在本发明中，CaF2的含量为12-15％；BaF2主要在焊接时可以支持很短的电弧，这有两个优点：一是在全位置焊接时，在某一给定焊接电流下降低了电弧能量和焊丝燃烧速度，使操作者可以更好地控制熔池，二是电弧电压低、电弧短，这样就减少了自保护药芯焊丝焊接时熔滴吸收的氮，在本发明中，BaF2含量为10-15％。氟化铝(AlF3)在本发明中，其主要作用是脱氢和脱氧，其含量在3-5％。
三氧化二铝(Al2O3)在本发明中，其主要作用是调节熔渣熔点和凝固温度，其含量在4-5％。
铝镁合金是自保护药芯焊丝中常用的一种物质，其中的铝、镁属于强脱氧剂和脱氮剂，如少于10％时，则易产生焊接气孔，如高于20％，则会使冲击韧性大幅度下降，其含量在10-20％。
金属铁粉主要用于调节工艺性，保证电弧稳定性，并可提高焊接效率，在本发明中含量为5-10％。
金属锰合金作为脱氧剂和合金剂使用，在本发明中其含量为8-16％。
金属镍有利于提高焊缝的力学性能，特别是可以改善低温韧性，在本发明中，为保证焊接性能，其含量在5-7％，含量过高则增加制造成本。
本发明的优越性在于：(1)自保护全位置高韧性药芯焊丝具有可以半自动焊，具有连续送丝，不用气体保护，抗风能力较强，生产效率高、综合成本低、焊接质量好、易于焊工操作等优点，使自保护药芯焊丝在管道所需焊材中占有相当大的使用份额；(2)具有优良的工艺操作性能和力学性能，电弧稳定，飞溅小，操作性好，成形美观。
(四)具体实施方式：
实施例1：一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝，它采用普通市售的SPCC-SD冷轧低碳钢钢带为原材料，采用药芯过渡合金方式，使用通用的药芯焊丝制造生产工艺制作本品，其中焊丝药芯的配方是由碳酸钙(CaCO3)35％、氟化钙(CaF2)12％、氟化钡(BaF2)15％、氟化铝(AlF3)3％、三氧化二铝(Al2O3)4％、铝镁合金13％、金属铁粉5％、金属锰合金8％、金属镍5％。
实施例2：一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝，它采用普通市售的SPCC-SD冷轧低碳钢钢带为原材料，采用药芯过渡合金方式，使用通用的药芯焊丝制造生产工艺制作本品，其中焊丝药芯的配方是由碳酸钙(CaCO3)31％、氟化钙(CaF2)15％、氟化钡(BaF2)10％、氟化铝(AlF3)4％、三氧化二铝(Al2O3)4％、铝镁合金13％、金属铁粉8％、金属锰合金10％、金属镍5％。
实施例3：一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝，它采用普通市售的SPCC-SD冷轧低碳钢钢带为原材料，采用药芯过渡合金方式，使用通用的药芯焊丝制造生产工艺制作本品，其中焊丝药芯的配方是由碳酸钙(CaCO3)32％、氟化钙(CaF2)12％、氟化钡(BaF2)10％、氟化铝(AlF3)5％、三氧化二铝(Al2O3)4％、铝镁合金10％、金属铁粉7％、金属锰合金14％、金属镍6％。
上述实施例总结为表1，实施例之力学性能见表2-4。
表1：
药芯成分(％)编号 CaCO3 CaF2 BaF2 AlF3 Al2O3 金属镍 铝镁合金 铁粉 金属锰 合计
实施例1   35   12   15     3   4   5 13     5     8   100
实施例2   31   15   10     4   4   5 13     8     10   100
实施例3   32   12   10     5   4   6 10     7     14   100
表2：实施例之熔敷金属力学性能
Figure A20071005668000061
表3：实施例之熔敷金属力学性能
Figure A20071005668000062
表4：实施例之熔敷金属力学性能
Figure A20071005668000063

Claims (4)

1. 一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝，其特征在于焊丝药芯的配方是由碳酸盐类、氟化物、三氧化二铝(Al2O3)、铝镁合金、金属铁粉、金属锰合金、金属镍混合组成，其中碳酸盐类占配方总重量的30～40％，氟化物占配方总重量的22～35％，三氧化二铝(Al2O3)占配方总重量的4～5％，铝镁合金占配方总重量的10～20％，金属铁粉占配方总重量的5～10％，金属锰合金占配方总重量的8～16％和金属镍占配方总重量的5～7％。
2. 根据权利要求1所说的一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝，其特征在于所说的碳酸盐类是碳酸钙(CaCO3)。
3. 根据权利要求1所说的一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝，其特征在于所说的氟化物是氟化钙(CaF2)、氟化钡(BaF2)和氟化铝(AlF3)中的两种以上组合。
4. 一种用于X80级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝，它采用普通市售的SPCC-SD冷轧低碳钢钢带为原材料，采用药芯过渡合金方式，使用通用的药芯焊丝制造生产工艺制作本品，其中焊丝药芯的配方是由碳酸钙(CaCO3)35％、氟化钙(CaF2)12％、氟化钡(BaF2)15％、氟化铝(AlF3)3％、三氧化二铝(Al2O3)4％、铝镁合金13％、金属铁粉5％、金属锰合金8％、金属镍5％混合组成。
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