CN102528332B - 高强度耐低温TiO2系CO2气体保护低氢型药芯焊丝 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度耐低温TiO₂系CO₂气体保护低氢型药芯焊丝，焊丝的全质量TiO₂：4.5％-6.5％，Al₂O₃：0-0.6％，SiO₂：0-1％，ZrO₂：0-0.5％，MgO：0-0.4％，F：0-0.5％，C：0-0.15％，Si：0.2％-1.5％，Mn：1.0％-3.5％，Ni：0.5-3.5％，Mo：0.1-1.0％，Ti：0-0.4％，B：0-0.009％。制备其所用冷轧钢带中化学成分重量：C≤0.02％，P≤0.010％，S≤0.008％。熔敷金属抗拉强度可以达到760MPa以上，-60℃低温冲击达到47J以上，扩散氢小于4ml/100g(水银法)，其焊接作业性能良好，适合用于港口机械，海洋平台，桥梁等。

Description

高强度耐低温TiO2系CO2气体保护低氢型药芯焊丝

技术领域

本发明属于焊接材料领域，涉及保护气体焊接用药芯焊丝，尤其涉及一种高强度耐低温TiO₂系CO₂气体保护低氢型药芯焊丝。 

背景技术

随着深海石油、天然气的开采量的日益增加以及潜艇、航母等军用船舰的生产，如HY-100型高强度耐低温型特钢的使用会越来越广，从而，使得与之配套的低温钢药芯焊丝需求量会增加，但是现有技术条件下，酸性低温钢药芯焊丝在焊接80公斤级的高强度钢时，其低温冲击韧性和抗裂性均较差，无法保证低温钢的使用要求，而采用碱性低氢型的药芯焊丝焊接工艺性能较差，熔滴过渡形式为粗颗粒过渡，飞溅较大，电弧稳定性差。 

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种高强度耐低温TiO₂系CO₂气体保护低氢型药芯焊丝，该药芯焊丝为760MPa级低温钢用药芯焊丝，是酸性渣系，不仅烟尘量少、弧光柔和稳定、渣薄而易除、低温冲击韧性好、扩散氢含量低，而且效率高成 本低。 

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种高强度耐低温TiO₂系CO₂气体保护低氢型药芯焊丝，包括碳钢外皮和药芯，药芯的填充比为10～20％，所述药芯中各成分相对于焊丝的总质量的百分含量分别为： 

TiO₂：4.5～6.5％； 

Al₂O₃：0～0.6％； 

SiO₂：0～1％； 

ZrO₂：0～0.5％； 

MgO：0～0.4％； 

F：0～0.5％； 

C：0～0.15％； 

Si：0.2～1.5％； 

Mn：1.0～3.5％； 

Ni：0.5～3.5％； 

Mo：0.1～1.0％； 

Ti：0～0.4％； 

B：0～0.009％： 

作为本发明进一步的技术方案： 

所述低碳钢钢带中碳、磷、硫占钢带总重量的含量为：C≤0.02％，P≤0.010％，S≤0.008％；利用所述焊丝焊接时，采用纯度在99.9％以上的CO₂作为保护气体。 

本发明所述的CO₂气体保护用药芯焊丝，对其操作性能要求高，主要考虑电弧稳定性，焊道成型，焊接飞溅，为此要控 制熔滴过渡形式，使喷射过渡成为主要过渡形式，因此对熔滴的表面张力，熔渣的凝固温度，电弧的穿透力等等都要控制适度，同时，通过药芯过渡合金元素，保证焊缝的强度和低温冲击韧性。 

其理化分析如下： 

锰脱硫，脱氧，同时过渡合金元素，提高焊缝强度与韧性。 

硅的主用作用是通过硅锰联合脱氧，同时过渡合金元素，硅还可提高熔渣流动性，使得焊接波纹细腻。 

微量的Ti和B的可以联合作用，Ti保护B较少氧化，同时形成微小的氧化物，作为非均匀形核的质点，细化晶粒，B可以抑制粗大的先共析铁素体促进细小的针状铁素体形成，从而在提高焊缝强度的基础上不降低韧性。 

镍，钼可以大大提高焊缝低温冲击韧性及强度。 

TiO₂是主要的造渣剂，可以改善渣的覆盖性能和焊缝脱渣性，并使电弧集中、稳定、从而减少飞溅。 

SiO₂，Al₂O₃，ZrO₂是造渣剂，用于调整焊渣的熔点和粘度，改善焊缝成型。 

MgO可以调节熔渣的性能，使熔渣的粘度、熔点以及表面张力在合适的范围，以改善熔渣覆盖性以及脱渣性。 

本发明的有益效果是： 

①采用低碳和杂质元素含量较低的钢带制造药芯焊丝，钢带的C≤0.02％，P≤0.010％，S≤0.008％，可以提高焊缝金属的纯净度，提高抗热裂性。 

②使用较大比例的金红石、硅砂、锆砂等，使得焊接电弧稳定、飞溅少、脱渣性好、烟尘量少。 

③具有优良的低温冲击韧性和高强度，焊缝形成Ni-Ti-B合金系，控制焊缝组织中含有一定量的针状铁素体以细化晶粒，充分发挥固溶强化与细晶强化作用，使得焊缝获得高强度和优良的冲击韧性的匹配。 

④控制原料及制程的水分，具有较低的扩散氢含量与好的低温抗裂性。 

⑤熔敷金属抗拉强度可以达到760MPa以上，-60℃低温冲击达到47J以上，扩散氢小于4ml/100g(水银法)，其焊接作业性能良好，适合用于港口机械，海洋平台，桥梁等。 

具体实施方式

一种高强度耐低温TiO₂系CO₂气体保护低氢型药芯焊丝，它采用低P、S的低碳钢钢带为焊丝包裹皮，利用药芯过渡合金，使用通用的药芯焊丝制造生产工艺制作，填充比为10％-20％。 

选用冷轧钢带，并分别采用如表1所列的质量成分(占焊丝的wt％)配比的焊丝，焊丝线径为1.2mm，上述药芯焊丝制成后，采用直流反接，纯CO2气体保护，电压28V，电流250A，干伸长度18mm，移动速度250mm/min。利用上述焊丝所得焊缝机械性能及扩散氢(水银法)含量见表2。 

由此可见，利用本发明的焊丝得到的焊缝熔敷金属抗拉强度可以达到760MPa以上，-60℃低温冲击达到47J以上，扩散氢小于4ml/100g(水银法)， 

表1：焊丝的成分 

表2：焊缝机械性能及扩散氢(水银法)含量 

Claims (3)

1.一种高强度耐低温TiO₂系CO₂气体保护低氢型药芯焊丝，包括碳钢外皮和药芯，药芯的填充比为10～20％，其特征在于：所述药芯中各成分相对于焊丝的总质量的百分含量分别为：

TiO₂：4.5～6.5％；

Al₂O₃：0～0.6％；

SiO₂：0～1％；

ZrO₂：0～0.5％；

MgO：0～0.4％；

F：0～0.5％；

C：0～0.15％；

Si：0.2～1.5％；

Mn：1.0～3.5％；

Ni：0.5～3.5％；

Mo：0.1～1.0％；

Ti：0～0.4％；

B:0～0.009％；

且所述高强度耐低温TiO₂系CO₂气体保护低氢型药芯焊丝为760MPa级低温钢用药芯焊丝。

2.根据权利要求1所述的高强度耐低温TiO₂系CO₂气体保护低氢型药芯焊丝，其特征在于：所述碳钢外皮中碳、磷、硫占碳钢外皮总重量的含量为：C≦0.02％，P≦0.010％，S≦0.008％。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的高强度耐低温TiO₂系CO₂气体保护低氢型药芯焊丝，其特征在于：利用所述焊丝焊接时，采用纯度在99.9％以上的CO₂作为保护气体。