CN107999997A - 一种fab法焊接用填充粉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种FAB法焊接用填充粉，涉及焊接材料技术领域，由如下质量分数的各物质混合而成：碳0.03％～0.05％、硅0.31％～0.33％、锰0.91％～0.93％、磷0～0.006％、硫0～0.008％、镍2.82％～2.84％、钼0.49％～0.51％，其余为铁。使用该填充粉进行焊接的船体结构能够达到船级社规范要求，扩大了FAB法焊接钢材材质的范围，适用范围广；改善了焊接工艺性能，采用本发明的填充粉所焊接成焊缝成形美观、一致性好、重复率高、易于焊工操作，可有效满足船体焊接表面质量检验要求。

Description

一种FAB法焊接用填充粉
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种FAB法焊接用填充粉。
背景技术
埋弧自动焊(FAB)简称埋弧焊，埋弧焊是以连续送时的焊丝作为电极和填充金属，焊接时，在焊接区的上面覆盖一层颗粒状焊剂，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化，形成焊缝。
FAB法焊接在大型船舶建造的焊接作业中使用比例高，填充金属消耗量较大，填充金属为化学成分单一的纯铁粉，焊缝金属稀释率高，焊缝难以达到船级社规范要求的高强度船体结构用钢的机械能要求，特别是冲击性能。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种FAB法焊接用填充粉，能够显著提高焊缝金属冲击性能，扩大FAB法焊接钢材材质的范围。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种FAB法焊接用填充粉，由如下质量分数的各物质混合而成：碳0.03％～0.05％、硅0.31％～0.33％、锰0.91％～0.93％、磷0～0.006％、硫0～0.008％、镍2.82％～2.84％、钼0.49％～0.51％，其余为铁。
在上述技术方案的基础上，由如下质量分数的各物质混合而成：碳0.04％、硅0.32％、锰0.92％、磷0.003％、硫0.004％、镍2.83％、钼0.50％，其余为铁。
在上述技术方案的基础上，由如下质量分数的各物质混合而成：碳0.03％、硅0.31％、锰0.91％、硫0.006％、镍2.82％、钼0.49％，其余为铁。
在上述技术方案的基础上，碳0.05％、硅0.33％、锰0.93％、磷0.006％、镍2.84％、钼0.51％，其余为铁。
在上述技术方案的基础上，由如下质量分数的各物质混合而成：碳0.05％、硅0.31％、锰0.92％、磷0.003％、镍2.84％、钼0.50％，其余为铁。
在上述技术方案的基础上，由如下质量分数的各物质混合而成：碳0.04％、硅0.33％、锰0.92％、镍2.84％、钼0.51％，其余为铁。
在上述技术方案的基础上，该填充粉的颗粒度小于200μm。
在上述技术方案的基础上，该填充粉由颗粒度小于45μm、颗粒度大于等于45μm且小于150μm、颗粒度大于等于150μm且小于180μm和颗粒度大于等于180μm且小于200μm的混合而成。
在上述技术方案的基础上，颗粒度小于45μm的质量分数为10％～30％、颗粒度大于等于45μm且小于150μm的质量分数为59％～90％、颗粒度大于等于150μm且小于180μm的质量分数为0～10％，颗粒度大于等于180μm且小于200μm的质量分数为0～1％。
在上述技术方案的基础上，该填充粉的松装密度为2.90～3.15g/cm3、流动性为28s/50g、压缩性在大于600MPa下为6.90g/cm3、拉托拉值为1％以下。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明中的一种FAB法焊接用填充粉充分满足现有的技术、工艺、规范要求的前提下，与现有技术中的纯铁粉相比：调高了FAB法焊缝金属的机械性能，使得焊缝金属抗冲击性能显著提高，使用该填充粉进行焊接的船体结构能够达到船级社规范要求，扩大了FAB法焊接钢材材质的范围，适用范围广；改善了焊接工艺性能，采用本发明的填充粉所焊接成焊缝成形美观、一致性好、重复率高、易于焊工操作，可有效满足船体焊接表面质量检验要求。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种FAB法焊接用填充粉，由如下质量分数的各物质混合而成：碳0.03％～0.05％、硅0.31％～0.33％、锰0.91％～0.93％、磷0～0.006％、硫0～0.008％、镍2.82％～2.84％、钼0.49％～0.51％，其余为铁。其中，碳对组织结构的影响是形成奥氏体及碳化物，进而增加强度；硅对组织结构的影响是形成铁素体，增加耐腐蚀性、防止生成高温氧化和赋予失效硬化；锰对组织结构的影响是奥氏体及碳化物，在增强强度的同时增加韧性；镍对组织结构的影响是形成奥氏体，增加韧性及耐腐蚀性、防止生成高温氧化皮；钼对组织结构的影响是形成铁素体和碳化物，增加耐腐蚀性和耐高温性。
该填充粉由颗粒度小于45μm、颗粒度大于等于45μm且小于150μm、颗粒度大于等于150μm且小于180μm和颗粒度大于等于180μm且小于200μm的混合而成。其中，颗粒度小于45μm的质量分数为10％～30％、颗粒度大于等于45μm且小于150μm的质量分数为59％～90％、颗粒度大于等于150μm且小于180μm的质量分数为0～10％，颗粒度大于等于180μm且小于200μm的质量分数为0～1％。
按照上述成分和颗粒度混合而成的填充粉的松装密度为2.90～3.15g/cm3、流动性为28s/50g、压缩性在大于600MPa下为6.90g/cm3、拉托拉值为1％以下。显著提高了FAB法焊缝金属的机械性能，焊缝金属抗冲击性能显著提高，使所焊高强度船体结构用钢焊缝达到船级社规范要求，从而扩大了FAB法焊接的适用钢材材质范围；明显改善了焊接工艺性能，采用新型铁粉所焊焊缝成形美观、一致性好、重复率高、易于焊工操作，可有效满足船体焊接表面质量检验要求。
实施例1
参见表1所示，由如下质量分数的各物质混合而成：
碳0.04％、硅0.32％、锰0.92％、磷0.003％、硫0.004％、镍2.83％、钼0.50％，其余为铁。
参见表2所示，本实施例1中的填充粉由颗粒度为20μm、颗粒度为98μm、颗粒度为165μm和颗粒度为190μm的四种颗粒混合而成。其中，颗粒度为20μm的质量分数为15％、颗粒度为98μm的质量分数为79.5％、颗粒度为165μm的质量分数为5％，颗粒度为190μm的质量分数为0.5％。
实施例2
参见表1所示，由如下质量分数的各物质混合而成：
碳0.03％、硅0.31％、锰0.91％、硫0.006％、镍2.82％、钼0.49％，其余为铁。
参见表2所示，本实施例2中的填充粉由颗粒度为1μm、颗粒度为45μm、颗粒度为150μm和颗粒度为180μm的四种颗粒混合而成。其中，颗粒度为1μm的质量分数为15％、颗粒度为98μm的质量分数为59％、颗粒度为165μm的质量分数为10％，颗粒度为190μm的质量分数为1％。
实施例3
参见表1所示，由如下质量分数的各物质混合而成：
碳0.05％、硅0.33％、锰0.93％、磷0.006％、镍2.84％、钼0.51％，其余为铁。
参见表2所示，本实施例3中的填充粉由颗粒度为44μm、颗粒度为149μm、颗粒度为179μm和颗粒度为199μm的四种颗粒混合而成。其中，颗粒度为44μm的质量分数为15％、颗粒度为149μm的质量分数为59％、颗粒度为179μm的质量分数为10％，颗粒度为199μm的质量分数为1％。
实施例4
参见表1所示，由如下质量分数的各物质混合而成：
碳0.05％、硅0.31％、锰0.92％、磷0.003％、镍2.84％、钼0.50％，其余为铁。
参见表2所示，本实施例4中的填充粉由颗粒度为44μm、颗粒度为149μm、颗粒度为179μm三种颗粒混合而成。其中，颗粒度为44μm的质量分数为15％、颗粒度为149μm的质量分数为60％、颗粒度为179μm的质量分数为10％。
实施例5
参见表1所示，由如下质量分数的各物质混合而成：
碳0.04％、硅0.33％、锰0.92％、镍2.84％、钼0.51％，其余为铁。
参见表2所示，本实施例5中的填充粉由颗粒度为1μm、颗粒度为45μm和颗粒度为180μm的三种颗粒混合而成。其中，颗粒度为1μm的质量分数为15％、颗粒度为45μm的质量分数为84％，颗粒度为,180μm的质量分数为1％。表1填充粉成分表
成分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例2
碳(％) 0.04 0.03 0.05 0.05 0.04
硅(％) 0.32 0.31 0.33 0.31 0.33
锰(％) 0.92 0.91 0.93 0.92 0.92
磷(％) 0.003 0 0.006 0.003 0
磷(％) 0.004 0.006 0 0 0
镍(％) 2.83 2.82 2.84 2.84 2.84
钼(％) 0.50 0.49 0.51 0.50 0.51
铁(％) 95.356 95.434 95.28 95.35 95.36
表2填充粉颗粒度表
表3测试结果对比表
参见表3中的内容可知，以25mm厚DH36材质船舶及海洋工程用结构钢板焊接为例，采用本发明填充粉同比于纯还原铁粉，其余各项焊接参数均相同情况下：在拉伸试验对比中，使用本发明的填充粉的焊接接头的抗拉强度和延伸率均比使用纯还原铁粉的焊接接头的抗拉强度和延伸率都好；在弯曲试验对比中，使用本发明的填充粉的焊接接头的弯曲性能比使用纯还原铁粉的焊接接头的弯曲性能好；在V型缺口冲击试验中，使用本发明的填充粉的焊接接头的上表面和下表面的抗冲击性能比使用纯还原铁粉的焊接接头的抗冲击性能好。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种FAB法焊接用填充粉，其特征在于：由如下质量分数的各物质混合而成：碳0.03％～0.05％、硅0.31％～0.33％、锰0.91％～0.93％、磷0～0.006％、硫0～0.008％、镍2.82％～2.84％、钼0.49％～0.51％，其余为铁。
2.如权利要求1所述的一种FAB法焊接用填充粉，其特征在于：由如下质量分数的各物质混合而成：碳0.04％、硅0.32％、锰0.92％、磷0.003％、硫0.004％、镍2.83％、钼0.50％，其余为铁。
3.如权利要求1所述的一种FAB法焊接用填充粉，其特征在于：由如下质量分数的各物质混合而成：碳0.03％、硅0.31％、锰0.91％、硫0.006％、镍2.82％、钼0.49％，其余为铁。
4.如权利要求1所述的一种FAB法焊接用填充粉，其特征在于：碳0.05％、硅0.33％、锰0.93％、磷0.006％、镍2.84％、钼0.51％，其余为铁。
5.如权利要求1所述的一种FAB法焊接用填充粉，其特征在于：由如下质量分数的各物质混合而成：碳0.05％、硅0.31％、锰0.92％、磷0.003％、镍2.84％、钼0.50％，其余为铁。
6.如权利要求1所述的一种FAB法焊接用填充粉，其特征在于：由如下质量分数的各物质混合而成：碳0.04％、硅0.33％、锰0.92％、镍2.84％、钼0.51％，其余为铁。
7.如权利要求1～6任一项所述的一种FAB法焊接用填充粉，其特征在于：该填充粉的颗粒度小于200μm。
8.如权利要求7所述的一种FAB法焊接用填充粉，其特征在于：该填充粉由颗粒度小于45μm、颗粒度大于等于45μm且小于150μm、颗粒度大于等于150μm且小于180μm和颗粒度大于等于180μm且小于200μm的混合而成。
9.如权利要求8所述的一种FAB法焊接用填充粉，其特征在于：
颗粒度小于45μm的质量分数为10％～30％、颗粒度大于等于45μm且小于150μm的质量分数为59％～90％、颗粒度大于等于150μm且小于180μm的质量分数为0～10％，颗粒度大于等于180μm且小于200μm的质量分数为0～1％。
10.如权利要求9所述的一种FAB法焊接用填充粉，其特征在于：该填充粉的松装密度为2.90～3.15g/cm3、流动性为28s/50g、压缩性在大于600MPa下为6.90g/cm3、拉托拉值为1％以下。
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