CN103084761B

CN103084761B - 一种水下湿法焊接用自保护药芯焊丝

Info

Publication number: CN103084761B
Application number: CN201310061500.1A
Authority: CN
Inventors: 郭宁; 刘多; 袁新; 冯吉才; 韩焱飞; 杨振林
Original assignee: Harbin Institute of Technology Weihai
Current assignee: Harbin Institute of Technology; Harbin Institute of Technology Weihai
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2033-02-27
Also published as: CN103084761A

Abstract

本发明提出了一种水下湿法焊接用自保护药芯焊丝，包括护皮和药芯两部分，其特征在于护皮由低碳钢钢带卷成，低碳钢钢带的化学成分（wt%）为：C:0.03-0.08%，Mn：0.03%，S≤0.02%，P≤0.02%，药芯由氧化物、氟化物、碳酸盐、锰粉、镍粉、铝粉和铁粉组成，各组成成份的质量百分比为：氧化物50%~63%，氟化物5%~10%，碳酸盐 5%~10%，锰粉3%~8%，镍粉0%~5%，铝粉0%~4%，铁粉 10%~30%，本发明水下湿法焊接用自保护药芯焊丝不仅具有优良的力学性能，并且在水下焊接时起弧容易，且电弧燃烧稳定，再引弧性好，获得的焊缝形貌美观，且对接接头抗拉强度可达500MPa，可用于低碳低合金钢水下结构的焊接。

Description

一种水下湿法焊接用自保护药芯焊丝

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体地说是一种水下湿法焊接用自保护药芯焊丝。

背景技术

水下湿法焊接用自保护药芯焊丝是一种无需采用水下排水装置以及外部保护气体，直接在水下进行焊接的焊接材料，在欧美发达国家的应用已与水下焊条相当，并且具有方便、高效、优质等特点。尤其在焊割工作量大的场合，自保护药芯焊丝与手工焊条相比，因为无需频繁更换焊材，并且具有较高的熔敷效率，可以节约50%的成本。此外，自保护药芯焊丝可拓展应用于半自动以及全自动焊接技术中，并且可以调整药芯配方和成分，使得渣-气反应不仅能够改善焊缝形貌，且能够减少焊缝的氢氧聚集。但是，目前我国尚没有完全自主知识产权的水下湿法自保护药芯焊丝，全部依赖国外进口，受国外技术制约严重。

发明内容

本发明是根据我国水下湿法用自保护药芯焊丝的研究现状，提供一种工作稳定、优质的水下湿法焊接用自保护药芯焊丝，其抗拉强度大于500MPa，工艺性能能够满足海洋工程结构用低碳低合金钢水下焊接的要求。

本发明可以通过如下措施达到。

一种水下湿法焊接用自保护药芯焊丝，包括护皮和药芯两部分，其特征在于护皮由低碳钢钢带卷成，低碳钢钢带的化学成分（wt%）为：C: 0.03-0.08%，Mn：0.03%，S≤0.02%，P≤0.02%，药芯由氧化物、氟化物、碳酸盐、锰粉、镍粉、铝粉和铁粉组成，各组成成份的质量百分比为：氧化物50%~63%，氟化物 5%~10%，碳酸盐 5%~10%，锰粉3%~8%，镍粉0%~5%，铝粉0%~4%，铁粉 10%~30%。

其中氧化物为TiO₂、Fe₂O₃、MgO三者的组合，TiO₂、Fe₂O₃和MgO的质量百分比为TiO₂ 40%~65%、Fe₂O₃ 23%~50%、MgO 8%~16%。

其中氟化物为CaF₂与LiF两者的组合，CaF₂与LiF的质量百分比为CaF₂ 50%~100%、LiF 0~50%。

其中的碳酸盐为CaCO₃与MgCO₃的组合，CaCO₃与MgCO₃的质量百分比为CaCO₃ 50%~100%、MgCO₃ 0~50%。

本发明中药芯的填充率为25%-33%。

上述药粉的化学成分中，各组分的作用机制如下：

本发明中，氧化物是含量较多的药皮成分，它们主要是在焊接时起造渣，改善熔渣的熔点、粘度和表面张力，改善脱渣性的作用，本发明中氧化物的加入量为50%~63%。

本发明中，加入氟化物的作用主要是造气和造渣的作用。焊接过程中氟化物在电弧热作用下部分气化，形成气囊，降低水对电弧的影响。另外，氟化物还起到造渣的作用，并且能够调整熔渣粘度。除此之外，氟化物在焊接过程中产生的氟离子可以与氢离子很好的结合，可以非常有效地降低焊缝的氢含量，防止氢致裂纹的产生。氟化物的总加入量低于5%时，造气造渣量不足，易产生气孔和熔渣覆盖不全等缺陷，氟化物添加过多时，熔渣粘度变低，不利于全位置焊接，并且会降低电弧稳定性。所以氟化物的加入量为5%~10%。

本发明中，加入的碳酸盐主要起到造气作用，其加入量不能高于10%，否则在焊接过程中会产生较大的飞溅。所以碳酸盐的加入量为5%~10%。

本发明中，加入锰粉和镍粉可促进焊缝脱氧和合金化，改善焊缝冶金性能，加入量分别为3%~8%和0%~5%。

本发明中，加入的Al粉可以与氧反应，可以有效防止气孔的产生，同时起到改善电弧的作用。加入Al的过多会使焊缝中残余的Al含量增多，降低焊缝的韧性，太少则不能有效防止气孔的产生，加入量为0%~4%。

选用较低的碳含量和硫、磷含量的低碳钢钢带，能够降低焊缝产生缺陷的几率并提高焊接接头的冲击韧性。

本发明水下湿法焊接用自保护药芯焊丝不仅具有优良的力学性能，并且在水下焊接时起弧容易，且电弧燃烧稳定，再引弧性好，获得的焊缝形貌美观，且对接接头抗拉强度可达500MPa，可用于低碳低合金钢水下结构的焊接。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。

为了更好地体现本发明，下面举例进行说明，但并不是对本发明的限制。

按上述比例配制药粉，用铁粉平衡，调整药芯粉组成含量，如表1所示，制备6种不同药芯焊丝，药芯粉的粒度为80目。

本发明自保护药芯焊丝的制备方法如下：选择普通低碳钢钢带，化学成分如表2所示，钢带规格为：0.3mm×8mm。在普通药芯焊丝生产线上制备出截面为“O”型药芯焊丝，焊丝直径为Φ1.6mm，药芯的填充率为25%-33%。

本发明实施例所用焊接母材为14mm厚Q235钢板，所采用的焊接工艺参数如表3所示，本发明实施例焊接后熔敷金属的性能如表4所示。

表1 本发明水下湿法焊接用自保护药芯焊丝化学成分（wt%）。

表2 本发明钢带化学成分（wt%）。

表3 本发明实施例所用焊接工艺参数。

表4 本发明实施例焊接后熔敷金属力学性能。

上述焊接过程电弧稳定，脱渣性良好，气孔倾向性小，焊缝成形较好。

Claims

1.一种水下湿法焊接用自保护药芯焊丝，包括护皮和药芯两部分，其特征在于护皮由低碳钢钢带卷成，低碳钢钢带的化学成分（wt%）为：C: 0.03-0.08%，Mn：0.03%，S≤0.02%，P≤0.02%，药芯由氧化物、氟化物、碳酸盐、锰粉、镍粉、铝粉和铁粉组成，各组成成份的质量百分比为：氧化物50%~63%，氟化物 5%~10%，碳酸盐 5%~10%，锰粉3%~8%，镍粉0%~5%，铝粉0%~4%，铁粉 10%~30%,所述氧化物为TiO₂、Fe₂O₃、MgO三者的组合，TiO₂、Fe₂O₃和MgO的质量百分比为 TiO₂ 40%~65%、Fe₂O₃ 23%~50%、MgO 8%~16%，所述氟化物为CaF₂与LiF两者的组合，CaF₂与LiF的质量百分比为CaF₂ 50%~100%、LiF 0~50%，所述碳酸盐为CaCO₃与MgCO₃的组合，CaCO₃与MgCO₃的质量百分比为CaCO₃ 50%~100%、MgCO₃ 0~50%。