一种全位置焊接的超低氢高韧性金属粉芯型无缝药芯焊丝

摘要

一种全位置焊接的超低氢高韧性金属粉芯型无缝药芯焊丝，外皮和药芯粉，药芯粉填充在外皮内部，所述外皮为低碳钢带，其特征在于：药芯粉中各组分的重量百分比为：低碳锰铁10‑15%、雾化硅铁 15%‑20%，金红石2%‑5%、冰晶石1%‑5%、雾化镍粉1%‑3%、石英1%‑2%、长石0.5‑2%，余量为铁粉。本发明适应于采用75‑85% Ar +15‑25% CO2混合气体保护焊接的碳钢、低合金钢全位置焊接。焊接工艺性好，力学性能稳定，抗裂性好，扩散氢低，抗吸潮性强，可全位置焊接。

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，尤其是涉及一种全位置焊接的超低氢高韧性金属粉芯型无缝药芯焊丝。

背景技术

金属粉型药芯焊丝是近年来国际发展的新趋势，目前日本和美国已把少渣型金属粉型药焊丝作为研究和开发的重点之一。金属粉型药芯焊丝是相对于熔渣型药芯焊丝而言的，它的药芯大部分是金属粉（铁粉、脱氧剂），只有少量的稳弧剂和造渣剂。之所以被评价为“代替实芯焊丝的焊材”，是因为它既有渣量少的实芯焊丝的长处，又兼备高熔敷速度、优秀焊缝成形、低飞溅型药芯焊丝的长处，而且氢含量可以很容易地限制在很低的水平，使抗裂性能得到提高。金属粉型药芯焊丝与实芯焊丝或普通的药芯焊丝相比，生产率提高，焊缝质量好，填充金属的费用低，减少了清理费用。

专利申请号、公开号 201510457357.7 CN 105057925 A公开了一种角焊用金属粉芯型无缝药芯焊丝，适用于角焊焊接但是无法全位置焊接。专利申请号201310628417.8、公开号CN 103878501A公开了一种高强钢用金属粉芯型无缝药芯焊丝，用于焊接屈服强度超过690MPa的高强钢，且不适用于全位置焊接。

经过检索发现，国内外尚未有相关的用于采用混合气体保护，适用于全位置焊接用的金属粉芯型无缝药芯焊丝的公开专利。

发明内容

本发明的目的是为解决上现有焊丝无法采用混合气体保护的问题，提供一种全位置焊接的超低氢高韧性金属粉芯型无缝药芯焊丝。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种全位置焊接的超低氢高韧性金属粉芯型无缝药芯焊丝，外皮和药芯粉，药芯粉填充在外皮内部，所述外皮为低碳钢带，其特征在于：药芯粉中各组分的重量百分比为：低碳锰铁10-15%、雾化硅铁 15%-20%，金红石2%-5%、冰晶石1%-5%、雾化镍粉1%-3%、石英1%-2%、长石0.5-2%，余量为铁粉。

本发明中所述的金属粉芯型无缝药芯焊丝采用金属粉芯药芯焊丝渣系。金红石熔渣凝固温度高，能提高全位置焊接性，加入量以2-5%为宜，加入量太低全位置焊接性差，加入量过高焊缝表面会产生大量焊渣。

本发明的金属粉芯型无缝药芯焊丝的药芯粉中加入长石。 长石可以调节铁水和渣的粘度，有利于全位置焊接。但是加入量太高会引起烟尘和飞溅增加。因此长石的加入量应控制在0.5%-2%之间。

本发明的金属粉芯型无缝药芯焊丝的药芯粉中加入低碳锰铁，主要目的在于脱氧的同时提高焊缝金属的抗拉强度和韧性。含量过低焊缝金属强度过低，含量过高导致焊缝金属强度过高韧性下降。因此低碳锰铁的加入量为10%-15%。

本发明的金属粉芯型无缝药芯焊丝的药芯粉中加入雾化硅铁。硅是重要的脱氧元素，同时也是强化元素，一定量的硅对于提高强度和韧性具有重要作用，但是过量的硅会恶化焊缝金属低温韧性。因此雾化硅铁的加入量为15%-20%。

本发明的金属粉芯型无缝药芯焊丝的药芯粉中加入雾化镍粉，主要目的在于提高焊缝金属的冲击韧性。

本发明的金属粉芯型无缝药芯焊丝的药芯粉中加入冰晶石和石英，主要目的是调节渣的熔点和粘度使适应用于全位置焊接。石英还可以提高渣的铺展性有利于焊缝成形。

本发明中所述的金属粉芯型无缝药芯焊丝，采用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、减径和表面镀铜处理，制备出的是无缝药芯焊丝。

本发明中所述的金属粉芯型无缝药芯焊丝，最终产品焊丝的直径为1.0 mm、1.2mm、1.6mm，药芯粉的填充率为14%-17%。

本发明的有益效果是：一种可全位置焊接的超低氢高韧性金属粉芯型无缝药芯焊丝，适应于采用75-85% Ar +15-25% CO2混合气体保护焊接的碳钢、低合金钢全位置焊接。焊接工艺性好，力学性能稳定，抗裂性好，扩散氢低，抗吸潮性强，可全位置焊接。

具体实施方式

具体实施方式如下：

实施例1：药芯粉组成低碳锰铁10%、雾化硅铁20%，金红石3%、冰晶石1%、雾化镍粉3%、石英1%、长石2%，余量铁粉。填充率16%，焊丝直径1.2mm。

实施例2：药芯粉组成低碳锰铁15%、雾化硅铁18%，金红石5%、冰晶石1.5%、雾化镍粉2%、石英1.5%、长石0.5%，余量铁粉。填充率14%，焊丝直径1.0mm。

实施例3：药芯粉组成低碳锰铁12%、雾化硅铁15%，金红石2%、冰晶石5%、雾化镍粉1%、石英2%、长石1.5%，余量铁粉。填充率17%，焊丝直径1.6mm。

本发明金属粉芯型无缝药芯焊丝的制备方法如下：外皮选用普通的低碳钢带，化学成分和性能见表2和表3所示。焊丝熔敷金属化学成分和力学性能见表4和表5。熔敷金属扩散氢含量见表6。

表1本发明实施例的金属粉芯型无缝药芯焊丝药芯粉的化学组成（重量%）

低碳锰铁雾化硅铁金红石冰晶石石英长石雾化镍粉铁粉实施例1102031123.5余量实施例2151851.51.50.55余量实施例312152521.51余量

表2本发明实施例的金属粉芯型无缝药芯焊丝选用钢带的化学成分（重量%）

化学成分CSiMnSPFe重量%0.0350.020.220.0050.01余量

表3 本发明实施例的金属粉芯型无缝药芯焊丝选用钢带的性能

性能显微硬度（HV）抗拉强度（MPa）伸长率（%）保证值18834044

表4 本发明实施例的金属粉芯型无缝药芯焊丝熔敷金属的化学成分（重量%）

CSiMnSPNi实施例10.0730.701.580.00560.0120.48实施例20.0810.651.650.00510.0130.28实施例30.0690.601.600.00500.0130.17

表5 本发明实施例的金属粉芯型无缝药芯焊丝熔敷金属的力学性能

性能指标屈服强度（MPa）抗拉强度（MPa）断面收缩率（%）延伸率（%）-60℃冲击功（J）实施例15066066227.5130实施例25326166927116实施例35486665625.5117

表6本发明实施例的金属粉芯型无缝药芯焊丝熔敷金属的扩散氢含量

扩散氢含量（ml/100g）实施例12.17实施例22.23实施例32.10

本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。