CN114310035A - 一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝及其制备方法 - Google Patents

一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝及其制备方法。本发明属于焊接材料技术领域。本发明为解决现有采用实心焊丝氩弧焊对节镍型奥氏体不锈钢进行打底焊接的方法由于管道内侧必须充氩气进行保护而导致工作效率低、生产成本高以及焊接质量不易控制的技术问题。本发明的药皮焊丝熔敷金属的化学成分及各元素质量分数为：C≤0.05％、Si≤0.90％、Mn：3.50％～5.00％、P≤0.020％、S≤0.020％、Cr：15.00％～17.00％、Ni：1.50％～2.50％、Mo≤0.55％、Cu≤1.50％、N：0.10％～0.20％和余量的Fe。所述药皮焊丝由药皮和不锈钢焊芯组成，所述药皮由药皮粉料和钠水玻璃制备而成，其中药皮粉料由稳弧剂、造渣剂、润滑剂和余量的合金粉混合而成，所述稳弧剂为钛酸钾和碳酸钠的混合物。使用本发明焊丝打底焊效率高，成本低。

Description

一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝及其制备 方法
技术领域
本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药 皮焊丝及其制备方法。
背景技术
不锈钢管道焊接常规方法是采用实心焊丝氩弧焊进行打底焊接，为了防止焊道表面氧 化，管道内侧必须充氩气进行保护，因此导致工作效率低、生产成本高等问题，且焊接质量 不易控制。因此，研发适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的焊丝，用于提高不锈钢管道焊接 质量、降低生产成本、提高工作效率具有重大意义。
发明内容
本发明为解决现有采用实心焊丝氩弧焊对节镍型奥氏体不锈钢进行打底焊接的方法 由于管道内侧必须充氩气进行保护而导致工作效率低、生产成本高以及焊接质量不易控制 的技术问题，而提供了一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝及其制备方法。
本发明的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝熔敷金属的化学成分及 各元素质量分数为：C≤0.05％、Si≤0.90％、Mn：3.50％～5.00％、P≤0.020％、S≤0.020％、 Cr：15.00％～17.00％、Ni：1.50％～2.50％、Mo≤0.55％、Cu≤1.50％、N：0.10％～0.20％和余 量的Fe。
进一步限定，所述药皮焊丝由药皮和不锈钢焊芯组成，所述药皮由药皮粉料和钠水玻 璃制备而成，其中药皮粉料按质量分数由稳弧剂20％～40％，造渣剂40％～60％，润滑剂 10～20％和余量的合金粉混合而成，所述稳弧剂为钛酸钾和碳酸钠的混合物。
进一步限定，所述药皮粉料和钠水玻璃的质量比为100：(10～20)，钠水玻璃的模数为2.6～2.9。
进一步限定，所述稳弧剂中钛酸钾和碳酸钠的质量比为(2.5～5)：1。
进一步限定，所述造渣剂由金红石、方解石、萤石和石英组成，所述金红石、方解石、 萤石和石英的质量比为10：(2.5～3.5)：(1.5～2.5)：(0.5～1.5)。
进一步限定，所述润滑剂为钛白粉和白泥的混合物，所述钛白粉和白泥的质量比为 (1.5～2.5):1。
本发明的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝的制备方法按以下步骤 进行：
步骤1：按药皮粉料组成及配比将各原料混合搅拌至均匀，然后加入钠水玻璃继续搅 拌至混匀，得到药皮坯料；
步骤2：将步骤1得到的药皮坯料预热并保温，然后涂覆于不锈钢焊芯外，自然晾干过夜后转入烘干炉烘干，得到适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝。
进一步限定，步骤2中所述预热的温度为100～150℃，保温时间为5min～10min。
进一步限定，步骤2中所述不锈钢焊芯的直径为1.6mm～2.4mm，涂覆厚度为 0.5mm～1.5mm。
进一步限定，步骤2中所述烘干的参数为：温度为300～350℃，时间为1h～3h。
本发明相比于现有技术的优点：
1)本发明利用锰、氮相结合代替镍元素以获得奥氏体组织，可以节省大量镍资源，大幅降低制造成本。
2)使用本发明焊丝进行打底焊接时，熔化的焊药渗透到熔池背面，背面焊缝形成致 密的保护层而不被氧化，省去了充氩等一系列程序，能显著提高工作效率、大幅降低生产 成本。
3)本发明采用钛酸钾和碳酸钠作为稳弧剂，利用电离电位低的K+和Na+协同作用降低电弧气氛的电离电位，大幅提高电弧的稳定性。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法 和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。
下述实施例中所述合金粉为本领域可提供Mn、Cr、Ni、Mo、Cu、Fe元素的常规合 金粉。
实施例1：本实施例的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝熔敷金属的 化学成分及各元素质量分数为：C：0.041％、Si：0.62％、Mn：4.52％、P：0.018％、S：0.010％、Cr：16.22％、Ni：1.81％、Mo：0.25％、Cu：1.20％、N：0.15％和余量的Fe；
所述药皮焊丝由药皮和不锈钢焊芯组成，所述药皮由药皮粉料和钠水玻璃制备而成， 其中药皮粉料按质量分数由稳弧剂30％(钛酸钾22％+碳酸钠8％)，造渣剂48％(金红石30％+方解石9％+萤石6％+石英3％)，润滑剂15％(钛白粉10％，白泥5％)和余量 的合金粉混合而成，所述药皮粉料和钠水玻璃的质量比为100：15，钠水玻璃的模数为2.8， 所述不锈钢焊芯的直径为2mm；
制备上述焊丝的方法按以下步骤进行：
步骤1：按药皮粉料组成及配比将各原料混合搅拌至均匀，然后加入钠水玻璃继续搅 拌至混匀，得到药皮坯料；
步骤2：将步骤1得到的药皮坯料于100℃下预热并保温5min，然后涂覆于不锈钢焊芯外，涂覆厚度为1.2mm，自然晾干24h后转入烘干炉烘干，烘干温度为320℃，时烘干 时间为2h，得到适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝。
实施例2：本实施例的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝熔敷金属的 化学成分及各元素质量分数为：C：0.044％、Si：0.65％、Mn：4.63％、P：0.019％、S：0.010％、Cr：16.52％、Ni：1.93％、Mo：0.26％、Cu：1.01％、N：0.15％和余量的Fe；
所述药皮焊丝由药皮和不锈钢焊芯组成，所述药皮由药皮粉料和钠水玻璃制备而成， 其中药皮粉料按质量分数由稳弧剂29％(钛酸钾24％+碳酸钠5％)，造渣剂48％(金红石30％+方解石9％+萤石6％+石英3％)，润滑剂12％(钛白粉8％，白泥4％)和余量的 合金粉混合而成，所述药皮粉料和钠水玻璃的质量比为100：15，钠水玻璃的模数为2.8；
所述不锈钢焊芯的直径为2mm；
制备上述焊丝的方法按以下步骤进行：
步骤1：按药皮粉料组成及配比将各原料混合搅拌至均匀，然后加入钠水玻璃继续搅 拌至混匀，得到药皮坯料；
步骤2：将步骤1得到的药皮坯料于100℃下预热并保温5min，然后涂覆于不锈钢焊芯外，涂覆厚度为1.2mm，自然晾干24h后转入烘干炉烘干，烘干温度为320℃，时烘干 时间为2h，得到适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝。
对比例1：本对比例的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝熔敷金属的 化学成分及各元素质量分数为：C：0.042％、Si：0.64％、Mn：4.55％、P：0.019％、S：0.010％、Cr：16.20％、Ni：1.76％、Mo：0.25％、Cu：1.22％、N：0.15％和余量的Fe；
所述药皮焊丝由药皮和不锈钢焊芯组成，所述药皮由药皮粉料和钠水玻璃制备而成， 其中药皮粉料按质量分数由稳弧剂30％(钛酸钾22％+长石8％)，造渣剂48％(金红石30％+方解石9％+萤石6％+石英3％)，润滑剂15％(钛白粉10％，白泥5％)和余量的 合金粉混合而成，所述药皮粉料和钠水玻璃的质量比为100：15，钠水玻璃的模数为2.8；
所述不锈钢焊芯的直径为2mm；
制备上述焊丝的方法按以下步骤进行：
步骤1：按药皮粉料组成及配比将各原料混合搅拌至均匀，然后加入钠水玻璃继续搅 拌至混匀，得到药皮坯料；
步骤2：将步骤1得到的药皮坯料于100℃下预热并保温5min，然后涂覆于不锈钢焊芯外，涂覆厚度为1.2mm，自然晾干24h后转入烘干炉烘干，烘干温度为320℃，时烘干 时间为2h，得到适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝。
验证试验
采用实施例1、实施例2和对比例1的焊丝，在焊接电流70～90A、电弧电压10～12V和焊接速度50-120mm/min的工艺参数下横焊焊接，试板母材为08Cr19Mn6Ni3Cu2N低镍 奥氏体不锈钢材质锻件，坡口角度＝60±5°，坡口根部间隙＝2～3mm，坡口钝边＝0～1mm。
实施例1和实施例2的焊丝打底焊单面焊双面成形良好，背面焊缝呈银白色金属光泽， 熔渣自然脱落，电弧稳定；
对比例1与实施例1的焊丝相比，焊接电弧不稳定，导致单面焊双面成形较差，焊缝表面起伏不平。

Claims (10)

1.一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝，其特征在于，该药皮焊丝熔敷金属的化学成分及各元素质量分数为：C≤0.05％、Si≤0.90％、Mn：3.50％～5.00％、P≤0.020％、S≤0.020％、Cr：15.00％～17.00％、Ni：1.50％～2.50％、Mo≤0.55％、Cu≤1.50％、N：0.10％～0.20％和余量的Fe。
2.根据权利要求1所述的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝，其特征在于，所述药皮焊丝由药皮和不锈钢焊芯组成，所述药皮由药皮粉料和钠水玻璃制备而成，其中药皮粉料按质量分数由稳弧剂20％～40％，造渣剂40％～60％，润滑剂10％～20％和余量的合金粉混合而成，所述稳弧剂为钛酸钾和碳酸钠的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝，其特征在于，所述药皮粉料和钠水玻璃的质量比为100：(10～20)，钠水玻璃的模数为2.6～2.9。
4.根据权利要求2所述的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝，其特征在于，所述稳弧剂中钛酸钾和碳酸钠的质量比为(2.5～5)：1。
5.根据权利要求2所述的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝，其特征在于，所述造渣剂由金红石、方解石、萤石和石英组成，所述金红石、方解石、萤石和石英的质量比为10：(2.5～3.5)：(1.5～2.5)：(0.5～1.5)。
6.根据权利要求2所述的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝，其特征在于，所述润滑剂为钛白粉和白泥的混合物，所述钛白粉和白泥的质量比为(1.5～2.5):1。
7.如权利要求1-6任意一项所述的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝的制备方法，其特征在于，该制备方法按以下步骤进行：
步骤1：按药皮粉料组成及配比将各原料混合搅拌至均匀，然后加入钠水玻璃继续搅拌至混匀，得到药皮坯料；
步骤2：将步骤1得到的药皮坯料预热并保温，然后涂覆于不锈钢焊芯外，自然晾干过夜后转入烘干炉烘干，得到适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝。
8.根据权利要求7所述的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝的制备方法，其特征在于，步骤2中所述预热的温度为100～150℃，保温时间为5min～10min。
9.根据权利要求7所述的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝的制备方法，步骤2中所述不锈钢焊芯的直径为1.6mm～2.4mm，涂覆厚度为0.5mm～1.5mm。
10.根据权利要求7所述的一种适用于节镍型奥氏体不锈钢打底焊的药皮焊丝的制备方法，步骤2中所述烘干的参数为：温度为300～350℃，时间为1h～3h。
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