CN115990728A - 一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝 - Google Patents
一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,包括低碳钢外皮和药芯粉,按质量百分比计,药芯粉包括:金红石35%‑40%、钛酸钾钠2%‑4%、镁粉3%‑5%、钛铁2%‑3%、锰硅合金4%‑6%、锆英砂0.5%‑1.5%、氧化铝1%‑3%、石英0.5%‑2%、氟化钠2%‑3%,稀土铁合金0.5%‑2%,镍粉6%‑8%,电解金属锰4%‑6%,余量为铁粉。本发明通过石英与氧化铝的含量控制以控制焊渣的熔点,改善焊缝的成型效果,同时采用钛酸钾钠及氟化钠平衡电弧稳定性及电弧挺度,保证良好的焊接工艺性;在多种合金脱氧剂的作用下,在脱氧的同时改善了焊缝中夹杂物的形貌,从而保证了熔敷金属及对接接头力学性能的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域,具体而言,涉及一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝。
背景技术
目前随着我国经济高质量发展变革的逐渐深入,现代造船业由劳动密集型向技术密集型转变,大型集装箱船、海上风电安装船以及先进海工装备将成为未来十年船舶和海工行业发展重点。船舶和海工行业的技术升级极大的带动了先进装备对相关配套高效焊接材料的需求。
焊接占船舶建造总工时40%以上,高效焊接材料应用对于提升生产效率、改善施工环境、保障焊接质量具有重要意义,CO2气体保护焊药芯焊丝以其优异的全位置焊接工艺性、良好的自动化焊接适应性得以在船舶及海洋工程领域大量使用。无缝药芯焊丝除具有有缝药芯焊丝的优点外,还具有以下显著优点:①截面闭合,焊丝无吸潮现象,能够稳定实现超低扩散氢,冷裂纹敏感性低;②焊丝表面可镀铜,焊接电弧稳定,焊接工艺性能优异;③焊丝刚性好,送丝稳定,保证焊缝质量。基于上述优点,无缝药芯焊丝在应用于高强钢焊接时,具有非常大的技术优势。
为保证结构的强度和刚度需求,同时满足减重的要求,船舶及海工领域中高强度钢尤其是大厚度钢的应用比例逐渐提高,相应的对配套焊接材料的低温韧性提出了更高的要求,目前已有部分装备建造提出了对5Y级别焊材的需求。现有技术中,并无能够满足5Y级460MPa性能要求的焊接材料。
发明内容
本发明解决的问题是,现有技术中,没有能够满足5Y级460MPa性能要求的焊接材料。
本发明公开了一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,包括低碳钢外皮和药芯粉,按质量百分比计,所述药芯粉包括:金红石35%-40%、钛酸钾钠2%-4%、镁粉3%-5%、钛铁2%-3%、锰硅合金4%-6%、锆英砂0.5%-1.5%、氧化铝1%-3%、石英0.5%-2%、氟化钠2%-3%,稀土铁合金0.5%-2%,镍粉6%-8%,电解金属锰4%-6%,余量为铁粉。
通过石英与氧化铝的含量控制以控制焊渣的熔点,改善焊缝的铺展成型效果,同时采用钛酸钾钠及氟化钠平衡电弧稳定性及电弧挺度,保证焊丝具有良好的焊接工艺性,在合适的工艺规范下,能够实现全位置焊接,焊接过程稳定;在多种合金脱氧剂的作用下,在脱氧的同时改善了焊缝中夹杂物的形貌,从而保证了熔敷金属及对接接头力学性能的稳定,满足船级社焊接材料5Y级460MPa的性能要求,抗裂性好,扩散氢低,焊丝抗吸潮性强。
所述无缝药芯焊丝采用钛型药芯焊丝渣系,其中,金红石中的TiO2为主要造渣剂,其凝固温度高,能够调节液态熔渣为短渣,适应全位置焊接,同时,TiO2也是主要电弧稳定剂。金红石的加入量在35%-40%,当金红石的加入量低于35%时,容易出现熔渣覆盖不完善的情况,影响熔敷金属的成型效果,当金红石的加入量高于40%时,容易增加焊缝中的杂物,影响熔敷金属的力学性能。
钛酸钾钠主要包括Na2O、K2O、TiO2,其中的Na2O和K2O可以提高焊接电弧的稳定性起到稳弧作用,同时,Na2O和K2O也可以改善熔渣表面张力,有利于实现全位置焊接;钛酸钾钠中的TiO2作为Na2O和K2O的载体加入。钛酸钾钠的加入量在2%-4%之间,加入量高于4%会导致烟尘过大,加入量低于2%会影响电弧的稳定性,导致焊丝焊接性变差。
镁粉可以提高焊丝的脱氧能力进而提高焊缝金属力学性能,同时脱氧产物可以起到调节焊接工艺性的作用,因为镁粉的脱氧产物几乎全部进入熔渣,可以提高渣的熔点使焊丝适用于全位置焊接。镁粉的加入量控制在3%-5%,镁粉加入量低于3%时脱氧不足,容易使焊缝金属氧含量过高,影响焊缝的力学性能;镁粉加入量高于5%时将降低立焊及仰焊的适应性,增加焊接操控难度。
钛铁中的Ti用于对焊缝进行脱氧,由于Ti与氧的亲合力很大,焊缝中的Ti以微小颗粒氧化物的形式(TiO、Ti2O3、TiO2)弥散分布于焊缝中,非常容易成为针状铁素体的形核核心,有利形成针状铁素体组织,从而提高焊缝金属的韧性。钛铁的加入量在2%-3%,当钛铁的加入量低于2%时,针状铁素体的形核核心不足,导致焊缝中针状铁素体组织不足,影响熔敷金属的低温韧性,当钛铁的加入量高于3%时,会导致熔池中的氧含量过高,影响立焊及仰焊成型。
锰硅合金包括Mn和Si,用于焊接过程中液态熔池的脱氧,以保证焊缝金属获得良好的性能,此外,Mn和Si的脱氧产物能够调节液态熔池的流动性,从而改善焊丝的焊接工艺性。锰硅合金的加入量在4%-6%,当加入量低于4%时,其脱氧及焊接工艺性的改善不佳,焊缝金属性能不佳,当其加入量大于6%时,会向焊缝金属中过渡多余的Mn和Si,导致焊缝金属的韧性下降,尤其是低温韧性,将有大幅度下降。
锆英砂主要用于提供ZrO2以改善焊缝的脱渣性能,ZrO2具有负的线膨胀系数,在冷却过程中体积变化,对渣壳顺利剥离有正面作用,并且ZrO2作为高熔点物质,可以调节渣池粘度,改善焊缝成型,保证焊缝的工艺性。锆英砂的加入量在0.5%-1.5%,当其加入量低于0.5%时,容易出现不易脱渣的情况,当其加入量高于1.5%时,会在焊缝表面形成密集的点状凹坑,影响焊缝成型。
氧化铝用于调节熔渣粘度,改善液态熔渣的流动性和表面张力,保证焊丝全位置焊接的工艺性。氧化铝的加入量在1%-3%,当其加入量低于1%时,熔渣粘度过高,不利于焊缝的脱氧和成型,当其加入量高于3%时会使粘度下降过多,导致立焊熔池下坠,影响全位置焊接的工艺性。
石英的主要成分为SiO2,锆英砂也可以提供部分SiO2,SiO2用于调整液态熔池的粘度和流动性,保障焊丝的工艺性。在考虑锆英砂加入量的情况下,石英加入量在0.5%-2%,当加入量低于1%时,熔渣粘度过高,不利于焊缝的脱氧和成型,当加入量高于2%时会使粘度下降过多,导致立焊熔池下坠,影响全位置焊接的工艺性。
氟化钠用于增加电弧穿透力,使得焊接电弧在焊接时能够得到合适的熔深。氟化钠的加入量在2%-3%,当其加入量低于2%时,电弧穿透力不足,焊接时熔深不足,影响焊接效率和焊接质量,当其加入量高于3%时会影响电弧的稳定性,影响焊接的顺利进行。
稀土铁合金用于提高焊缝金属的力学性能。一方面稀土铁合金通过冶金作用,进行焊缝的脱氧和脱硫反应,净化焊缝金属,另一方面,稀土铁合金的脱氧产物可以使焊缝中夹杂物球化、细化,促进针状铁素体形核,提高焊缝低温韧性。稀土铁合金的加入量在0.5%-2%,当其加入量低于0.5%时,容易导致焊缝中夹杂物含量上升,严重影响焊缝的低温冲击韧性,当其加入量高于2%时,过多的稀土元素会污染焊缝晶界,导致晶界先共析铁素体增加,从而降低了焊缝的低温冲击韧性。
镍粉用于改善焊缝金属的力学性能。镍作为一种奥氏体化元素,可以促进韧脆转变温度向低温区移动,提高焊缝金属韧性。镍粉的加入量在6%-8%,当其加入量低于6%时,焊缝金属的韧性不足,当其加入量高于8%时,焊缝中容易出现气孔,影响焊缝金属的力学性能。
电解金属锰,主要目的是以合金剂引入Mn元素,以获得合适熔敷金属的成分,进而得到合适的强度和韧性匹配。电解金属锰的加入量在4%-6%,当其加入量低于4%时,则会影响焊缝金属的强度,当其加入量高于6%时,则会导致焊缝金属强度过高,韧性降低。
进一步的,所述稀土铁合金为稀土硅钙和稀土硅铁中的至少一种。
进一步的,按质量百分比计,所述药芯粉包括金红石35%、钛酸钾钠4%、镁粉5%、钛铁2%、锰硅合金4%、锆英砂0.5%、氧化铝2%、石英2%、氟化钠3%,稀土硅铁2%,镍粉8%,电解金属锰6%,余量为铁粉。
进一步的,按质量百分比计,所述药芯粉包括金红石38%、钛酸钾钠2%、镁粉3%、钛铁3%、锰硅合金6%、锆英砂1.5%、氧化铝3%、石英1%、氟化钠3%,稀土硅钙2%,镍粉6%,电解金属锰4%,余量为铁粉。
进一步的,按质量百分比计,所述药芯粉包括金红石40%、钛酸钾钠3%、镁粉4%、钛铁2%、锰硅合金6%、锆英砂1.5%、氧化铝1%、石英0.5%、氟化钠2%,稀土硅铁0.5%,稀土硅钙0.5%,镍粉7%,电解金属锰4%,余量为铁粉。
进一步的,所述药芯粉占药芯焊丝总质量的13%-16%。
进一步的,所述药芯焊丝的直径为1.2mm。
进一步的,所述钛酸钾钠中,按质量百分比计,TiO2≥60%,K2O≥20%,Na2O≥5%。
进一步的,所述钛铁中,按质量百分比计,27%≤Ti≤32%。
进一步的,所述硅锰合金中,按质量百分比计,65%≤Mn≤72%,14%≤Si≤17%,C≤2.5%。
相对于现有技术,本发明所述的5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝具有以下优势:
1)焊丝采用金红石为主的钛酸型渣系,通过控制石英与氧化铝的含量可以适当控制渣的熔点,改善焊缝的铺展成型效果,同时采用钛酸钾钠及氟化钠平衡电弧稳定性及电弧挺度,保证了焊丝工艺性良好,在合适的工艺规范下,能够实现全位置焊接,焊接过程稳定;
2)在多种合金脱氧剂的作用下,焊缝金属成分在合理范围内,并且焊丝配方中加入稀土铁合金,在脱氧的同时改善了焊缝中夹杂物的形貌,从而保证了熔敷金属及对接接头力学性能的稳定,满足船级社焊接材料5Y级460MPa的性能要求,抗裂性好,扩散氢低,焊丝抗吸潮性强。
具体实施方式
为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面具体描述本发明实施例的一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝。
实施例1
本实施例提供一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,包括低碳钢外皮和药芯粉,按质量百分比计,所述药芯粉包括:金红石35%-40%、钛酸钾钠2%-4%、镁粉3%-5%、钛铁2%-3%、锰硅合金4%-6%、锆英砂0.5%-1.5%、氧化铝1%-3%、石英0.5%-2%、氟化钠2%-3%,稀土铁合金0.5%-2%,镍粉6%-8%,电解金属锰4%-6%,余量为铁粉。
本实施例中,通过石英与氧化铝的含量控制以控制焊渣的熔点,改善焊缝的铺展成型效果,同时采用钛酸钾钠及氟化钠平衡电弧稳定性及电弧挺度,保证焊丝具有良好的焊接工艺性,在合适的工艺规范下,能够实现全位置焊接,焊接过程稳定;在多种合金脱氧剂的作用下,在脱氧的同时改善了焊缝中夹杂物的形貌,从而保证了熔敷金属及对接接头力学性能的稳定,满足船级社焊接材料5Y级460MPa的性能要求,抗裂性好,扩散氢低,焊丝抗吸潮性强。
在本实施例中,所述无缝药芯焊丝采用钛型药芯焊丝渣系,其中,金红石中的TiO2为主要造渣剂,其凝固温度高,能够调节液态熔渣为短渣,适应全位置焊接,同时,TiO2也是主要电弧稳定剂。金红石的加入量在35%-40%,当金红石的加入量低于35%时,容易出现熔渣覆盖不完善的情况,影响熔敷金属的成型效果,当金红石的加入量高于40%时,容易增加焊缝中的杂物,影响熔敷金属的力学性能。
钛酸钾钠主要包括Na2O、K2O、TiO2,其中的Na2O和K2O可以提高焊接电弧的稳定性起到稳弧作用,同时,Na2O和K2O也可以改善熔渣表面张力,有利于实现全位置焊接;钛酸钾钠中的TiO2作为Na2O和K2O的载体加入。钛酸钾钠的加入量在2%-4%之间,加入量高于4%会导致烟尘过大,加入量低于2%会影响电弧的稳定性,导致焊丝焊接性变差。
镁粉可以提高焊丝的脱氧能力进而提高焊缝金属力学性能,同时脱氧产物可以起到调节焊接工艺性的作用,因为镁粉的脱氧产物几乎全部进入熔渣,可以提高渣的熔点使焊丝适用于全位置焊接。镁粉的加入量控制在3%-5%,镁粉加入量低于3%时脱氧不足,容易使焊缝金属氧含量过高,影响焊缝的力学性能;镁粉加入量高于5%时将降低立焊及仰焊的适应性,增加焊接操控难度。
钛铁中的Ti用于对焊缝进行脱氧,由于Ti与氧的亲合力很大,焊缝中的Ti以微小颗粒氧化物的形式(TiO、Ti2O3、TiO2)弥散分布于焊缝中,非常容易成为针状铁素体的形核核心,有利形成针状铁素体组织,从而提高焊缝金属的韧性。钛铁的加入量在2%-3%,当钛铁的加入量低于2%时,针状铁素体的形核核心不足,导致焊缝中针状铁素体组织不足,影响熔敷金属的低温韧性,当钛铁的加入量高于3%时,会导致熔池中的氧含量过高,影响立焊及仰焊成型。
锰硅合金包括Mn和Si,用于焊接过程中液态熔池的脱氧,以保证焊缝金属获得良好的性能,此外,Mn和Si的脱氧产物能够调节液态熔池的流动性,从而改善焊丝的焊接工艺性。锰硅合金的加入量在4%-6%,当加入量低于4%时,其脱氧及焊接工艺性的改善不佳,焊缝金属性能不佳,当其加入量大于6%时,会向焊缝金属中过渡多余的Mn和Si,导致焊缝金属的韧性下降,尤其是低温韧性,将有大幅度下降。在本申请中,锰硅合金、钛铁等作为合金脱氧剂使用,可以有效地降低熔敷金属中的氧含量。
锆英砂主要用于提供ZrO2以改善焊缝的脱渣性能,ZrO2具有负的线膨胀系数,在冷却过程中体积变化,对渣壳顺利剥离有正面作用,并且ZrO2作为高熔点物质,可以调节渣池粘度,改善焊缝成型,保证焊缝的工艺性。锆英砂的加入量在0.5%-1.5%,当其加入量低于0.5%时,容易出现不易脱渣的情况,当其加入量高于1.5%时,会在焊缝表面形成密集的点状凹坑,影响焊缝成型。
氧化铝用于调节熔渣粘度,改善液态熔渣的流动性和表面张力,保证焊丝全位置焊接的工艺性。氧化铝的加入量在1%-3%,当其加入量低于1%时,熔渣粘度过高,不利于焊缝的脱氧和成型,当其加入量高于3%时会使粘度下降过多,导致立焊熔池下坠,影响全位置焊接的工艺性。
石英的主要成分为SiO2,锆英砂也可以提供部分SiO2,SiO2用于调整液态熔池的粘度和流动性,保障焊丝的工艺性。在考虑锆英砂加入量的情况下,石英加入量在0.5%-2%,当加入量低于1%时,熔渣粘度过高,不利于焊缝的脱氧和成型,当加入量高于2%时会使粘度下降过多,导致立焊熔池下坠,影响全位置焊接的工艺性。
氟化钠用于增加电弧穿透力,使得焊接电弧在焊接时能够得到合适的熔深。氟化钠的加入量在2%-3%,当其加入量低于2%时,电弧穿透力不足,焊接时熔深不足,影响焊接效率和焊接质量,当其加入量高于3%时会影响电弧的稳定性,影响焊接的顺利进行。
稀土铁合金用于提高焊缝金属的力学性能。一方面稀土铁合金通过冶金作用,进行焊缝的脱氧和脱硫反应,净化焊缝金属,另一方面,稀土铁合金的脱氧产物可以使焊缝中夹杂物球化、细化,促进针状铁素体形核,提高焊缝低温韧性。稀土铁合金的加入量在0.5%-2%,当其加入量低于0.5%时,容易导致焊缝中夹杂物含量上升,严重影响焊缝的低温冲击韧性,当其加入量高于2%时,过多的稀土元素会污染焊缝晶界,导致晶界先共析铁素体增加,从而降低了焊缝的低温冲击韧性。
镍粉用于改善焊缝金属的力学性能。镍作为一种奥氏体化元素,可以促进韧脆转变温度向低温区移动,提高焊缝金属韧性。镍粉的加入量在6%-8%,当其加入量低于6%时,焊缝金属的韧性不足,当其加入量高于8%时,焊缝中容易出现气孔,影响焊缝金属的力学性能。
电解金属锰,主要目的是以合金剂引入Mn元素,以获得合适熔敷金属的成分,进而得到合适的强度和韧性匹配。电解金属锰的加入量在4%-6%,当其加入量低于4%时,则会影响焊缝金属的强度,当其加入量高于6%时,则会导致焊缝金属强度过高,韧性降低。
所述药芯粉占药芯焊丝总质量的13%-16%。
所述药芯焊丝的直径为1.2mm。
所述稀土铁合金为稀土硅钙和稀土硅铁中的至少一种。
在本实施例中,所述药芯粉各组分粒度为80目全通过。
在本实施例中,所述无缝药芯焊丝的制备工艺包括:在线同步添加药芯粉,添加药芯粉后的外皮钢带,经轧辊成型和焊合后,再经退火、减径和镀铜,进而制备出无缝药芯焊丝。具体制备方法可参考中国专利CN201110266933.1,在此不再加以赘述。
上述药芯粉中各原材料的组分要求见表1。
表1主要原材料的组分要求
实施例2
本实施例提供一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,根据实施例1中所述的药芯粉的组分进行,配置了3种药芯粉料,采用低碳钢带作为焊丝外皮制备三种无缝药芯焊丝,分别标记为T1、T2、T3,焊丝直径为Φ1.2mm。各药芯焊丝中药芯粉的具体质量配比见表1,焊丝填充率(即药芯粉占药芯焊丝总质量的百分比)见表2,三种无缝药芯焊丝焊接时所采用的保护气均为二氧化碳。
表1本实施例中T1、T2、T3无缝药芯焊丝药芯粉的组成(wt%)
表2本实施例中无缝药芯焊丝的药芯粉的填充率(%)
本实施例中制备药芯焊丝所用的低碳钢带的化学成分及性能分别如表3、表4所示。
表3本实施例中无缝药芯焊丝选用钢带的化学成分(wt%)
化学成分 | C | Si | Mn | S | P | Fe |
含量 | 0.033 | 0.02 | 0.21 | 0.005 | 0.01 | 余量 |
表4本实施例中无缝药芯焊丝选用钢带的性能
本实施例中T1、T2、T3三种无缝药芯焊丝的熔敷金属化学成分及力学性能如表5、表6所示。
表5本实施例中无缝药芯焊丝熔敷金属的化学成分(wt%)
表6本实施例中无缝药芯焊丝熔敷金属的力学性能
CCS(China Classification Society,中国船级社)对于5Y级460MPa焊接材料熔敷金属的力学性能要求为:屈服强度≥460MPa,抗拉强度540-720MPa,延伸率≥20%,KV2(-60℃)≥47J,由此可见,本实施例提供的T1、T2、T3三种无缝药芯焊丝均可以满足CCS船级社对于5Y级460MPa焊接材料的要求,其熔敷金属具有优异的低温冲击韧性。
需要说明,本发明中所有进行方向性和位置性指示的术语,诸如:“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“尾端”、“首端”、“中心”等,仅用于解释在某一特定状态下各部件之间的相对位置关系、连接情况等,仅为了便于描述本发明,而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。另外,在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,包括低碳钢外皮和药芯粉,其特征在于,按质量百分比计,所述药芯粉包括:金红石35%-40%、钛酸钾钠2%-4%、镁粉3%-5%、钛铁2%-3%、锰硅合金4%-6%、锆英砂0.5%-1.5%、氧化铝1%-3%、石英0.5%-2%、氟化钠2%-3%,稀土铁合金0.5%-2%,镍粉6%-8%,电解金属锰4%-6%,余量为铁粉。
2.如权利要求1所述的5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,其特征在于,所述稀土铁合金为稀土硅钙和稀土硅铁中的至少一种。
3.如权利要求2所述的5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,其特征在于,按质量百分比计,所述药芯粉包括金红石35%、钛酸钾钠4%、镁粉5%、钛铁2%、锰硅合金4%、锆英砂0.5%、氧化铝2%、石英2%、氟化钠3%,稀土硅铁2%,镍粉8%,电解金属锰6%,余量为铁粉。
4.如权利要求2所述的5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,其特征在于,按质量百分比计,所述药芯粉包括金红石38%、钛酸钾钠2%、镁粉3%、钛铁3%、锰硅合金6%、锆英砂1.5%、氧化铝3%、石英1%、氟化钠3%,稀土硅钙2%,镍粉6%,电解金属锰4%,余量为铁粉。
5.如权利要求2所述的5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,其特征在于,按质量百分比计,所述药芯粉包括金红石40%、钛酸钾钠3%、镁粉4%、钛铁2%、锰硅合金6%、锆英砂1.5%、氧化铝1%、石英0.5%、氟化钠2%,稀土硅铁0.5%,稀土硅钙0.5%,镍粉7%,电解金属锰4%,余量为铁粉。
6.如权利要求1所述的一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,其特征在于,所述药芯粉占药芯焊丝总质量的13%-16%。
7.如权利要求1所述的一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,其特征在于,所述药芯焊丝的直径为1.2mm。
8.如权利要求1所述的一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,其特征在于,所述钛酸钾钠中,按质量百分比计,TiO2≥60%,K2O≥20%,Na2O≥5%。
9.如权利要求1所述的一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,其特征在于,所述钛铁中,按质量百分比计,27%≤Ti≤32%。
10.如权利要求1所述的一种5Y级460MPa高韧性金红石型无缝药芯焊丝,其特征在于,所述硅锰合金中,按质量百分比计,65%≤Mn≤72%,14%≤Si≤17%,C≤2.5%。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118106655A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-05-31 | 洛阳船舶材料研究所(中国船舶集团有限公司第七二五研究所) | 一种460MPa级船舶与海工用钢全位置焊接的药芯焊丝 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2014149816A (ru) * | 2014-12-09 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Региональный Северо-Западный Межотраслевой Аттестационный Центр" (ООО "РСЗ МАЦ") | Порошковая проволока для механизированной подводной сварки |
CN106078006A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-11-09 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种550MPa高强钢用超低氢高韧性无缝药芯焊丝 |
CN108723636A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-11-02 | 洛阳双瑞特种合金材料有限公司 | 具有低裂纹敏感性的焊丝药粉、药芯焊丝及制备与应用 |
CN109623193A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-16 | 洛阳双瑞特种合金材料有限公司 | 具有低氢高韧性的低温钢用无缝药芯焊丝及其制备方法 |
CN109623196A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-16 | 天津市永昌焊丝有限公司 | 一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝 |
CN111055040A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-04-24 | 洛阳双瑞特种合金材料有限公司 | 一种大拘束条件抗热裂纹无缝药芯焊丝 |
CN111761254A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-13 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种海洋工程高强钢焊接用无缝药芯焊丝 |
CN113695787A (zh) * | 2021-10-27 | 2021-11-26 | 张家港市亨昌焊材有限公司 | 一种低氢抗裂型药芯焊丝的组分及其制备方法 |
-
2023
- 2023-02-14 CN CN202310112415.7A patent/CN115990728A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2014149816A (ru) * | 2014-12-09 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Региональный Северо-Западный Межотраслевой Аттестационный Центр" (ООО "РСЗ МАЦ") | Порошковая проволока для механизированной подводной сварки |
CN106078006A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-11-09 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种550MPa高强钢用超低氢高韧性无缝药芯焊丝 |
CN108723636A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-11-02 | 洛阳双瑞特种合金材料有限公司 | 具有低裂纹敏感性的焊丝药粉、药芯焊丝及制备与应用 |
CN109623193A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-16 | 洛阳双瑞特种合金材料有限公司 | 具有低氢高韧性的低温钢用无缝药芯焊丝及其制备方法 |
CN109623196A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-16 | 天津市永昌焊丝有限公司 | 一种耐候钢用高韧性钛型药芯焊丝 |
CN111055040A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-04-24 | 洛阳双瑞特种合金材料有限公司 | 一种大拘束条件抗热裂纹无缝药芯焊丝 |
CN111761254A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-13 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种海洋工程高强钢焊接用无缝药芯焊丝 |
CN113695787A (zh) * | 2021-10-27 | 2021-11-26 | 张家港市亨昌焊材有限公司 | 一种低氢抗裂型药芯焊丝的组分及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
孔红雨等: "金红石型高强钢无缝药芯焊丝研制", 《金属加工(热加工)》, 20 October 2015 (2015-10-20), pages 26 - 28 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118106655A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-05-31 | 洛阳船舶材料研究所(中国船舶集团有限公司第七二五研究所) | 一种460MPa级船舶与海工用钢全位置焊接的药芯焊丝 |
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