CN115070261A - 一种不锈钢药芯焊丝 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不锈钢药芯焊丝，具体涉及焊接材料技术领域。本发明不锈钢药芯焊丝包括钢带和填充在所述钢带内部的药芯，所述药芯包括以下重量份的组分：大理石6～9份、氟铝酸钠6～8份、钛酸钠3～5份，金红石35～40份、金属锰8～10份、钼铁10～15份、长石18～22份、石英3～5份，金属铬15～18份，氮化锰1.3～1.8份。本发明的不锈钢药芯焊丝具有优良的耐腐蚀性能及熔敷金属高强性能，适用于海洋工程及石油化工等行业。

Description

一种不锈钢药芯焊丝

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体涉及一种不锈钢药芯焊丝。

背景技术

我国是不锈钢生产大国，国内不锈钢产量连续多年超过其表观消费量，但国内不锈钢行业大量生产技术水平较低的低端产品，对于高端不锈钢的需求尚有一定缺口。因此，扩大400系以及双相不锈钢产品的生产及消费份额是中国不锈钢企业的发展趋势，也是目前全球不锈钢企业重点投入项目。

双相不锈钢含有铁素体和奥氏体两相组织，且两相中含量较小的一相所占比例一般也不低于30％。因此，双相不锈钢的屈服强度可达400～550MPa，是普通不锈钢的2倍，因此可以节约用材，降低设备制造成本。在抗腐蚀方面，尤其是介质环境比较恶劣(如海水，氯离子含量较高)的条件下，双相不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢，可以与高合金奥氏体不锈钢相媲美。因此，双相不锈钢被广泛应用于石油化工、海洋工程、核电等领域。

焊接材料是设备制造过程中不可缺少的一部分，其主要影响焊缝处的性能，目前，市面上的焊接材料性能无法与双相不锈钢的性能相匹配，焊接材料限制了双相不锈钢的应用，因此，开发一种与双相不锈钢性能匹配的焊接材料对不锈钢行业的发展至关重要。

发明内容

鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供一种不锈钢药芯焊丝，以改善焊丝的焊接工艺性、焊缝金属的力学性能及耐腐蚀性能。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种不锈钢药芯焊丝，所述不锈钢药芯焊丝包括钢带和填充在所述钢带内部的药芯，所述药芯包括以下重量份的组分：大理石6～9份、氟铝酸钠6～8份、钛酸钠3～5份，金红石35～40份、金属锰8～10份、钼铁10～15份、长石18～22份、石英3～5份，金属铬15～18份，氮化锰1.3～1.8份。

在本发明一示例中，所述药芯的重量是所述不锈钢药芯焊丝总重量的18～20％。

在本发明一示例中，所述药芯的粒度为60～80目。

在本发明一示例中，所述钼铁中的钼含量大于等于55％。

在本发明一示例中，所述钢带采用304不锈钢钢带。

在本发明一示例中，所述钢带的厚度*宽度为(0.4～0.8)mm*10mm。

在本发明一示例中，所述不锈钢药芯焊丝的直径为1.0～1.2mm。

在本发明一示例中，所述不锈钢药芯焊丝为自保护双相不锈钢药芯焊丝。

在本发明一示例中，所述不锈钢药芯焊丝焊接时采用直流正接。

本发明不锈钢药芯焊丝，采用Cr-Ni-Mo-N合金系，以添加氮化锰的形式实现渗氮，且以铬的存在增加氮在焊缝中溶解度，提高锰、氮的利用率，可确保焊缝金属拉伸强度、抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能。以金红石、长石、氟铝酸钠、碳酸钙等粉料为渣系，进行造渣、造气实现其自保护焊接，熔池具有良好的流动性，焊接电弧柔和稳定、飞溅少，焊缝成形美观，送丝稳定，具有优良的焊接工艺性能，尤其适合于海洋工程、石油化工等设备的焊接。

本发明在焊接工艺性方面通过调整矿物粉、氟化物及脱氧元素的配比调整焊渣凝固点，使焊缝隔离空气达到自保护的效果，同时脱渣性良好，焊接性能极佳，使用方便，适合野外作业；力学性能及防蚀性能方面通过加入Cr、Ni、Mo、N等成分确保焊缝中两相比例，确保其拉伸强度、抗应力腐蚀、抗晶间腐蚀等性能良好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明不锈钢药芯焊丝制备方法流程图。

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它优点与功效。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。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

须知，本说明书中未特别说明的“％”、“wt％”代表质量百分数，“份”代表重量份数。

本发明提供一种不锈钢药芯焊丝，包括钢带和填充在钢带内的药芯，其中，药芯包括以下重量份的组分：大理石6～9份、氟铝酸钠6～8份、钛酸钠3～5份，金红石35～40份、金属锰8～10份、钼铁10～15份、长石18～22份、石英3～5份，金属铬15～18份，氮化锰1.3～1.8份。

药芯中各组分的作用如下：

大理石：主要成分为碳酸钙，是造渣、造气剂，还可起到稳弧、脱硫的作用，但是大理石含量过高也会使焊缝成型粗糙，使焊缝内产生气孔。本发明药芯中大理石的含量为6～9重量份，例如大理石可以为6份、7份、8份或9份等上述范围内任一数值。

氟铝酸钠：稀释焊渣，增强焊渣流动性，使焊缝中的气体易于溢出；增加电弧稳定性。本发明药芯中氟铝酸钠的含量为6～8重量份，例如氟铝酸钠可以为6份、7份或8份等上述范围内任一数值。

钛酸钠：增加电弧稳定性。本发明药芯中钛酸钠的含量为3～5重量份，例如钛酸钠可以为3份、4份或5份等上述范围内任一数值。

金红石：主要成分TiO₂，在造渣的同时调节熔渣熔点和黏度，稳定电弧。金红石含量过多易使焊缝产生气体，使焊缝机械性能下降。本发明药芯中金红石的含量为35～40重量份，例如金红石可以为35份、38份或40份等上述范围内任一数值。

金属锰：脱氧、脱硫、渗合金，对焊缝金属起到固溶强化作用。本发明药芯中金属锰的含量为8～10重量份，例如金属锰可以为8份、9份或10份等上述范围内任一数值。

钼铁：向焊缝中渗合金，提高焊缝的强度及韧性，可形成碳化物增加焊缝耐蚀性。本发明药芯中钼铁的含量为10～15重量份，例如钼铁可以为10份、12份或15份等上述范围内任一数值。本发明钼铁中的钼含量≥55％，余量为铁或其他不可避免的杂质元素。

石英：造渣，适量添加适应可增加渣的活泼性，造渣的同时调节熔渣熔点和黏度；但是过多会黏渣，增加飞溅。本发明药芯中石英的含量为3～5份，例如石英可以为3份、4份或5份等上述范围内的任一数值。

长石：稳弧、造渣，适量有利于脱渣，过多会黏渣。本发明药芯中长石的含量为18～22重量份，例如长石可以为18份、20份或22份等上述范围内任一数值。取上述范围内任一数值即能起到稳弧、造渣的作用，又有利于脱渣，不会出现粘渣。

氮化锰：渗合金，主要提高焊缝耐腐蚀能力，尤其是耐缝隙腐蚀的能力，其次提高焊缝强度。本发明药芯中氮化锰的含量为1.3～1.8重量份，例如氮化锰可以为1.3份、1.5份或1.8份等上述范围内任一数值。

在一实施例中，药芯焊丝中药芯的填充率即药芯的重量是药芯和钢带总重量的18～20％，例如，药芯的填充率可以为18％、19％或20％等。药芯的粒度目数控制在60～80目，例如60目、70目或80目等。实际应用中，先按照上述组分比例配置药芯，再将药芯按照填充率18～20％填充至钢带中。

在一实施例中，药芯焊丝中的钢带为304不锈钢钢带，由于304不锈钢钢带中含有8％～15％的Ni，焊丝在焊接时可在熔敷金属中引入Ni元素，可以提高焊缝金属的韧性及强度。

本发明的不锈钢药芯焊丝属于自保护双相不锈钢药芯焊丝，焊接时采用直流正接，无需保护气体进行保护。

请参阅图1，本发明的不锈钢药芯焊丝制备流程如下：

S1、将药芯的各组分按照上述比例混合均匀；

S2、将钢带轧制成U型槽，并将混合均匀的药芯填充至U型槽内闭合；

S3、将填充有药芯的钢带拉拔减径至所需规格，得到不锈钢药芯焊丝。

其中，步骤S1中先按照大理石6～9份、氟铝酸钠6～8份、钛酸钠3～5份，金红石35～40份、金属锰8～10份、钼铁10～15份、长石18～22份、石英3～5份，金属铬15～18份，氮化锰1.3～1.8份比例称量药芯的各组分，并将上述组分混合均匀。

步骤S2先通过成型机对钢带进行清理，再把钢带轧制成U型槽，将步骤S1混合均匀的药芯填充至U型槽内，再利用成型机对钢带进行封口。其中，本发明使用的钢带为304不锈钢钢带，钢带尺寸厚度*宽度为(0.4～0.8)mm*10mm，例如钢带的厚度*宽度为0.4mm*10mm、0.6mm*10mm或0.8mm*10mm。填充药粉时，控制药粉的填充率(药粉重量占药芯焊丝总重量比例)在18～20％，例如填充率可以为18％、19％、20％等。

步骤S3将步骤S2中填充有药粉的钢带进行拉丝处理，即利用拉丝机将焊丝半成品拉拔减径至所需规格即制得药芯焊丝。其中，药芯焊丝的直径为1.0～1.2mm，例如可以为1.0mm、1.1mm或1.2mm等。

下面通过几个具体的实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

请采阅表1，本实施例的不锈钢药芯焊丝包括钢带和填充在钢带内的药芯，其中，钢带采用304不锈钢钢带，钢带的厚度*宽度为0.5mm*10mm；药芯包括以下重量份的组分：大理石6份、氟铝酸钠6份、钛酸钠3份，金红石35份、金属锰8份、钼铁10份、长石18份、石英3份，金属铬15份，氮化锰1.3份。药芯的填充率为18％。

实施例2

请参阅表1，本实施例的不锈钢药芯焊丝包括钢带和填充在钢带内的药芯，其中，钢带采用304不锈钢钢带，钢带的厚度*宽度为0.5mm*10mm；药芯包括以下重量份的组分：大理石7份、氟铝酸钠7份、钛酸钠4份，金红石37份、金属锰9份、钼铁13份、长石20份、石英4份，金属铬17份，氮化锰1.5份。药芯的填充率为19％。

实施例3

请参阅表1：本实施例的不锈钢药芯焊丝包括钢带和填充在钢带内的药芯，其中，钢带采用304不锈钢钢带，钢带的厚度*宽度为0.5mm*10mm；药芯包括以下重量份的组分：大理石9份、氟铝酸钠8份、钛酸钠5份，金红石40份、金属锰10份、钼铁15份、长石22份、石英5份，金属铬18份，氮化锰1.8份。药芯的填充率为20％。

表1：实施例1至3不锈钢药芯焊丝的药芯组分

按相关标准规范对上述实施例1至3的不锈钢药芯焊丝进行各项焊接试验，焊接时采用直流正接。熔敷金属化学成分如下表2；焊接工艺性能及熔敷金属的力学性能如下表3。

表2：实施例1-3不锈钢药芯焊丝的熔敷金属化学成分

表3：实施例1-3不锈钢药芯焊丝的焊接工艺及熔敷金属力学性能

实施例1至3试验结果表明，本发明的不锈钢药芯焊丝，焊接时电弧稳定、焊渣覆盖均匀、飞溅少；焊缝平整、无夹渣、咬边等不良现象，焊接工艺性良好；而且熔敷金属具有优良的耐腐蚀性及高强特点，可应用于双相不锈钢焊接。

本发明不锈钢药芯焊丝，采用Cr-Ni-Mo-N合金系，以添加氮化锰的形式实现渗氮，且以铬的存在增加氮在焊缝中溶解度，提高锰、氮的利用率，可确保焊缝金属拉伸强度、抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能。以金红石、长石、氟铝酸钠、碳酸钙等粉料为渣系，进行造渣、造气实现其自保护焊接，熔池具有良好的流动性，焊接电弧柔和稳定、飞溅少，焊缝成形美观，送丝稳定，具有优良的焊接工艺性能，尤其适合于海洋工程、石油化工等设备的焊接。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种不锈钢药芯焊丝，其特征在于，包括钢带和填充在所述钢带内的药芯，所述药芯包括以下重量份的组分：

2.根据权利要求1所述的不锈钢药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的重量是所述不锈钢药芯焊丝总重量的18～20％。

3.根据权利要求1所述的不锈钢药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的粒度目数为60～80目。

4.根据权利要求1所述的不锈钢药芯焊丝，其特征在于，所述钼铁中的钼含量大于等于55％。

5.根据权利要求1所述的不锈钢药芯焊丝，其特征在于，所述钢带采用304不锈钢钢带。

6.根据权利要求1所述的不锈钢药芯焊丝，其特征在于，所述钢带的厚度*宽度为(0.4～0.8)mm*10mm。

7.根据权利要求1所述的不锈钢药芯焊丝，其特征在于，所述不锈钢药芯焊丝的直径为1.0～1.2mm。

8.根据权利要求1所述的不锈钢药芯焊丝，其特征在于，所述不锈钢药芯焊丝为自保护双相不锈钢药芯焊丝。

9.根据权利要求1所述的不锈钢药芯焊丝，其特征在于，所述不锈钢药芯焊丝焊接时采用直流正接。

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