TWI558492B

TWI558492B - High strength and low temperature resistant TiO 2 Department of CO 2 Gas protection Low hydrogen type flux cored wire

Info

Publication number: TWI558492B
Application number: TW100146203A
Authority: TW
Inventors: tai-sheng Zhou
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2016-11-21
Also published as: TW201323135A

Description

高強度耐低溫TiO 2 系CO 2 氣體保護低氫型藥芯焊絲

本發明是關於一種焊接材料領域，特別是指一種保護氣體焊接用藥芯焊絲，尤其是指一種高強度耐低溫TiO₂系CO₂氣體保護低氫型藥芯焊絲。

隨著深海石油、天然氣開採量的日益增加，以及潛艇、航空母艦等軍用船艦的生產，如HY-100型高強度耐低溫型特鋼的使用會越來越廣，從而，使得與之配套的低溫鋼藥芯焊絲需求量增加，但是現有技術條件下，酸性低溫鋼藥芯焊絲在焊接80公斤級的高強度鋼時，其低溫衝擊韌性和抗裂性均較差，無法保證低溫鋼的使用要求，而採用鹼性低氫型的藥芯焊絲焊接工藝性能較差，熔滴過渡形式為粗顆粒過渡，飛濺較大，電弧穩定性差。

為了克服上述缺陷，本發明提供了一種高強度耐低溫TiO₂系CO₂氣體保護低氫型藥芯焊絲，該藥芯焊絲為760MPa級低溫鋼用藥芯焊絲，是酸性渣系，不僅煙塵量少、弧光柔和穩定、渣薄而易除、低溫衝擊韌性好、擴散氫含量低，而且效率高、成本低。

本發明高強度耐低溫TiO₂系CO₂氣體保護低氫型藥芯焊絲，包括一碳鋼外皮，以及一個填充在該碳鋼外皮內部的藥芯，該藥芯的填充比為10～20%，所述藥芯中各成分相對於焊絲的總質量的百分含量分別為：TiO₂：4.5～6.5%；Al₂O₃：0.001～0.6%；SiO₂：0.001～1%；ZrO₂：0.001～0.5%；MgO：0.001～0.4%；F：0.001～0.5%；C：0.001～0.15%；Si：0.2～1.5%；Mn：1.0～3.5%；Ni：0.5～3.5%；Mo：0.1～1.0%；Ti：0.001～0.4%；及B：0.001～0.009%。

本發明所述的CO₂氣體保護用藥芯焊絲，對其操作性能要求高，主要考慮電弧穩定性，焊道成型，焊接飛濺，為此要控制熔滴過渡形式，使噴射過渡成為主要過渡形式，因此對熔滴的表面張力，熔渣的凝固溫度，電弧的穿透力等等都要控制適度，同時，通過藥芯過渡合金元素，保證焊縫的強度和低溫衝擊韌性。其理化分析如下：錳脫硫，脫氧，同時過渡合金元素，提高焊縫強度與韌性。

矽的主用作用是通過矽錳聯合脫氧，同時過渡合金元素，矽還可提高熔渣流動性，使得焊接波紋細膩。

微量的Ti和B可以聯合作用，Ti保護B較少氧化，同時形成微小的氧化物，作為非均勻形核的質點，細化晶粒，B可以抑制粗大的先共析鐵素體促進細小的針狀鐵素體形成，從而在提高焊縫強度的基礎上不降低韌性。

鎳、鉬可以大大提高焊縫低溫衝擊韌性及強度。

TiO₂是主要的造渣劑，可以改善渣的覆蓋性能和焊縫脫渣性，並使電弧集中、穩定、從而減少飛濺。

SiO₂，Al₂O₃，ZrO₂是造渣劑，用於調整焊渣的熔點和粘度，改善焊縫成型。

MgO可以調節熔渣的性能，使熔渣的粘度、熔點以及表面張力在合適的範圍，以改善熔渣覆蓋性以及脫渣性。

本發明的有益效果是：

(1)採用低碳和雜質元素含量較低的鋼帶製造該藥芯焊絲的碳鋼外皮，該鋼帶中含有：C≦0.02%，P≦0.010%，S≦0.008%，可以提高焊縫金屬的純淨度，提高抗熱裂性。

(2)使用較大比例的金紅石、矽砂、鋯砂等，使得焊接電弧穩定、飛濺少、脫渣性好、煙塵量少。

(3)具有優良的低溫衝擊韌性和高強度，焊縫形成Ni-Ti-B合金系，控制焊縫組織中含有一定量的針狀鐵素體以細化晶粒，充分發揮固溶強化與細晶強化作用，使得焊縫獲得高強度和優良的衝擊韌性的匹配。

(4)控制原料及製程的水分，具有較低的擴散氫含量與好的低溫抗裂性。

(5)熔敷金屬抗拉強度可以達到760MPa以上，-60℃低溫衝擊韌性達到47J以上，擴散氫小於4 ml/100g(水銀法)，其焊接作業性能良好，適合用於港口機械，海洋平臺，橋梁等等領域。

本發明之高強度耐低溫TiO₂系CO₂氣體保護低氫型藥芯焊絲包含一碳鋼外皮，以及一個填充在該碳鋼外皮內部的藥芯，該碳鋼外皮採用低P、S的低碳鋼帶為材料，並利用藥芯過渡合金，使用通用的藥芯焊絲製造生產工藝製作，其中該藥芯的填充比為10%-20%。

選用冷軋鋼帶來製作該碳鋼外皮，並分別採用如下質量成分(占焊絲的wt%)配比的藥芯：

本發明該焊絲的線徑為1.2mm，上述藥芯焊絲製成後，採用直流反接純CO₂氣體保護，電壓28V，電流250A，延伸長度18mm，移動速度250mm/min‧

焊縫機械性能及擴散氫(水銀法)含量如下：

由此可見，利用本發明的焊絲得到的焊縫熔敷金屬抗拉強度可以達到760MPa以上，-60℃低溫衝擊韌性達到47J以上，擴散氫小於4ml/100g(水銀法)。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims

一種高強度耐低溫TiO₂系CO₂氣體保護低氫型藥芯焊絲，包括一碳鋼外皮，以及一填充在該碳鋼外皮內的藥芯，該藥芯的填充比10~20%，且該藥芯中各成分相對於焊絲的總質量的百分含量分別為：TiO₂：4.5~6.5%；Al₂O₃：0.001~0.6%；SiO₂：0.001~1%；ZrO₂：0.001~0.5%；MgO：0.001~0.4%；F：0.001~0.5%；C：0.001~0.15%；Si：0.2~1.5%；Mn：1.0~3.5%；Ni：0.5~3.5%；Mo：0.1~1.0%；Ti：0.001~0.4%；及B：0.001~0.009%；所述碳鋼外皮為低碳鋼鋼帶，且碳、磷、硫占鋼帶總重量的含量為：C≦0.02%，P≦0.010%，S≦0.008%。
依據申請專利範圍第1項所述的高強度耐低溫TiO₂系CO₂氣體保護低氫型藥芯焊絲，其中，利用所述焊絲焊接時，採用純度在99.9%以上的CO₂作為保護氣體。