CN103692114A - 一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，由碳钢钢带和金属粉芯组成，所述金属粉芯填装于碳钢钢带内，其特征在于，所述金属粉芯各组分重量百分比为：金属8～15%,金属铬2～6%,硅铁3～9%,钛铁1～5%,镍粉0.2～0.7%,镁粉2～5%,氟化钠1～4%,碱面1～5%,铁粉及不可避免的杂质余量。本发明的有益效果是：本发明的金属粉芯药芯焊丝具有良好的力学性能和焊接操作工艺性能，可实现全位置焊接，易于实现自动化，提高效率。焊接时，电弧吹力大，电弧集中且稳定性好，在管道根焊时易于实现单面焊双面成形，同时焊缝成形美观。熔敷金属扩散氢含量低，具有良好的抗裂性及抗气孔性，强度及塑韧性优秀。

Description

一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝
技术领域
本发明涉及材料科学工程应用领域，尤其是涉及一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝。
背景技术
随着我国对能源需求的不断提高，管道建设进入高速发展阶段，管道工程建设的任务非常紧迫，一批具有国际先进管道输送技术的油气管线相继建成和正在建设中。焊接技术是油气管道施工的关键环节，管口焊接对管道的施工效率和运营安全起着决定性的作用。为获得高质量的焊接接头，部分管线建设中要求焊接必须选用低氢焊材，并且要求具有良好的全位置操作性，以保证良好的抗裂性及优秀的焊接接头力学性能。
传统纤维素焊条存在焊缝金属扩散氢含量较高，抗裂性较差，力学性能无法保证，并且不易实现自动化，生产效率低。使用实心焊丝，若要实现单面焊双面成形操作难度较大，在根部间隙较小时不易吹透焊件，易产生凹陷、夹渣和未融合等缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服现有产品的不足，提供一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝。为实现上述的发明目的，在保证良好的低温冲击韧性的同时，提高焊接过程中电弧的穿透力并调整熔滴过渡方式，使之在管道根焊时具备良好的焊接操作性能，并取得良好的双面成形效果。本发明采取的技术方案如下：
一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，由碳钢钢带和金属粉芯组成，所述金属粉芯填装于碳钢钢带内，金属粉芯各组分重量百分比为：
所述碳钢钢带采用厚度0.9mm，宽度12.5mm的SPCC冷轧钢带，
所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝填充比为12～17%。
在焊接时的保护气体由体积含量为80%的Ar2和20%的CO2组成。
所述一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，可应用于管道根焊。
本发明所述一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝中，金属粉芯各组分实现功能分别为：
金属锰为主要脱氧剂，降低熔敷金属的含氧量，并向焊缝中过渡Mn元素，使焊缝形成奥氏体组织，确保焊缝具有一定的抗拉强度，并可以起到很强的脱硫作用，增加焊缝的抗裂性，提高低温冲击韧性，同时具有调节铁水流动性功能。金属锰含量过低容易脱氧不足焊缝表面出现压坑、气孔缺陷，含量过高易出现强度太高，低温冲击韧性下降，铁水流动性差。根据脱氧效果及工艺性能将金属锰含量设定为8～15%。
硅铁为重要脱氧剂，向焊缝过渡Si元素，保证焊缝良好的力学性能，调节铁水流动性，但含量不可控制太高，否则会恶化焊缝金属的纯净度，裂纹敏感性提高，因此将硅铁含量设定在3～9%。
钛铁主要作用为脱氧剂，可以改善低温冲击韧性，但含量过高会导致电弧稳定性降低，因此将钛铁设定在1～5%。
镍粉是焊缝中重要的合金元素，可以降低焊缝的低温转变温度，提高低温冲击韧性，设定含量在0.2～0.7%。
镁粉是强脱氧剂，同时可以降低熔滴的熔点，改善熔滴过渡方式及电弧稳定性，提高电弧穿透力，含量过高会形成较多熔渣影响焊缝表面质量，因此设定在2～5%。
氟化钠作为去氢剂，在熔池金属中发生脱氢反应生成不溶于金属的HF将H带走，降低熔敷金属中的扩散氢含量。含量过高导致电弧不稳定。
碱面中含有低电离电位的钠离子，有利于提高电弧稳定性，同时有利于提高电弧吹力。
本发明所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝采用常规药芯焊丝生产工艺制造，具体生产工艺为：
（1）对所述金属粉芯各组分所需物质按比例进行配粉
（2）配粉完成后对配粉物质进行烘干
（3）烘干完成后对该物质进行混合搅拌
（4）将碳钢钢带扎成U形
（5）将步骤（3）所得混合物添加到步骤（4）所得碳钢U形槽内
（6）闭合成型
（7）拉制成品
本发明的有益效果是：本发明的金属粉芯药芯焊丝具有良好的力学性能和焊接操作工艺性能，可实现全位置焊接，易于实现自动化，提高效率。焊接时，电弧吹力大，电弧集中且稳定性好，在管道根焊时易于实现单面焊双面成形，同时焊缝成形美观。熔敷金属扩散氢含量低，具有良好的抗裂性及抗气孔性，强度及塑韧性优秀。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例对本发明做进一步阐述，但不限定本发明的保护范围。对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：
实施例1
一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，由碳钢钢带和金属粉芯组成，所述金属粉芯填装于碳钢钢带内，金属粉芯各组分重量百分比为：
Figure BDA0000436531390000031
所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝中的碳钢钢带采用厚度0.9mm，宽度12.5mm的SPCC冷轧钢带进行轧制。
所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝填充比为17%。
所述一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，可应用于管道根焊。
实施例1所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝采用常规药芯焊丝生产工艺制造，具体生产工艺为：
（1）对所述金属粉芯各组分所需物质按比例进行配粉
（2）配粉完成后对配粉物质进行烘干
（3）烘干完成后对该物质进行混合搅拌
（4）将碳钢钢带扎成U形
（5）将步骤（3）所得混合物添加到步骤（4）所得的碳钢U形槽内
（6）闭合成型
（7）拉制成品
实施例1所述药芯焊丝在焊接时的保护气体由体积含量为80%的Ar2和20%的CO2组成，使用电流260A，使用电压28V。
金属粉芯药芯焊丝熔敷金属成分检测，其重量百分比为：碳0.028%、锰1.68%、硅0.71%、硫0.008%、磷0.0013%、镍0.041%，余量为铁。
金属粉芯药芯焊丝熔敷金属力学性能：
Figure BDA0000436531390000041
金属粉芯药芯焊丝熔敷金属扩散氢含量：2.8ml/100g。
以上所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，符合本发明所述药芯焊丝的比例范围，且可以达到所述药芯焊丝的作用效果。
实施例2
一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，由碳钢钢带和金属粉芯组成，所述金属粉芯填装于碳钢钢带内，金属粉芯各组分重量百分比为：
Figure BDA0000436531390000042
所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝中的碳钢钢带采用厚度0.9mm，宽度12.5mm的SPCC冷轧钢带进行轧制。
所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝填充比为12%。
所述一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，可应用于管道根焊。
实施例2所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝采用常规药芯焊丝生产工艺制造，具体生产工艺为：
（1）对所述金属粉芯各组分所需物质按比例进行配粉
（2）配粉完成后对配粉物质进行烘干
（3）烘干完成后对该物质进行混合搅拌
（4）将碳钢钢带扎成U形
（5）将步骤（3）所得混合物添加到步骤（4）所得的碳钢U形槽内
（6）闭合成型
（7）拉制成品
实施例2所述药芯焊丝在焊接时的保护气体由体积含量为80%的Ar2和20%的CO2组成，使用电流260A，使用电压28V。
金属粉芯药芯焊丝熔敷金属成分检测，其重量百分比为：碳0.028%、锰1.38%、硅0.49%、硫0.008%、磷0.0012%、镍0.027%，余量为铁。
金属粉芯药芯焊丝熔敷金属力学性能：
Figure BDA0000436531390000051
金属粉芯药芯焊丝熔敷金属扩散氢含量：2.6ml/100g。
以上所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，符合本发明所述药芯焊丝的比例范围，且可以达到所述药芯焊丝的作用效果。
实施例3
一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，由碳钢钢带和金属粉芯组成，所述金属粉芯填装于碳钢钢带内，金属粉芯各组分重量百分比为：
Figure BDA0000436531390000052
所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝中的碳钢钢带采用厚度0.9mm，宽度12.5mm的SPCC冷轧钢带进行轧制。
所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝填充比为15%。
所述一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，可应用于管道根焊。
实施例3所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝采用常规药芯焊丝生产工艺制造，具体生产工艺为：
（1）对所述金属粉芯各组分所需物质按比例进行配粉
（2）配粉完成后对配粉物质进行烘干
（3）烘干完成后对该物质进行混合搅拌
（4）将碳钢钢带扎成U形
（5）将步骤（3）所得混合物添加到步骤（4）所得的碳钢U形槽内
（6）闭合成型
（7）拉制成品
实施例3所述药芯焊丝在焊接时的保护气体由体积含量为80%的Ar2和20%的CO2组成，使用电流260A，使用电压28V。
金属粉芯药芯焊丝熔敷金属成分检测，其重量百分比为：碳0.027%、锰1.42%、硅0.58%、硫0.007%、磷0.0010%、镍0.035%，余量为铁。
金属粉芯药芯焊丝熔敷金属力学性能：
Figure BDA0000436531390000061
金属粉芯药芯焊丝熔敷金属扩散氢含量：2.5ml/100g。
以上所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，符合本发明所述药芯焊丝的比例范围，且可以达到所述药芯焊丝的作用效果。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，由碳钢钢带和金属粉芯组成，所述金属粉芯填装于碳钢钢带内，其特征在于，所述金属粉芯各组分重量百分比为：
Figure FDA0000436531380000011
2.根据权利要求1所述一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，其特征在于，所述碳钢钢带采用厚度0.9mm，宽度12.5mm的SPCC冷轧钢带。
3.根据权利要求1所述一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，其特征在于，所述全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝填充比为12～17%。
4.根据权利要求1所述一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，其特征在于，在焊接时的保护气体由体积含量为80%的Ar2和20%的CO2组成。
5.根据权利要求1所述一种全位置焊接用超低氢高韧性金属粉芯药芯焊丝，其特征在于，可应用于管道根焊。
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