CN114986017B

CN114986017B - 一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝

Info

Publication number: CN114986017B
Application number: CN202210849446.6A
Authority: CN
Inventors: 王高见; 康丹丹; 刘丽; 邓德安
Original assignee: Sichuan Xiye New Material Co ltd; Chongqing University
Current assignee: Sichuan Xiye New Material Co ltd; Chongqing University
Priority date: 2022-07-19
Filing date: 2022-07-19
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2042-07-19
Also published as: CN114986017A

Abstract

一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，耐腐蚀高强钢为400~490MPa强度级别的不含Sb元素的耐硫酸露点腐蚀钢，焊丝为药芯焊丝，包括药芯和外皮，药芯包括药芯粉剂和粘结剂；粘结剂用于钛渣和金属铋的预混；药芯中各组分的质量百分比如下：金红石：6~10%，钛渣：20~24%，金红石与钛渣的总量：28~32%，锆英砂：1~3%，合成氟云母：4~6%，菱镁矿：2~5%，硅铁：4~8%，铝镁合金：1.5~3.5%，镍粉：3~4.5%，电解锰：12~15%，铜粉：3~5%，微碳铬铁：11~14%，钼铁：0.5~1%，金属铋：0.1~0.2%，雾化铁粉：14~18%，粘结剂：0.5~1%。该焊丝焊接综合工艺性能优良，焊缝成型美观、电弧稳定、易脱渣、飞溅少、熔覆效率高，可实现全位置焊接；所得熔敷金属具有良好的综合力学性能、优异的耐腐蚀性能和低温冲击韧性。

Description

一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝

技术领域

本发明涉及一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，属于焊接材料技术领域。

背景技术

在以煤或重油为主要燃料的电力和石化等工业，其烟气处理系统，如锅炉低温部位的空气预热器、省煤器、烟道、烟囱以及脱硫装置，常会因锅炉烟气中所含的SO₂或SO₃与水汽结合生成亚硫酸和硫酸，并在锅炉的低温部件上凝结，造成设备腐蚀问题，这现象称硫酸露点腐蚀。低温露点腐蚀是影响加热炉设备使用寿命的关键因素；热效率越高，排烟温度越低；而排烟温度的略微降低就会导致设备的严重腐蚀。用普碳钢制作的锅炉低温部件,由于其耐硫酸露点腐蚀性能很差,腐蚀严重,使用寿命很短。如采用耐酸不锈钢制作锅炉低温部件,材料价格是普碳钢的数倍,工程建设成本将大幅度的增加。

近些年来，国内外各大钢厂先后研发了系列耐硫酸露点腐蚀产品，其主要是通过在钢中添加Mn、Cu、Ti、Sb等抗硫酸露点腐蚀合金元素，这些合金元素在钢的大气腐蚀过程中有活化阴极的作用，在含硫介质腐蚀的条件下，会消耗其电子来与SO₄离子反应，并在钢板表面形成致密的保护膜，进而隔离Fe与硫酸溶液的接触以抑制Fe的消耗，促进钢产生阳极钝化，从而降低钢的腐蚀。

然而，烟气处理系统中除有硫酸露点腐蚀问题，也会有烟气灰烬或烟尘冲击钢材表面造成的侵蚀问题。在硫酸凝结处的材料同时承受冲蚀与腐蚀的作用，冲蚀和腐蚀交互作用，造成材料的伤害或重量损失要比前述两种机制所造成伤害或重量损失的总和要大的多。同时，考虑到锑(Sb)易引起热脆且是明令禁止的有害元素，应尽量避免使用，国内几家大型钢厂在原有Cr-Cu-Sb合金体系耐硫酸露点腐蚀钢基础上对进行升级改造，形成了400MPa-490MPa强度级别的不含Sb元素的新型耐腐蚀钢，如宝钢新型BGNDMA低合金耐腐蚀钢、舞钢特钢S-TEN2等。目前，该类新型耐腐蚀钢用气体保护焊丝国内尚属空白，因此，亟需开发一种配套新型耐腐蚀高强度钢，具有高强高韧及高耐硫酸露点腐蚀性能的气体保护焊丝。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，适用于石油、化工、电力等行业中硫酸烟气腐蚀环境下的新型耐酸低合金钢结构装置的全位置焊接，也可焊接强度级别相同的其它结构。该焊丝通过科学配比化学成分的技术方案，焊接综合工艺性能优良，焊缝成型美观、电弧稳定、易脱渣、飞溅少、熔覆效率高，可实现全位置焊接；所得熔敷金属不仅具有良好的综合力学性能，而且具有优异的耐腐蚀性能和低温冲击韧性。

本发明实现其发明目的所采取的技术方案是：一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，所述耐腐蚀高强钢为400～490MPa强度级别的不含Sb元素的耐硫酸露点腐蚀钢，所述焊丝为药芯焊丝，包括药芯和外皮，药芯包括药芯粉剂和粘结剂；所述药芯粉剂包括金红石、钛渣、锆英砂、合成氟云母、菱镁矿、硅铁、铝镁合金、镍粉、电解锰、铜粉、微碳铬铁、钼铁、金属铋、雾化铁粉；所述粘结剂用于钛渣和金属铋的预混；

所述药芯中各组分的质量百分比如下：金红石：6～10％，钛渣：20～24％，金红石与钛渣的总量：28～32％，锆英砂：1～3％，合成氟云母：4～6％，菱镁矿：2～5％，硅铁：4～8％，铝镁合金：1.5～3.5％，镍粉：3～4.5％，电解锰：12～15％，铜粉：3～5％，微碳铬铁：11～14％，钼铁：0.5～1％，金属铋：0.1～0.2％，雾化铁粉：14～18％，粘结剂：0.5～1％。

本发明焊丝的药芯是基于以下各组分的协同作用：(1)通过金红石、钛渣、菱镁矿、合成氟云母、锆英砂等的合理组合得到特定比例的TiO₂-MgO-SiO₂-Al₂O₃熔渣体系，该熔渣体系能够使得熔渣均匀覆盖于焊缝金属之上，将焊缝与大气隔绝进而保护焊缝；同时，获得熔渣体系合理的熔渣粘度，保持所有焊接位置下焊缝金属的焊道形状，并为实现良好脱渣性打下基础。(2)通过合成氟云母、菱镁矿、金属铋的应用，发挥合成氟云母中的氟除氢能力使得焊丝具备优良焊缝抗氢能力，发挥合成氟云母中K的低电离电位作用提升电弧稳定性，发挥菱镁矿焊接过程中释放二氧化碳对熔滴过渡及飞溅控制的有益作用，发挥金属铋在熔渣与焊缝金属间形成低熔点铋氧化物改善焊缝脱渣性能，在这些综合作用下提升焊丝焊接操作性能。(3)通过粘结剂，实现金属铋在药粉制备中的均匀分布；通过金红石、雾化铁粉的球形颗粒特征，以及合成氟云母的层状结晶结构的弹性提升药粉制备整体流动，保证药粉均匀填充成型。(4)通过铝镁合金、硅铁、电解锰等的有效配比组合，实现焊丝熔滴形成到熔池凝固各反应阶段的脱氧控制，有效获得焊缝纯净化。(5)通过雾化铁粉、合成氟云母的提高药粉导电率，有效提高焊丝熔覆效率。(6)通过硅铁、电解锰、微碳铬铁、镍粉、铜粉、钼铁等，实现焊缝C、Mn、Mo、Cr、Ni多元合金复合作用下的固溶强化、细晶强化保证焊缝强度；通过Mn、Ni的合理匹配使焊缝具有较高针状铁素体含量，有效提高焊缝金属的低温冲击韧性；通过高Cr、中Ni、低Cu的合金配比及综合作用保证焊缝耐硫酸露点腐蚀性能，在此基础上Mo元素适当添加，改善焊缝耐酸性及提高焊缝耐高温性能，最终获得具备优异强韧性及耐硫酸露点腐蚀性能的不含Sb焊缝。

本发明焊丝药芯各组分的作用机理及限定原理如下：

金红石：6～10％

金红石是本发明TiO₂-MgO-SiO₂-Al₂O₃熔渣体系的主要成分，起到保护焊缝及调节熔渣特性的作用；同时更为突出的作用，金红石的球状外形使得在药粉填充及焊丝拉拔过程中保证药粉的均匀流动。如果金红石的含量低于6％，则促进药粉流动性的效果不佳；如果金红石的含量高于10％，限制了钛渣的用量，从焊丝高抗吸潮性、高纯净化、高效焊接的设计角度上，达不到目的。因此，将金红石控制在6～10％。

钛渣：20～24％

钛渣作为焊丝的主成分在焊丝抗氢能力、高纯净发挥重要作用。同时，钛渣具有电子型导电体的特征，在焊丝熔覆效率提高及电弧稳定性上起着重要作用。如果钛渣含量低于20％，上述效果不足；如果含量高于24％，药粉整体流动性变差，易导致焊丝填充及拉拔中药粉变得不均匀。因此，将钛渣控制在20～24％

金红石与钛渣的总量：28～32％

进一步，还需要限制金红石与钛渣的总量占比，金红石与钛渣均是本发明TiO₂-MgO-SiO₂-Al₂O₃熔渣体系的主要成分，起到保护焊缝及调节熔渣特性的作用。如果两者之和低于28％，则熔渣生成量过少，平焊时焊道上的熔渣覆盖不充分，容易产生咬边、夹渣导致脱渣性差；立焊时，熔渣的粘度不足，容易发生金属滴落，无法获得光滑焊道，熔渣难以脱离。如果两者之和高于32％，熔渣粘度增加，焊道形状易出现凸出的末端；在角焊缝，焊道形状变差，容易产生凹坑。因此，将金红石与钛渣的总量限定为28～32％。

合成氟云母：4～6％

在本发明中，通过添加合成氟云母作为氟源来提高焊丝抗氢性及调节熔渣粘度使焊缝光滑的作用；通过发挥合成氟云母的层状结晶结构的弹性特征，能够提高粉体流动性；通过合成氟云母中硅酸、Al₂O₃、MgO作为熔渣体系的组成部分，调节熔渣粘度及熔点等高温特性，获得满足焊丝全位置焊接的熔渣体系；通过合成氟云母中K，起到电弧稳定剂的作用，以及在熔渣凝固过程中迅速增加粘度形成适合全位置焊的短渣特性。如果合成氟云母低于4％，上述效果不足，尤其是由于K含量不足导致电弧不稳定，氟量不足抗氢能力不足导致气孔产生；如果高于6％，从氟源角度，过量的氟与氢的反应剧烈，将增加飞溅量；从焊缝成型角度上，合成氟云母中硅酸、Al₂O₃、MgO将提高熔渣粘度，打破熔渣体系平衡，导致焊缝成型变差，难以脱渣。因此，将合成氟云母限定为4～6％。

菱镁矿：2～5％

菱镁矿一方面反应生成的MgO，具有提高熔渣的凝固点、提高粘度的作用；另一方面，被电弧热量分解产生二氧化碳气体，有利于焊接时在焊丝尖端形成熔滴分离，并具有使熔滴更细的作用，有效改善熔滴过渡方式及飞溅生成量。当菱镁矿含量低于2％时，高温粘度不足，焊缝形状和外观变差，脱渣性降低；此外，产生二氧化碳的量不足，改善熔滴过渡效果不明显。当菱镁矿含量5％时，产生二氧化碳气体增多，吹掉焊丝尖端的熔滴推动力增大，形成大颗粒飞溅甚至偶尔出现爆破性飞溅，焊接操作性劣化；此外，MgO提高熔渣高温粘度，使得焊缝凸出，容易发生夹渣、熔合不良。因此，菱镁矿限定为2～5％。

锆英砂：1～3％

锆英砂具有菱镁矿生成的MgO同样效果，与菱镁矿联合提高熔渣的凝固点和提高粘度来改善焊道形状的效果；当低于1％时，平焊焊缝不光滑，立角焊缝金属滴落。另一方面，超过3％时，熔渣的凝固温度变高，高温熔渣粘度也变高，平焊焊缝形状变得凸出，熔渣在各位置焊接中变得致密变硬，脱渣性变差；同时，焊接金属中的气体难以释放到大气中，残留在焊缝中形成气孔。因此，锆英砂设定为1～3％。

金属铋：0.1～0.2％

本发明中，高铬合金的加入产生含铬化合物与焊缝金属共格导致的脱渣性变差，通过金属铋的添加，实现在焊接过程中反应生成的Bi₂O₃低熔点化合物，改变金属与熔渣间界面的结晶形态，在界面形成一层间隔层，进而改善脱渣性。当金属铋低于0.1％时，则无法获得效果，当金属铋超过0.2％时，过量的铋将会过渡到焊缝中而导致焊接金属的韧性降低。因此，金属铋限定在0.1～0.2％。

铝镁合金：1.5～3.5％

铝镁合金是一种强脱氧剂，在高温电弧中与氧发生反应，并且在焊丝尖端的液滴阶段发生脱氧反应，进而有助于保护硅铁和电解锰进入熔池，进一步进行熔池脱氧及作为焊缝合金添加元素过渡到焊缝。如果铝镁合金的添加量不足1.5％，则上述效果不充分，焊缝金属形成气孔倾向增加；另一方面，如果添加量超过3.5％，则Al、Mg将会进入焊缝金属中，导致焊缝金属韧性和抗裂性劣化；同时还会由于其因快速氧化反应而增加飞溅。因此，将铝镁合金限定为1.5～3.5％。

硅铁：4～8％

硅铁是一种有效的脱氧剂，可减少焊缝金属中的氧含量，改善焊道形状、外观和可焊性。同时Si的存在能够细化α-FeOOH，与Cu、Cr的联合作用提高焊缝锈层的耐候性能。硅铁少于4％时，会导致焊缝熔池脱氧不足而产生气孔，且体现不出对提高耐候性能的贡献；若超过8％，则一方面熔池脱氧剧烈影响焊缝成型，同时过量的Si会与其他合金联合作用下导致焊缝MA组织增多倾向。因此本发明限定硅铁为4～8％。

电解锰：12～15％

电解锰一方面作为脱氧剂，减少焊缝金属中的氧含量；另一方面具有细化晶粒和固溶强化的作用，同时与Ni联合作用提高冲击韧性，与Cu协同作用对腐蚀有抑制作用。然而，当电解锰低于12％时，导致焊缝脱氧不足而形成气孔，且导致焊缝强度不足，焊缝低温韧性、腐蚀性能降低；当电解锰高于15％时，易使焊缝在腐蚀介质中产生易于溶解的锰化物腐蚀产物，导致锈层出现微细孔洞而损害锈层的保护作用；同时在本合金体系下电解锰超过15％时与Ni的匹配得到的焊缝韧性不理想。因此，本发明中电解锰限定为12～15％。

微碳铬铁：11～14％

通过微碳铬铁的添加，实现向焊缝过渡C、Cr。C是本发明焊缝中必不可少的强化元素；Cr能够加速焊缝锈层物相向α-FeOOH转化并细化α-FeOOH，同时形成致密的铬铁羟基氧化物及Cr₂O₃，使锈层具有阳离子选择性，阻止Cl-、SO₄ ^2-向基体表面渗透而使锈层具有保护作用。此外，锈层中铬化物的存在还使得焊缝在高温(＞300℃)下亦可保持优异的耐硫酸性。但，当微碳铬铁不足11％时，C含量不足，导致强度下降；Cr含量不足，达不到耐硫酸性能。当微碳铬铁高于14％时，一方面，因为过高的C含量会导致Cr的碳化物的产生而限制Cr元素的腐蚀作用，同时过高的C含量还会引起焊接飞溅增多、焊接接头冷裂纹倾向增大；另一方面过多的Cr将导致焊缝大尺寸MA组织增多，焊缝强度变高韧性变差，增加产生焊缝冷裂纹的风险。因此，微碳铬铁限定为10～14％。

镍粉：3～4.5％

镍粉的添加，实现向焊缝过渡合金元素Ni，Ni一方面通过韧化基体而增强焊缝金属的低温冲击韧性；另一方面提高耐腐蚀能力，表现在：Ni主要以NiFe₂O₄存在于焊缝锈层氧化物中，NiFe₂O₄具有阳离子选择性可以阻止Cl-渗入锈层而保护基体；同时Ni能够促进氧化物向更细、更致密结构转变，进而增加内锈层的致密性。当镍粉低于3％，提高韧性及耐腐蚀性能不明显；当镍粉超过4.5％时，过高的Ni含量将使焊缝强度过高但对韧性及腐蚀性能的贡献未见明显提高，需要与Mn合理配比并适当控制才能达到良好效果。因此，将镍粉限定为3～4.5％。

铜粉：3-5％

铜粉的添加，实现向焊缝过渡合金元素Cu，Cu能够有效提高焊缝耐腐蚀性能，与Cr共同作用效果更为明显，表现在：Cu富集于焊缝表面形成致密氧化铜中间层，从而减缓或阻止腐蚀介质向基体腐蚀。然而铜粉低于3％时，效果不明显；当铜粉高于5％时，过高的Cu容易使焊缝产生热裂纹，并且还会降低焊缝针状铁素体析出而损害焊缝韧性。因此，铜粉限定为3-5％。

钼铁：0.5-1％

钼铁的添加，实现向焊缝过渡合金元素Mo，经研究发现少量Mo的添加能够改善焊缝耐酸性，同时Mo的固溶强化作用可以提高焊缝耐高温性能。但当钼铁低于0.5％时，效果不足；当钼铁高于％时，容易产生强度过剩。因此，将钼铁限定为0.5-1％。

雾化铁粉：14～18％

雾化铁粉的加入，一方面用于提高电弧稳定性和提高焊接熔覆效率，另一方面，雾化铁粉呈球状，可以有效提高粉体在制备过程中的流动性，实现药粉均匀填充。如果含量低于14％，粉体制备中流动性变差，不均匀倾向增加；焊接熔覆效率变小，焊接效率降低，存在焊道光泽降低。当含量高于18％时，熔渣量降低导致覆盖焊缝不充分，同时导致其他合金元素过渡量降低，综合性能下降。因此，雾化铁粉限定为14～18％。

粘结剂：0.5～1％

由于金属铋添加量非常少，在药粉填充和焊丝拉拔过程中，容易导致金属铋分布不均匀并增加了产品脱渣性差异。因此，为了消除可能产生性能差异，在药粉混合时，需预先将金属铋与本发明用量最大的钛渣使用粘结剂进行预混。如果粘结剂少于0.5％，粘合效果不足；超过1％，具有恶化焊丝抗吸潮性的风险。因此将粘结剂限定为0.5～1％。

与现有技术相比，本发明焊丝的有益效果是：本发明焊丝熔敷金属具有耐硫酸露点腐蚀性能及高强度高韧性，用于服役于硫酸烟气腐蚀环境的耐腐蚀钢结构装置的焊接，可满足锅炉空气预热器、省煤器、烟道、烟囱以及脱硫装置等的设计要求。试验测定，本发明焊丝熔敷金属的耐腐蚀性能为：在温度20℃、硫酸浓度20％、全浸24h条件下，腐蚀速率为小于0.25mg/cm²·h，相对于Q235B腐蚀速率为3％以下；在温度70℃、硫酸浓度50％、全浸24h条件下，腐蚀速率小于3.5mg/cm²·h，相对于Q235B腐蚀速率为11％以下；焊丝熔敷金属的力学性能为：屈服强度大于490MPa；抗拉强度大于570MPa；断后伸长率大于28％，-20℃冲击吸收能量大于105KV₂/J。

进一步，本发明所述耐腐蚀高强钢包括宝钢新型BGNDMA低合金耐腐蚀钢、武钢新一代耐酸钢WNS450、舞钢特钢S-TEN2。

进一步，本发明所述药芯中钛渣的质量百分比为：20～23％，铝镁合金的质量百分比为：2～3.5％，雾化铁粉的质量百分比为：14.8～18％。

进一步，本发明所述药芯粉剂中各组分的颗粒尺寸分布为：

金红石：0.075mm～0.18mm大于80％、0.075mm以下小于20％，钛渣：0.075mm～0.18mm大于70％、0.075mm以下小于30％，锆英砂：0.075mm～0.18mm大于20％、0.060mm以下小于80％，合成氟云母：0.075mm～0.25mm大于80％、0.075mm以下小于20％，菱镁矿：0.06mm～0.125mm大于20％、0.06mm以下小于80％，硅铁：0.06mm～0.125mm大于40％、0.06mm以下小于60％，铝镁合金：0.06mm～0.125mm大于30％、0.06mm以下小于70％，镍粉：0.06mm～0.125mm大于40％、0.06mm以下小于60％，电解锰：0.06mm～0.125mm大于30％、0.06mm以下小于70％，铜粉：3～5％，微碳铬铁：0.06mm～0.125mm大于30％、0.06mm以下小于70％，钼铁：0.06mm～0.125mm大于30％、0.06mm以下小于70％，金属铋：0.06mm～0.125mm大于15％、0.06mm以下小于85％，雾化铁粉：0.06mm～0.125mm大于40％、0.06mm以下小于60％。

上述颗粒尺寸是根据各粉剂在药粉中作用及其密度、比重、外形特征，通过大量实践经验获得。一方面是利用矿物粉料稍粗颗粒的骨架作用，发挥颗粒不同粗细颗粒配合及形状特征保证制造过程粉体流动性、尽可能减少粉剂偏聚，另一方面采用稍细颗粒的金属粉剂发挥其在焊接过程中的充分过渡。

进一步，本发明所述钛渣采用电炉熔炼法制备而成。

本发明采用电炉熔炼制备的钛渣，与选择氯化法方法相比，一方面，熔炼法中改性剂的加入能够有效去除S、P杂质；另一方面避免了选择氯化法残留于钛渣中Cl离子降低抗吸潮能力。

进一步，本发明所述合成氟云母的含氟量为7～12％。

如果合成氟云母中的含氟量低于7％，则不能充分获得抗氢性的改善。另一方面，当合成氟云母中的含氟量增加时，焊丝中含氟量的比例增加，焊接时产生的飞溅量增加。特别是合成氟云母中的含氟量超过12％时，飞溅量增加，焊接操作性降低。因此，在本发明中，将合成氟云母中的含氟量限定为7～12％。

进一步，本发明所述焊丝外壳为C含量为0.020～0.045wt％、S、P含量≤0.015wt％的低碳钢钢带。

进一步，本发明所述药芯焊丝中药芯的填充率为14％-18％。

进一步，本发明所述粘结剂为硅酸钾。

硅酸钾除了利用其粘结作用外，还能发挥K降低熔渣熔点，提高电弧稳定性的作用。

进一步，本发明所述焊丝药芯的制备过程是：首先按照药芯中各组分的质量百分比准备药芯粉剂和粘结剂，使用粘结剂将金属铋与钛渣进行预混，得到混合均匀的预混粉剂，然后将预混粉剂与其他药芯粉剂混合均匀，即完成药芯的制备。

具体实施方式

实施例

一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，所述耐腐蚀高强钢为400～490MPa强度级别的不含Sb元素的耐硫酸露点腐蚀钢，所述焊丝为药芯焊丝，包括药芯和外皮，药芯包括药芯粉剂和粘结剂；所述药芯粉剂包括金红石、钛渣、锆英砂、合成氟云母、菱镁矿、硅铁、铝镁合金、镍粉、电解锰、铜粉、微碳铬铁、钼铁、金属铋、雾化铁粉；所述粘结剂用于钛渣和金属铋的预混；

优选的，所述耐腐蚀高强钢包括宝钢新型BGNDMA低合金耐腐蚀钢、武钢新一代耐酸钢WNS450、舞钢特钢S-TEN2。

优选的，所述药芯中钛渣的质量百分比为：20～23％，铝镁合金的质量百分比为：2～3.5％，雾化铁粉的质量百分比为：14.8～18％。

优选的，所述药芯粉剂中各组分的颗粒尺寸分布为：

优选的，所述钛渣采用电炉熔炼法制备而成。

优选的，所述合成氟云母的含氟量为7～12％。

优选的，所述焊丝外壳为C含量为0.020～0.045wt％、S、P含量≤0.015wt％的低碳钢钢带。

优选的，所述药芯焊丝中药芯的填充率为14％-18％。

优选的，所述粘结剂为硅酸钾。

优选的，所述焊丝药芯的制备过程是：首先按照药芯中各组分的质量百分比准备药芯粉剂和粘结剂，使用粘结剂将金属铋与钛渣进行预混，得到混合均匀的预混粉剂，然后将预混粉剂与其他药芯粉剂混合均匀，即完成药芯的制备。

下面结合4个具体实施例说明本发明的实施方式及技术效果。表1为4个具体实施例药芯中各组分的质量百分比，4个实施例的药芯粉剂的颗粒尺寸均采用上述优选的颗粒尺寸分布，钛渣均为电炉熔炼法制备而成，焊丝药芯的制备过程是：首先按照药芯中各组分的质量百分比准备药芯粉剂和粘结剂，使用粘结剂将金属铋与钛渣进行预混，得到混合均匀的预混粉剂，然后将预混粉剂与其他药芯粉剂混合均匀，即完成药芯的制备。焊丝外壳均采用C含量为0.020～0.045wt％、S、P含量≤0.015wt％的低碳钢钢带，药芯填充率均为16％，焊丝成型方法是：钢带预成型(钢带轧制成U型)→填粉(混合均匀的药芯填充到U型钢带中)→合口(钢带轧制成O型)→拉拔→层绕成品，最终得到直径为

的成品焊丝。

采用如下焊接工艺制备各实施例焊丝熔覆金属：采用CO₂气体保护焊接，焊接参数为：焊接电流为240A，电压为25V。

参考《GB/T 25776-2010焊接材料焊接工艺性能评定方法》对各实施例进行焊接工艺评价，评价结果：焊接综合工艺性能优良，焊缝成型美观、电弧稳定、易脱渣、飞溅少、熔覆效率高，可实现全位置焊接。

获得焊丝熔敷金属力学性能及腐蚀性能评价结果：熔敷金属力学性能见表2；熔敷金属耐腐蚀性能(按JB/T 7901-2001《金属材料实验室均匀腐蚀浸试验方法》进行)见表3，均满足耐腐蚀高强度钢的焊接要求。

表1本发明焊丝药粉组成及占比(质量分数％)

表2本发明焊丝熔敷金属力学性能

表3本发明焊丝熔敷金属耐硫酸腐蚀性能

Claims

1.一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，其特征在于：所述耐腐蚀高强钢为400~490MPa强度级别的不含Sb元素的耐硫酸露点腐蚀钢，所述焊丝为药芯焊丝，包括药芯和外皮；所述药芯包括药芯粉剂和粘结剂；所述药芯粉包括金红石、钛渣、锆英砂、合成氟云母、菱镁矿、硅铁、铝镁合金、镍粉、电解锰、铜粉、微碳铬铁、钼铁、金属铋、雾化铁粉；所述粘结剂用于钛渣和金属铋的预混；

所述药芯中各组分的质量百分比如下：金红石：6~10%，钛渣：20~24%，金红石与钛渣的总量：28~32%，锆英砂：1~3%，合成氟云母：4~6%，菱镁矿：2~5%，硅铁：4~8%，铝镁合金：1.5~3.5%，镍粉：3~4.5%，电解锰：12~15%，铜粉：3~5%，微碳铬铁：11~14%，钼铁：0.5~1%，金属铋：0.1~0.2%，雾化铁粉：14~18%，粘结剂：0.5~1%。

2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，其特征在于：所述耐腐蚀高强钢包括宝钢新型BGNDMA低合金耐腐蚀钢、舞钢特钢S-TEN2。

3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，其特征在于：所述药芯中钛渣的质量百分比为20~23%，铝镁合金的质量百分比为2~3.5%，雾化铁粉的质量百分比为14.8~18%。

4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，其特征在于：所述药芯粉剂中各组分的颗粒尺寸分布为：

金红石：0.075mm~0.18mm大于80%、0.075mm以下小于20%，钛渣：0.075mm~0.18mm大于70%、0.075mm以下小于30%，锆英砂：0.075mm~0.18mm大于20%、0.060mm以下小于80%，合成氟云母：0.075mm~0.25mm大于80%、0.075mm以下小于20%，菱镁矿：0.06mm~0.125mm大于20%、0.06mm以下小于80%，硅铁：0.06mm~0.125mm大于40%、0.06mm以下小于60%，铝镁合金：0.06mm~0.125mm大于30%、0.06mm以下小于70%，镍粉：0.06mm~0.125mm大于40%、0.06mm以下小于60%，电解锰：0.06mm~0.125mm大于30%、0.06mm以下小于70%，铜粉：3~5%，微碳铬铁：0.06mm~0.125mm大于30%、0.06mm以下小于70%，钼铁：0.06mm~0.125mm大于30%、0.06mm以下小于70%，金属铋：0.06mm~0.125mm大于15%、0.06mm以下小于85%，雾化铁粉：0.06mm~0.125mm大于40%、0.06mm以下小于60%。

5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，其特征在于：所述钛渣采用电炉熔炼法制备而成。

6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，其特征在于：所述合成氟云母的含氟量为7~12%。

7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，其特征在于：所述焊丝外壳为C含量为0.020～0.045wt%、S、P含量≤0.015wt%的低碳钢钢带。

8.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，其特征在于：所述药芯焊丝中药芯的填充率为14％ -18％。

9.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，其特征在于：所述粘结剂为硅酸钾。

10.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高强钢用气体保护焊丝，其特征在于：所述药芯的制备过程是：首先按照药芯中各组分的质量百分比准备药芯粉剂和粘结剂，使用粘结剂将金属铋与钛渣进行预混，得到混合均匀的预混粉剂，然后将预混粉剂与其他药芯粉剂混合均匀，即完成药芯的制备。