CN103659043B - Co2气体保护高速平角焊用串联双丝型组合焊丝 - Google Patents

Co2气体保护高速平角焊用串联双丝型组合焊丝 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CO2气体保护高速平角焊用串联双丝型组合焊丝，其包括串联的先行极和后行极焊丝，先行极焊丝由第一钢带外皮和包裹其内的金属药芯粉末组成，金属药芯粉末重量占先行极焊丝总重量的10~30%，先行极焊丝熔敷速度高，焊接时渣量产生少，加入的少量氟化物使电弧更稳定；后行极焊丝由第二钢带外皮和包裹其内焊药粉末组成，焊药粉末重量占后行极焊丝总重量的10~30%，后行极焊丝可将熔敷金属的扩散氢含量降到5ml/100g以下，且Al和Mg在焊接时可减少由底漆燃烧释放的CO。在金属药芯粉末及焊药粉末中均添加有少量钛和硼能显著提高熔敷金属的冲击值。该组合焊丝在高于1.5m/min的焊接速度下焊接时不但焊接工艺性能优异，且可获得良好的耐漆性。<!--1-->

Description

CO2气体保护高速平角焊用串联双丝型组合焊丝
技术领域
本发明涉及一种二氧化碳气体保护焊用焊丝，尤其涉及一种CO2气体保护高速平角焊用串联双丝型组合焊丝，适用于船舶焊接，属于金属焊接材料领域。
背景技术
船舶焊接是船舶建造的主要工艺技术之一，为提高船舶的建造质量，当前世界各造船强国均大量采用先进高效的焊接技术，以提升船舶的焊接质量和建造速度。目前在船舶的纵骨与外板的焊接过程中，主要采用双串联高速平角CO2气体保护焊，这在一定程度上实现了船舶建造的自动化和高效化。当前双串联高速平角CO2气体保护焊所使用的焊丝，其先行极焊丝和后行极焊丝均为耐底漆的高速平角焊用的焊药型药芯焊丝，此焊药型药芯焊丝在低于1.2m/min的焊接速度下具有良好的耐漆性。但若要进一步提高焊接速度，则因受到焊药型药芯焊丝自身的限制得不到良好的耐漆性。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种CO2气体保护高速平角焊用串联双丝型组合焊丝，该组合焊丝在高于1.5m/min的焊接速度下进行焊接时不但焊接工艺性能优异，且能够获得良好的耐漆性。
本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种CO2气体保护高速平角焊用串联双丝型组合焊丝，包括串联的先行极焊丝和后行极焊丝。
所述先行极焊丝由第一钢带外皮和金属药芯粉末组成，所述金属药芯粉末包裹于所述第一钢带外皮内，所述金属药芯粉末重量占先行极焊丝总重量的10~30%；
以第一钢带外皮总重量百分比计，所述第一钢带外皮的组分及重量百分比为：C0.001~0.025%，Si0.001~0.030%，Mn0.01~0.35%，Al0.001~0.030%，P0.001~0.020%，S0.001~0.020%和余量Fe；
以金属药芯粉末总重量百分比计，所述金属药芯粉末的组分及重量百分比为：氟化物0.1~5.0%，C0.01~0.50%；Mn8~20%，Si2~8%；Zr0.01~2.0%；Ti0.1~5.0%；B0.010~0.10%和余量Fe；其中所述氟化物为K2SiF6、NaF、K3AlF6和Na3AlF6中的任一种或几种的任意比例的混合物；
所述后行极焊丝由第二钢带外皮和焊药粉末组成，所述焊药粉末包裹于所述第二钢带外皮内，所述焊药粉末重量占后行极焊丝总重量的10~30%；
以第二钢带外皮总重量百分比计，所述第二钢带外皮的组分及重量百分比为：C0.001~0.030%，Si0.001~0.030%，Mn0.01~0.30%，Al0.001~0.030%，P0.001~0.020%，S0.001~0.020%和余量Fe；
以焊药粉末总重量百分比计，所述焊药粉末的组分及重量百分比为：TiO210~30%，SiO21~10%，ZrO20.1~5.0%，Na2O0.1~5.0%，K2O0.1~5.0%，Al+Mg1~8%，Mn8~20%，Si0.5~5.0%，Ti0.1~5.0%，B0.01~0.10%和余量Fe。
进一步的技术方案是：
所述先行极焊丝的金属药芯粉末中，以金属药芯粉末总重量百分比计，所述金属药芯粉末的组分及重量百分比为：氟化物0.1~2.0%，C0.05~0.15%；Mn12~20%，Si4~8%；Zr0.01~0.5%；Ti0.1~3.0%；B0.01~0.10%和余量Fe；其中所述氟化物为K2SiF6、NaF、K3AlF6和Na3AlF6的任意比例的混合物；
所述后行极焊丝的焊药粉末中，以焊药粉末总重量百分比计，所述焊药粉末的组分及重量百分比为：TiO215~30%，SiO21~5%，ZrO20.1~2.0%，Na2O0.1~1.0%，K2O0.1~2.0%，Al+Mg1~5%，Mn8~20%，Si0.5~5.0%，Ti0.1~3.0%，B0.01~0.10%和余量Fe。
本发明中所述先行极中金属药芯粉末中各组分的主要作用如下所述：
氟化物（包括NaF、Na3AlF6、K3AlF6和K2SiF6）的主要作用为稳弧和脱氢。氟化物过少时，电弧不稳，脱氢作用不大；氟化物过多时，焊接烟尘量明显增大，电弧亦不稳，飞溅较多。
C的主要作用是提供适当的力学性能。碳含量过低时，强度不足；碳含量过高时，强度太高，冲击值不佳。
Mn的主要作用是脱氧、脱硫和向焊缝中过渡合金元素。锰含量过低时，则容易产生气孔，强度不足，锰含量过高时，强度太高，冲击值不佳，焊道变窄。
Si的主要作用是通过硅锰联合脱氧，这样脱氧效果更佳，同时过渡合金元素。硅含量过低时，则容易产生气孔，强度不足，焊道窄；硅含量过高时，强度太高，冲击值不佳，熔池太稀，成型不良。
Zr的主要作用是脱氧、脱氮，并且有一定的脱氢、脱硫之功能，此外还可细化晶粒提高冲击韧性。
Ti和B的主要作用是细化晶粒，提高熔敷金属的机械性能。
本发明中所述后行极中焊药粉末中各组分的主要作用如下所述：
氧化物（包括TiO2、SiO2、ZrO2、Na2O和K2O）的主要作用是造渣、稳弧，美化焊缝，提高脱渣性。氧化物过少时，焊接工艺性能较差，氧化物过多时，焊缝含氧量提高。
Al和Mg具有超强的脱氧能力。
Mn的主要作用是脱氧、脱硫和向焊缝中过渡合金元素。
Si的主用作用是通过硅锰联合脱氧，这样脱氧效果更佳，同时过渡合金元素。
Ti的主要作用是向焊缝中过渡合金元素。钛含量过低时，对提高冲击值的效果不大；钛含量过高时，则强度太高，甚至会产生马氏体组织，而使冲击值低落。
B的主要作用是向焊缝中过渡合金元素。硼含量过低时，对提高冲击值的效果不大；硼含量过高时，则会使龟裂敏感性提高。
本发明的有益技术效果为：该组合焊丝中先行极焊丝熔敷速度高，焊接时渣量产生很少，加入的少量氟化物使电弧更稳定；后行极焊丝则可将熔敷金属的扩散氢含量降到5ml/100g以下，添加了具有超强脱氧能力的Al和Mg，在焊接时可减少由底漆燃烧释放的CO。在先行极焊丝金属药芯粉末及后行极焊丝焊药粉末中均添加了少量的钛和硼，可使组织获得更高比例的针状铁素体，经由此钛、硼复合细化晶粒，更能提高冲击值。且该组合焊丝能在高于1.5m/min的焊接速度下焊接时不但焊接工艺性能优异，且可获得良好的耐漆性。
具体实施方式
为了更好的理解发明，下面通过实施例1~7来进一步说明，但本发明并不局限于下述实施例。
下述实施方式中均采用焊丝生产行业内通用制造工艺，按照表1所述组分制备第一钢带外皮，按照表2所述组分配制金属药芯粉末，按照表3所述组分制备第二钢带外皮，按照表4所述组分配制焊药粉末，并将所述金属药芯粉末包裹于所述第一钢带外皮中，将所述焊药粉末包裹于所述第二钢带外皮中。
表1先行极焊丝的第一钢带外皮组成（%）
表2先行极焊丝的金属药芯粉末的组成（%）
表3后行极焊丝的第二钢带外皮的组成（%）
表4后行极焊丝的焊药粉末的组成（%）
表5先行极焊丝的熔敷金属化学成分（%）
表6先行极焊丝的熔敷金属机械性能
注：所述冲击功在-20℃下测定。
表7后行极焊丝的熔敷金属化学成分（%）
表8后行极焊丝的熔敷金属机械性能及扩散氢含量
注：所述冲击功在-20℃下测定，所述扩散氢含量的测定采用水银法。
如表4至表8所述实验结果可知，本发明所述的CO2气体保护高速平角焊用串联双丝型组合焊丝，所获得的熔敷金属的机械性能均非常优良。
将先行极与后行极焊丝双极搭配后的作用性及焊道尺寸如表9所示，结果显示，该组合焊丝能够在高于1.5m/min的焊接速度下焊接时焊接工艺性能优异，且可获得十分优异的耐漆性。
表9先行极与后行极焊丝双极搭配后的作业性及焊道尺寸

Claims (2)

1.一种CO2气体保护高速平角焊用串联双丝型组合焊丝，包括串联的先行极焊丝和后行极焊丝，其特征在于：
所述先行极焊丝由第一钢带外皮和金属药芯粉末组成，所述金属药芯粉末包裹于所述第一钢带外皮内，所述金属药芯粉末重量占先行极焊丝总重量的10~30%；以第一钢带外皮总重量百分比计，所述第一钢带外皮的组分及重量百分比为：C0.001~0.025%，Si0.001~0.030%，Mn0.01~0.35%，Al0.001~0.030%，P0.001~0.020%，S0.001~0.020%和余量Fe；以金属药芯粉末总重量百分比计，所述金属药芯粉末的组分及重量百分比为：氟化物0.1~5.0%，C0.01~0.50%；Mn8~20%，Si2~8%；Zr0.01~2.0%；Ti0.1~5.0%；B0.010~0.10%和余量Fe；其中所述氟化物为K2SiF6、NaF、K3AlF6和Na3AlF6中的任一种或几种的任意比例的混合物；
所述后行极焊丝由第二钢带外皮和焊药粉末组成，所述焊药粉末包裹于所述第二钢带外皮内，所述焊药粉末重量占后行极焊丝总重量的10~30%；以第二钢带外皮总重量百分比计，所述第二钢带外皮的组分及重量百分比为：C0.001~0.030%，Si0.001~0.030%，Mn0.01~0.30%，Al0.001~0.030%，P0.001~0.020%，S0.001~0.020%和余量Fe；以焊药粉末总重量百分比计，所述焊药粉末的组分及重量百分比为：TiO210~30%，SiO21~10%，ZrO20.1~5.0%，Na2O0.1~5.0%，K2O0.1~5.0%，Al+Mg1~8%，Mn8~20%，Si0.5~5.0%，Ti0.1~5.0%，B0.01~0.10%和余量Fe。
2.根据权利要求1所述的CO2气体保护高速平角焊用串联双丝型组合焊丝，其特征在于：
所述先行极焊丝的金属药芯粉末中，以金属药芯粉末总重量百分比计，所述金属药芯粉末的组分及重量百分比为：氟化物0.1~2.0%，C0.05~0.15%；Mn12~20%，Si4~8%；Zr0.01~0.5%；Ti0.1~3.0%；B0.01~0.10%和余量Fe；其中所述氟化物为K2SiF6、NaF、K3AlF6和Na3AlF6的任意比例的混合物；
所述后行极焊丝的焊药粉末中，以焊药粉末总重量百分比计，所述焊药粉末的组分及重量百分比为：TiO215~30%，SiO21~5%，ZrO20.1~2.0%，Na2O0.1~1.0%，K2O0.1~2.0%，Al+Mg1~5%，Mn8~20%，Si0.5~5.0%，Ti0.1~3.0%，B0.01~0.10%和余量Fe。
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