CN103551758B - 一种核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝，采用钢带包裹药粉混合而成，所述药粉组成成分以重量百分比计为：电解锰1-8%、微碳铬铁0.5-5%、锰硅合金7-18%、钼铁2-10%、镍4-10%、钾长石0.1-2%、余量为铁粉；所述钢带组成成分以重量百分比计为：碳0.01-0.1%、锰 0.1-0.4%、硅0.01-0.03%、硫0.005-0.015%、磷 0.005-0.015%、余量为铁。本发明焊丝具有良好的工艺和理化性能，焊丝合金系统设计合理，焊丝综合成本低，焊丝焊后几乎无渣。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊丝，特别涉及一种核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝。
背景技术
药芯焊丝是目前性价比最好的高效、低成本、自动化焊材。可用于自动焊和半自动焊，多用在核电工程、造船、机械、化工产业；药芯焊丝可用于手工半自动焊、全自动角焊、强迫成型全自动立焊；流水线作业的机器人焊接；大型工程机械，高速的全自动平焊和平角焊。 金属粉型药芯焊丝被评为“代替实心焊丝的焊接材料”，因为它既有渣量少的实心焊丝的长处，又兼备高熔敷速度、低飞溅性等熔渣型药芯焊丝的优点，焊后几乎无渣，很好的降低了焊工的劳动强度和提高了焊接效率。
随着核电工程焊材国产化的需要，以及其应用工况的严苛，开发焊接工艺和理化性能良好金属粉型药芯焊丝已迫在眉睫。
发明内容
针对上述不足之处，本发明的目的之一就在于提供一种核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝，该核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝具有良好的工艺和理化性能，焊丝合金系统设计合理，焊丝综合成本低。
技术方案是：一种核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝，采用钢带包裹药粉混合而成，所述药粉组成成分以重量百分比计为：
电解锰 1-8%
微碳铬铁 0.5-5%
锰硅合金 7-18%
钼铁 2-10%
镍 4-10%
钾长石 0.1-2%
余量为铁粉；
所述钢带组成成分以重量百分比计为：
碳 0.01-0.1%
锰 0.1-0.4%
硅 0.01-0.03%
硫 0.005-0.015%
磷 0.005-0.015%
余量为铁。
作为优选，所述药粉占焊丝的重量百分比为12%-18%。
作为优选，所述钢带厚度为1.0-1.6mm。
作为优选，所述药粉组成成分以重量百分比计为：
电解锰 6%、微碳铬铁 2%、锰硅合金 13.5%、钼铁4%、镍 8%、钾长石 0.5%、余量为铁粉。
作为优选，所述药粉成分重量组成为：
电解锰 6%、微碳铬铁2%、锰硅合金15.5%、钼铁 4%、镍 6%、钾长石 0.5%、余量为铁粉。
作为优选，所述药粉组成成分以重量百分比计为：电解锰 6%、微碳铬铁 2%、锰硅合金 13.5%、钼铁 5%、镍 8%、钾长石 0.5%、余量为铁粉。
作为优选，该焊丝为气保焊丝，所述气体采用Ar与CO2，体积比为80%：20%。
作为优选，该焊丝熔敷金属扩散氢含量小于4ml/100g。
本发明发明原理：
金属锰：锰是重要的脱氧剂，同时也是焊缝金属重要的合金剂。对焊缝金属的强度和韧性有重要影响。锰可以降低奥氏体向铁素体转变温度，促进AF（针壮铁素体）形成。锰含量增加可以提高焊缝的低温冲击韧性，但太高时则相反。多次试验确定Mn含量约（1-8%）时性能较佳。
锰硅合金：锰、硅都是重要的脱氧剂，同时Mn与Si的比值控制在3-8。锰还能与硫形成MnS，降低焊缝的杂质含量。采用硅锰联合脱氧，多次试验确定其含量在（7-18%）左右时性能较好。
钼铁：钼能显著提高焊缝金属强度，但过高会影响焊缝金属韧性。为了控制过渡到焊缝金属的钼含量，钼铁控制在（2-10%）。
镍：镍作为孕育剂，细化晶粒、减小偏析、促进针状铁素体的形成，从而提高铁素体的韧性。镍还增加位错能，促进低温时螺旋位错交滑移，增加裂纹扩展消耗功，也使韧性提高。控制在（4-10%）。
钾长石：钾长石是钾、钙等碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物，在焊接过程中能起造渣、稳定电弧、改善熔渣流动性的作用。钾长石控制在（0.1-2%）。
铁粉：提高焊接效率和提供少量的氧用于稳弧。为了保证高的熔敷效率，铁粉控制在（50%-70%）。
本发明有益效果：
用本发明焊丝焊接后熔敷金属：抗拉强580-700Mpa、屈服强度≥450Mpa、延伸率≥20%、0℃冲击≥80J，-20℃冲击达≥40J，熔敷金属扩散氢含量≤4ml/100g。有效地提高了焊缝整体性能，解决了焊缝金属低温韧性不足的问题。焊接后几乎无渣。并且焊接工艺性能良好，电弧稳定、飞溅小、焊缝成型美观，采用短路过渡可以实现立向下焊接。
本发明焊丝生产工艺简单、合金系统设计合理，焊丝综合成本低。
本发明有一定比例的造渣剂和稳弧剂，从而保证电弧稳定燃烧，飞溅小、焊缝成型。
本发明含有适量的脱氧剂和合金剂，从而保证焊缝金属力学性能，具有良好的塑性和韧性。
本发明含有大量的铁粉，提高熔敷效率和保证焊接工艺性能。
本发明焊丝焊后几乎无渣。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
选用14mm*0.9mm的钢带，其化学成分0.01-0.1%的碳、0.1-0.4%的锰、0.01-0.03%的硅、0.005-0.015%的硫、0.005-0.015%的磷，余量的铁，药粉组成按重量百分数计，药粉占焊丝重量的14.5%，其中的药粉组成质量百分比为6%的电解锰、2%的微碳铬铁、13.5%的锰硅合金、4%的钼铁、8%的镍、0.5%的钾长石、其余为铁粉。
焊接参数：I=250-260A、U=28-30V、气体流量20L/min、80%Ar+余量CO2，焊后热处理：615℃*1h 615℃*16h
熔敷金属化学成分 （%）
熔敷金属机械性能（混合气体）：
扩散氢含量：3.9ml/100g。
实施例2
选用14mm*0.9mm的钢带，其化学成分0.01-0.1%的碳、0.1-0.4%的锰、0.01-0.03%的硅、0.005-0.015%的硫、0.005-0.015%的磷，余量的铁，药粉组成按重量百分数计，药粉占焊丝重量的14.5%，其中的药粉组成质量百分比为6%的电解锰、2%的微碳铬铁、15.5%的锰硅合金、4%的钼铁、6%的镍、0.5%的钾长石、其余为铁粉。
焊接参数：I=250-260A、U=28-30V、气体流量20L/min、80%Ar+余量CO2，焊后热处理：615℃*1h 615℃*16h
熔敷金属化学成分 （%）
| 热处理 | C | Mn | Si | S | P | Ni | Mo |
| 615℃*1h | 0.035 | 1.77 | 0.40 | 0.007 | 0.010 | 0.92 | 0.45 |
| 615℃*16h | 0.042 | 1.79 | 0.41 | 0.007 | 0.009 | 0.91 | 0.48 |
熔敷金属机械性能（混合气体）：
扩散氢含量：3.5ml/100g。
实施例3
选用14mm*0.9mm的钢带，其化学成分0.01-0.1%的碳、0.1-0.4%的锰、0.01-0.03%的硅、0.005-0.015%的硫、0.005-0.015%的磷，余量的铁，药粉组成按重量百分数计，药粉占焊丝重量的14.5%，其中的药粉组成质量百分比为6%的电解锰、2%的微碳铬铁、13.5%的锰硅合金、5%的钼铁、8%的镍、0.5%的钾长石、其余为铁粉。
焊接参数：I=250-260A、U=28-30V、气体流量20L/min、80%Ar+余量CO2，焊后热处理：615℃*1h 615℃*16h
熔敷金属化学成分 （%）
| 热处理 | C | Mn | Si | S | P | Ni | Mo |
| 615℃*1h | 0.038 | 1.75 | 0.37 | 0.007 | 0.011 | 1.05 | 0.50 |
| 615℃*16h | 0.041 | 1.75 | 0.33 | 0.007 | 0.012 | 1.02 | 0.48 |
熔敷金属机械性能（混合气体）：
扩散氢含量：3.8ml/100g
上述实施例1-3中的焊丝采用80%Ar+CO2气体保护。
Claims (8)
1.一种核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝，采用钢带包裹药粉混合而成，其特征在于：
所述药粉组成成分以重量百分比计为：
电解锰 1-8％
微碳铬铁 0.5-5％
锰硅合金 7-18％
钼铁 2-10％
镍 4-10％
钾长石 0.1-2％
余量为铁粉；
所述钢带组成成分以重量百分比计为：
碳 0.01-0.1％
锰 0.1-0.4％
硅 0.01-0.03％
硫 0.005-0.015％
磷 0.005-0.015％
余量为铁。
2.根据权利要求1所述的核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝，其特征在于：
所述药粉占焊丝的重量百分比为12％-18％。
3.根据权利要求1所述的核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝，其特征在于：所述钢带厚度为1.0-1.6mm。
4.根据权利要求1所述的核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝，其特征在于所述药粉组成成分以重量百分比计为：
电解锰6％、微碳铬铁2％、锰硅合金13.5％、钼铁4％、镍8％、钾长石0.5％、余量为铁粉。
5.根据权利要求1或2所述的核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝，其特征在于所述药粉成分重量组成为：
电解锰6％、微碳铬铁2％、锰硅合金15.5％、钼铁4％、镍6％、钾长石0.5％、余量为铁粉。
6.根据权利要求1所述的核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝，其特征在于所述药粉组成成分以重量百分比计为：电解锰6％、微碳铬铁2％、锰硅合金13.5％、钼铁5％、镍8％、钾长石0.5％、余量为铁粉。
7.根据权利要求1、2、3、4、或6任一权利要求所述的核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝，其特征在于：该焊丝熔敷金属扩散氢含量小于4ml/100g。
8.根据权利要求5所述的核电工程用高韧性金属粉型药芯焊丝，其特征在于：该焊丝熔敷金属扩散氢含量小于4ml/100g。
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