CN105149812A - 合金焊丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种合金焊丝，包括合金外皮和药芯，其中，所述合金外皮为镍铬合金；所述药芯包括金红石、石英和/或冰晶石、氟化物、锆粉、钼粉、硅灰石，低碳锰、强氧化剂、稀土铌。本发明合金焊丝具有耐活泼性气体，耐苛性介质，耐还原性酸介质腐蚀的良好性能，又具有强度高，塑性好，可预防冷热裂纹和加工成型及可焊接的特点，因此，可广泛应用于石油化工、冶金、原子能、海洋开发、航空、航天等工业中，解决了一般不锈钢和其他金属，非金属材料无法解决的工程腐蚀问题。

Description

合金焊丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种焊丝，特别是涉及一种合金焊丝及其制备方法。
背景技术
目前我国石油化工、冶金、原子能、海洋开发、航空、航天等工业中，一般不锈钢和其他金属、非金属材料无法解决工程腐蚀问题，特别是在酸环境和氯化物介质中的点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和侵蚀等尚属工程难题。
低碳NiGrMoNb合金药芯焊丝，是一种对各种腐蚀介质都具有优良耐蚀性的低碳镍铬钼铌合金焊丝。由于碳含量低，熔敷金属即使在650-900℃高温保温50小时以后仍然不会有敏化倾向，并且能够满足应用于-196-450℃温度压力容器的焊接。但是，现有的合金焊丝为实芯焊丝，不能适用于各种不同的金属材料。
中国专利申请201110248183.5公开了“一种还原钛铁矿型药芯焊丝”，该项发明试图以较廉价的还原钛铁矿部分取代钛型药芯焊丝中的金红石，达到降低药芯焊丝生产成本的目的。还原钛铁矿是由TiO2含量较低的钛铁矿精矿粉(以下简称钛精矿粉)和焦炭粉或煤粉混合后在较高温度下烧结，经固相还原形成的不完全冶金反应产物，它只是将钛精矿粉中的Fe2O3大部分还原成Fe，却没有将钛精矿粉中的TiO2与还原产物Fe及其它杂质有效分离。因此还原钛铁矿中的TiO2含量仅为52-54%，大大低于金红石，杂质含量尤其是铁的氧化物的含量大大高于金红石。由于以上原因，以还原钛铁矿取代部分金红石所制成的药芯焊丝工艺性能和力学性能较差，其焊接熔覆金属的冲击吸收功Akv（-20℃)仅为50-80J左右，勉强达到≥47J的国家标准要求，尚不到普通市售金红石型药芯焊丝的一半。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种合金焊丝及其制备方法，用于解决现有技术中存在的诸多问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种合金焊丝，包括合金外皮和药芯，其中，
所述合金外皮为镍铬合金；
所述药芯包括以下质量份数的原料：金红石10-30份、石英和/或冰晶石1-4份、氟化物1-2份、锆粉1-3份、钼粉12-14份、硅灰石2-4份，低碳锰0.2-1份，强氧化剂0.3-1份，稀土铌1-6份。
优选的，所述镍铬合金为Ni（60-80）Gr（40-20）合金。
Ni（60-80）Gr（40-20）合金是指镍铬质量比为60-80：40-20的镍铬合金，可以从市场购买得到，也可以根据现有技术制备而得。
进一步优选的，所述镍铬合金的厚度0.3-0.6mm、宽度10-16mm。
优选的，所述金红石中TiO2含量不低于97%。
优选的，所述氟化物为氟化钠、氟化钾、氟硅酸钠和萤石中的至少一种。
优选的，所述强脱氧剂为铝粉、镁粉和铝镁合金粉中的至少一种。
优选地，所述焊丝中药芯填充系数为30-50％。
焊丝中提高药芯的填充系数并选用金属粉芯型配方后，焊丝飞溅降低，熔敷率高，大大提高了焊接效率，相比普通药芯焊丝熔覆率（85%）提高10%以上。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供所述合金焊丝的制备方法，包括：
（1）取各原料，分别称重后混合、充分搅拌，烘干，得配方药粉待用；
（2）合金外皮纵剪，然后轧U型槽，将步骤（1）所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。
优选的，所述步骤（1）烘干温度为700-880℃，烘干时间3-4.5h。
如上所述，本发明的合金焊丝及其制备方法，具有以下有益效果：
本发明所述合金焊丝采用金属粉芯型配方，原材料配方中调整氟化物等组合的比例，优化各种填充粉配比的最佳组合，以获取具有在各种腐蚀介质都具有优良耐蚀性的焊缝熔敷金属。
本发明合金焊丝具有耐活泼性气体，耐苛性介质，耐还原性酸介质腐蚀的良好性能，又具有强度高，塑性好，可预防冷热裂纹和加工成型及可焊接的特点，因此，可广泛应用于石油化工、冶金、原子能、海洋开发、航空、航天等工业中，解决了一般不锈钢和其他金属，非金属材料无法解决的工程腐蚀问题。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指绝对压力。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
（1）取金红石10Kg、石英1Kg、氟化钠2Kg、锆粉1Kg、钼粉13Kg、硅灰石2.2Kg，低碳锰0.4Kg，铝镁粉0.6Kg，稀土铌2.4Kg，混合、充分搅拌，880℃下烘干3h，得配方药粉待用；
（2）取厚度0.4mm、宽度14mm的Ni60Gr40合金板带，然后轧U型槽，将步骤（1）所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。焊丝药芯填充系数为34％。
实施例2
（1）取金红石18Kg、石英1Kg、冰晶石1.2Kg、氟硅酸钠1.5Kg、锆英砂1.5Kg、钼粉12Kg、硅灰石3.1Kg，低碳锰0.2Kg，铝粉0.1Kg、镁粉0.25Kg，稀土铌4Kg，混合、充分搅拌，750℃下烘干4.3h，得配方药粉待用；
（2）取厚度0.3mm、宽度10mm的Ni70Gr30合金板带，然后轧U型槽，将步骤（1）所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。焊丝药芯填充系数为42％。
实施例3
（1）取金红石23Kg、石英3Kg、冰晶石1Kg、氟化钾1Kg、氟硅酸钠0.6Kg、锆粉1Kg、钼粉12.2Kg、硅灰石2Kg，低碳锰0.2Kg，铝粉0.3Kg，稀土铌4Kg，混合、充分搅拌，700℃下烘干4.5h，得配方药粉待用；
（2）取厚度0.5mm、宽度15mm的Ni63Gr37合金板带，然后轧U型槽，将步骤（1）所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。焊丝药芯填充系数为50％。
实施例4
（1）取金红石28Kg、冰晶石4Kg、氟化钠2Kg、锆粉1.6Kg、钼粉14Kg、硅灰石2-4Kg，低碳锰0.8Kg，铝镁合金粉0.4Kg，稀土铌2.5Kg，混合、充分搅拌，880℃下烘干3h，得配方药粉待用；
（2）取厚度0.6mm、宽度16mm的Ni68Gr32合金板带，然后轧U型槽，将步骤（1）所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。焊丝药芯填充系数为50％。
实施例5
（1）取金红石10Kg、石英1Kg、氟化钠2Kg、锆粉1Kg、钼粉13Kg、硅灰石2.2Kg，低碳锰0.4Kg，铝镁粉0.6Kg，稀土铌2.4Kg，混合、充分搅拌，880℃下烘干3h，得配方药粉待用；
（2）取厚度0.4mm、宽度14mm的Ni74Gr26合金板带，然后轧U型槽，将步骤（1）所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。焊丝药芯填充系数为36％。
实施例6
（1）取金红石11Kg、石英1.1Kg、氟化钠1.9Kg、锆粉1Kg、钼粉13Kg、硅灰石2.5Kg，低碳锰0.6Kg，铝镁粉0.6Kg，稀土铌2.4Kg，混合、充分搅拌，820℃下烘干3h，得配方药粉待用；
（2）取厚度0.4mm、宽度14mm的Ni80Gr20合金板带，然后轧U型槽，将步骤（1）所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。焊丝药芯填充系数为41％。
以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法、组合物的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种合金焊丝，其特征在于，包括合金外皮和药芯，其中，
所述合金外皮为镍铬合金；
所述药芯包括以下质量份数的原料：金红石10-30份、石英和/或冰晶石1-4份、氟化物1-2份、锆粉1-3份、钼粉12-14份、硅灰石2-4份，低碳锰0.2-1份，强氧化剂0.3-1份，稀土铌1-6份。
2.如权利要求1所述合金焊丝，其特征在于，所述镍铬合金为Ni（60-80）Gr（40-20）合金。
3.如权利要求2所述合金焊丝，其特征在于，所述镍铬合金的厚度0.3-0.6mm、宽度10-16mm。
4.如权利要求1所述合金焊丝，其特征在于，所述金红石中TiO2含量不低于97%。
5.如权利要求1所述合金焊丝，其特征在于，所述氟化物为氟化钠、氟化钾、氟硅酸钠和萤石中的至少一种。
6.如权利要求1所述合金焊丝，其特征在于，所述强脱氧剂为铝粉、镁粉和铝镁合金粉中的至少一种。
7.如权利要求1所述合金焊丝，其特征在于，所述焊丝中药芯填充系数为30-50％。
8.如权利要求1所述合金焊丝，其特征在于，所述合金焊丝的制备方法，包括：
（1）取各原料，分别称重后混合、充分搅拌，烘干，得配方药粉待用；
（2）合金外皮纵剪，然后轧U型槽，将步骤（1）所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。
9.如权利要求1-8任一项所述合金焊丝的制备方法，其特征在于，包括：
（1）取各原料，分别称重后混合、充分搅拌，烘干，得配方药粉待用；
（2）合金外皮纵剪，然后轧U型槽，将步骤（1）所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。
10.如权利要求9所述合金焊丝的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）烘干温度为700-880℃，烘干时间3-4.5h。
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