CN103949795A - 一种用于制作无缝自保护焊丝的药芯粉 - Google Patents

一种用于制作无缝自保护焊丝的药芯粉 Download PDF

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Abstract

一种用于制作无缝自保护焊丝的药芯粉，无缝自保护焊丝的外皮采用低碳钢带，低碳钢带在线同步添加药芯粉，100份药芯粉中：氟钡锂35~50份、氟化镁3~5份、氟化钠0~4份、氟化钙1~3份、铁红4~12份、氟化稀土1~3份、金属锰4~8份、铝镁合金10~18份、金属镍6~10份、金属锆0.5~2份、其余铁粉，按常规方式将各物质混合搅拌均匀既得药芯粉，经轧辊成型将低碳钢带卷曲为线状有缝圆筒并包裹药芯粉，高频感应或是接触焊接将线状有缝圆筒制作成半成品无缝自保护焊丝，半成品无缝自保护焊丝再经退火、减径后镀铜被制作出无缝自保护焊丝，防止药芯粉吸潮，外皮可以镀铜，提高无缝自保护焊丝的抗生锈能力。

Description

一种用于制作无缝自保护焊丝的药芯粉
技术领域
     本发明属于焊接材料技术领域，特别涉及到一种用于制作无缝自保护焊丝的药芯粉。
背景技术
现在市场多使用有缝自保护药芯焊丝，该焊丝为了达到自保护效果，在药芯粉中含有大量的造气剂和造渣剂，该造气剂和造渣剂以矿物质粉为主。
众所周知，矿物质粉存在易吸潮问题，这样就必然导致以矿物质粉为主的有缝自保护药芯焊丝存在易吸潮、易生锈等问题，因此有缝自保护药芯焊丝多采用真空包装的方法来防止矿物质粉的吸潮和生锈问题。
但在野外施工时，拆封的有缝自保护药芯焊丝很容易吸潮生锈，导致焊缝金属中扩散氢含量增加，裂纹倾向增加；同时吸潮后的有缝自保护药芯焊丝在施焊时对气孔敏感性增加，最终导致焊接质量和焊接接头的力学性能下降。
此外，采用真空包装的有缝自保护药芯焊丝，在运输过程中真空袋因野外道路颠簸或焊丝盘之间的相互摩擦而损坏也是在所难免的。
综上，有缝自保护药芯焊丝的有缝结构特点及药粉易吸潮的固有缺点，决定了有缝自保护药芯焊丝存在易吸潮、易生锈等不可避免的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了提供一种用于制作无缝自保护焊丝的药芯粉，装有该药芯粉的无缝自保护焊丝解决了有缝自保护焊丝易吸潮、易生锈等问题，因其外皮是无缝结构可以防止其内部的药芯粉吸潮，同时还可以实现其外皮的镀铜处理，提高无缝自保护焊丝的抗生锈能力，广泛用于X80管线钢、长输管道、储油罐、桥梁、海洋平台、高层钢结构建筑等场合。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于制作无缝自保护焊丝的药芯粉，无缝自保护焊丝的外皮采用低碳钢带，低碳钢带在线同步添加药芯粉，所述药芯粉含有氟钡锂LiBaF3、氟化镁MgF2、氟化钠NaF、氟化钙CaF2、铁红Fe2O3 、氟化稀土ReF、金属锰Mn、铝镁合金Al-Mg、金属镍Ni、金属锆Zr以及铁粉Fe，按常规方式将各物质混合搅拌均匀既得所述药芯粉，经轧辊成型将低碳钢带卷曲为线状有缝圆筒并包裹所述药芯粉，高频感应或是接触焊接将所述线状有缝圆筒制作成半成品无缝自保护焊丝，所述半成品无缝自保护焊丝再经退火、减径后镀铜被制作出无缝自保护焊丝；本发明的特征是：
在100份的所述药芯粉中：
氟钡锂LiBaF3占35~50份，氟化镁MgF2占3~5份，氟化钠NaF占0~4份，氟化钙CaF2占1~3份，铁红Fe2O3占4~12份，氟化稀土ReF占1~3份，金属锰Mn占4~8份，铝镁合金Al-Mg占10~18份，金属镍Ni占6~10份，金属锆Zr占0.5~2份，其余为铁粉Fe；
所述药芯粉在无缝自保护焊丝中的填充率控制在18~24%。
    由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：
1、本发明的药芯粉在填充率控制下制作出的无缝自保护焊丝，不仅具有电弧稳定、电弧吹力大、熔化速度快、飞溅小、脱渣容易等优点，而且能适用于全位置焊接。
2、焊缝金属的力学性能稳定，符合GB/T 17493-2008 《低合金钢药芯焊丝》标准中E551T8-Ni2的要求，同时满足AWS A5.29 /A5.29M-2005 《Specification for Low-Alloy Steel Electrodes for Flux Cored Arc Welding》中E81T8-Ni2J H8要求，可用于X80管线钢全位置焊接。
3、本发明无缝自保护焊丝的抗吸潮、抗生锈能力强，成品不需要真空包装，运输储存非常便利。
具体实施方式
氟钡锂LiBaF3、氟化镁MgF2、氟化钠、氟化钙CaF2均属于金属氟化物类，氟钡锂LiBaF3作为主要的造气和造渣剂，因为氟钡锂LiBaF3的熔点较低约为900℃，远低于氟化钡的熔点1353℃和氟化钙的熔点1403℃。焊接过程中在电弧热的作用下氟钡锂LiBaF3更容易被气化，形成保护气囊保护熔池和熔滴，阻止空气中的氧氮对熔池和熔滴产生侵害。氟钡锂LiBaF3相比于氟化钡或氟化钙可以实现更短的电弧控制，更有利于全位置焊接和减少空气对熔池和熔滴的侵害，同时氟钡锂LiBaF3在电弧热作用下更容易电离出锂离子，电离出的锂离子可以起到稳弧的作用，而氟钡锂LiBaF3在焊接过程中分解产生的氟化钡也可以起到造气和造渣的作用。因此选用氟钡锂LiBaF3作为主要的造气和造渣剂相比于传统的氟化钡或氟化钙可以实现一举多得的益处。
以下均按100份所述药芯粉为计量标准：
上述金属氟化物的总含量少于40份时，其造气、造渣不充分且产生的熔渣少、容易产生气孔；上述金属氟化物的总含量大于60份时，容易淌渣且焊缝中过渡的合金元素相对含量偏低，焊缝金属的强度较低。
铁红Fe2O3可以调节铁水的粘度，铁红Fe2O3加入量低于4份时其铁水流动性不足，不利于熔池的铺展和浸润；铁红Fe2O3加入量高于12份时铁水太稀，全位置焊接时容易淌渣。焊接材料使用铁红而不使用赤铁矿。
铝镁合金Al-Mg主要用于脱氧，当铝镁合金加入量低于10份时其脱氧不足容易产生气孔，当铝镁合金加入量高于18份时其焊缝中过渡的残留铝含量过高，导致焊缝金属中容易形成粗大的铁素体和形成氧化铝夹杂，最终影响焊缝的力学性能，尤其是低温冲击韧性。
氟化稀土ReF主要用于净化熔池，提高焊缝金属的低温韧性。
利用金属锆Zr的细晶强化作用可以提高焊缝金属的强度和韧性，达到强韧匹配之作用。
金属锰Mn在脱氧的同时可以提高焊缝金属的抗拉强度和韧性，含量过低焊缝金属强度过低，含量过高导致焊缝金属强度过高但韧性下降。
金属镍在于提高焊缝金属的低温冲击韧性。
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。
实施例1：氟钡锂50份，氟化镁5份，氟化钙3份，铁红Fe2O3 4份，氟化稀土3份，金属锰7份，铝镁合金18份，金属镍6份，金属锆0.5份，余量铁粉。填充率控制在18~24%，焊丝直径能达2.0mm。
实施例2：氟钡锂35份，氟化镁3份，氟化钠1份，氟化钙1份，铁红Fe2O3 6份，氟化稀土1份，金属锰8份，铝镁合金16份，金属镍10份，金属锆1.0份，余量铁粉。填充率控制在18~24%，焊丝直径能达2.0mm。
实施例3：氟钡锂49份，氟化镁5份，氟化钠4份，氟化钙2份，铁红Fe2O3 12份，氟化稀土2份，金属锰4份，铝镁合金10份，金属镍8份，金属锆2份，余量铁粉。填充率控制在18~24%，焊丝直径能达2.0mm。
填充率=【单位长度内所含所述药芯粉的重量】/【单位长度内无缝自保护焊丝的总重】，无缝自保护焊丝=【所述药芯粉+外皮+镀铜层】，填充率是一个范围值，在该范围值内均符合本发明的要求。
按常规方式将上述实施例中各物质混合搅拌均匀既得所述药芯粉，经轧辊成型将低碳钢带卷曲为线状有缝圆筒并包裹所述药芯粉，高频感应或是接触焊接将所述线状有缝圆筒制作成半成品无缝自保护焊丝，所述半成品无缝自保护焊丝再经退火、减径后镀铜被制作出无缝自保护焊丝，无缝自保护焊丝的最小直径能达到2.0mm。
对低碳钢带的性能要求见下表。
性能 显微硬度（HV） 抗拉强度（MPa） 伸长率（%）
保证值 188 340 44
 
本发明上述实施例制作的无缝自保护焊丝其熔敷金属的力学性能见下表。
 
根据上表数据和相关实验表明：
1、具有优良的抗风能力，能在8 m/s 的风速条件下实施焊接。
2、不需要外加保护气体，节省气体成本，可以在气体无法输送的高空、野外等场合施焊。
3、焊接工艺性能好，电弧稳定，吹力大，自保护效果好，焊缝成型美观，脱渣容易。
4、焊接电流大、熔敷效率高。
5、抗锈能力强。
6、本发明建议采用全自动焊，故而可以有效缩短施工周期。

Claims (4)

1.一种用于制作无缝自保护焊丝的药芯粉，无缝自保护焊丝的外皮采用低碳钢带，低碳钢带在线同步添加药芯粉，所述药芯粉含有氟钡锂LiBaF3、氟化镁MgF2、氟化钠NaF、氟化钙CaF2、铁红Fe2O3 、氟化稀土ReF、金属锰Mn、铝镁合金Al-Mg、金属镍Ni、金属锆Zr以及铁粉Fe，按常规方式将各物质混合搅拌均匀既得所述药芯粉，经轧辊成型将低碳钢带卷曲为线状有缝圆筒并包裹所述药芯粉，高频感应或是接触焊接将所述线状有缝圆筒制作成半成品无缝自保护焊丝，所述半成品无缝自保护焊丝再经退火、减径后镀铜被制作出无缝自保护焊丝；其特征是：
在100份的所述药芯粉中：
氟钡锂LiBaF3占35~50份，氟化镁MgF2占3~5份，氟化钠NaF占0~4份，氟化钙CaF2占1~3份，铁红Fe2O3占4~12份，氟化稀土ReF占1~3份，金属锰Mn占4~8份，铝镁合金Al-Mg占10~18份，金属镍Ni占6~10份，金属锆Zr占0.5~2份，其余为铁粉Fe；
所述药芯粉在无缝自保护焊丝中的填充率控制在18~24%。
2.根据权利要求1所述一种用于制作无缝自保护焊丝的药芯粉，其特征是：在100份的所述药芯粉中：
氟钡锂50份，氟化镁5份，氟化钙3份，铁红4份，氟化稀土3份，金属锰7份，铝镁合金18份，金属镍6份，金属锆0.5份，余量铁粉。
3.根据权利要求1所述一种用于制作无缝自保护焊丝的药芯粉，其特征是：在100份的所述药芯粉中：
氟钡锂35份，氟化镁3份，氟化钠1份，氟化钙1份，铁红6份，氟化稀土1份，金属锰8份，铝镁合金16份，金属镍10份，金属锆1.0份，余量铁粉。
4.根据权利要求1所述一种用于制作无缝自保护焊丝的药芯粉，其特征是：在100份的所述药芯粉中：
氟钡锂49份，氟化镁5份，氟化钠4份，氟化钙2份，铁红12份，氟化稀土2份，金属锰4份，铝镁合金10份，金属镍8份，金属锆2份，余量铁粉。
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