用于x120管線鋼焊接的藥芯焊絲及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬焊接材料技術領域，具體涉及一種用于X120管線鋼焊接的藥芯 焊絲，本發(fā)明還涉及該藥芯焊絲的制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著管線鋼向長距離和大口徑發(fā)展，高等級管線鋼將成為油氣輸送管道的主要材 料。X70和X80已經(jīng)在西氣東輸中得到大規(guī)模應用，X90、X100、X120管線鋼的研制開發(fā)也 已獲得成功，因此與之相匹配的焊接材料的研制和成套工藝技術及產(chǎn)品開發(fā)的問題亟待解 決。自保護藥芯焊絲是一種無需外加保護措施，適合野外焊接的焊接材料。因此，在國內(nèi)研 制出焊接工藝性能好、力學性能優(yōu)、施工效率高以及能滿足全位置焊接施工的自保護藥芯 焊絲顯得尤為重要。
[0003] 目前X120只是小范圍的應用，市場沒有與它相匹配的藥芯焊絲，而且大多利用埋 弧焊焊接，很難進行野外作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種用于X120管線鋼焊接的藥芯焊絲，該藥芯焊絲具有自 保護效果；起弧及穩(wěn)弧性能良好，飛濺顆粒細小，焊后熔渣覆蓋均勻，脫渣容易，焊縫成型細 致美觀。
[0005] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于X120管線鋼焊接的藥芯焊絲的制備方法。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術方案是，用于X120管線鋼焊接的藥芯焊絲，包括藥芯和外 皮，藥芯按質(zhì)量百分比由以下組分組成：氟化物25 %~50%，氧化物10%~20%，碳酸 鹽2 %~7 %，鎳粉6 %~15 %，鉻粉0· 5 %~3. 5 %，鉬粉3 %~6 %，銅粉1 %~3 %，釩 粉0· 05%~(λ 1%，電解金屬錳10%~15%，鈮鐵1%~3. 5%，鈦鐵0· 5%~2. 5%，硅鐵 1 %~4%，各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。
[0007] 本發(fā)明的特點還在于，
[0008] 氟化物為氟化鋇和氟化鋰質(zhì)量比為6 :1組成的混合物。
[0009] 氧化物為氧化鎂、三氧化二鋁、二氧化鈦和二氧化娃的混合物。
[0010] 碳酸鹽為碳酸鈉。
[0011] 本發(fā)明所采用的另一個技術方案是，用于X120管線鋼焊接的藥芯焊絲的制備方 法，具體步驟如下：
[0012] 步驟1，按照質(zhì)量百分比分別稱取氟化物25%~50%，氧化物10%~20%，碳酸 鹽2 %~7 %，鎳粉6 %~15 %，鉻粉0· 5 %~3. 5 %，鉬粉3 %~6 %，銅粉1 %~3 %，釩 粉0· 05%~(λ 1%，電解金屬錳10%~15%，鈮鐵1%~3. 5%，鈦鐵0· 5%~2. 5%，硅鐵 1 %~4%，各組分的質(zhì)量百分比之和為100% ;
[0013] 步驟2,將氟化物、氧化物和碳酸鹽在混粉機中進行干混處理后放進噴霧式造粒機 中，用水做粘結劑進行造粒，顆粒粒徑控制在2~3mm ;
[0014] 步驟3,將步驟2得到的顆粒經(jīng)過燒結后破碎，篩選出粒度為60~100目的藥粉；
[0015] 步驟4,將步驟3得到的藥粉與鎳粉、鉻粉、鉬粉、銅粉、釩粉、電解金屬錳、鈮鐵、鈦 鐵、硅鐵混合均勻得到藥芯粉末；
[0016] 步驟5,將步驟4得到的藥芯粉末放在藥芯焊絲生產(chǎn)設備加料機上，將尺寸 14X 0. 6 (mm)的普通低碳冷軋鋼帶防在放帶機上，經(jīng)過鋼帶清洗設備，進行堿洗、溫水清洗、 烘干處理后進行軋U型槽與加粉操作，控制填充率14. 5~15. 5%，隨后通過成型機進行鋼 帶合口，形成直徑4. Omm的焊絲；
[0017] 步驟6，將步驟5得到的焊絲在進粗拉設備，經(jīng)過6道減徑處理，然后在精拉生產(chǎn)線 的放線機上，進行9級減徑的精拉處理，得到直徑I. 2mm的焊絲。
[0018] 本發(fā)明的特點還在于，
[0019] 步驟1中氟化物、氧化物和碳酸鹽，在稱取前在250°C下烘I. 5h ;鎳粉、鉻粉、鉬粉、 銅粉、釩粉、電解金屬錳、鈮鐵、鈦鐵、硅鐵，在稱取前在150°C下烘I. 5h。
[0020] 步驟1中氟化物為氟化鋇和氟化鋰質(zhì)量比為6 :1組成的混合物；氧化物為氧化 鎂、三氧化二鋁、二氧化鈦和二氧化硅的混合物；碳酸鹽為碳酸鈉。
[0021] 步驟2中干混處理時間為0· 5~0· 8h。
[0022] 步驟3中燒結溫度為700~750°C，時間為0. 5~0. 8h。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是，
[0024] 1.本發(fā)明用于X120管線鋼焊接的藥芯焊絲，通過控制脫氮、氧劑的加入，再配以 氟化物及碳酸鹽的造渣、造氣功能，達到很好的渣-氣-金三位一體的自保護效果；起弧及 穩(wěn)弧性能良好，熔池流動性好，飛濺顆粒細小，焊后熔渣覆蓋均勻，脫渣容易，焊縫成型細致 美觀。
[0025] 2.本發(fā)明用于X120管線鋼焊接的藥芯焊絲的制備方法，藥粉經(jīng)預處理后，顆粒度 較為均勻，礦物粉的比重得到很大提高，藥粉的填充率能夠很好的控制，同時，藥粉的流動 性較好，生產(chǎn)出來的焊絲藥粉均勻，性能穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0026] 圖1是使用本發(fā)明實施例1制備的焊絲焊接后焊縫中心的金相組織圖；
[0027] 圖2是使用本發(fā)明實施例2制備的焊絲焊接后焊縫中心的金相組織圖；
[0028] 圖3是使用本發(fā)明實施例3制備的焊絲焊接后焊縫中心的金相組織圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0030] 本發(fā)明用于X120管線鋼焊接的藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，藥芯按質(zhì)量百分比 由以下組分組成：氟化物25 %~50 %，氧化物10 %~20 %，碳酸鹽2 %~7 %，鎳粉6%~ 15%，鉻粉0· 5%~3. 5%，鉬粉3%~6%，銅粉1%~3%，釩粉0· 05%~(λ 1%，電解金屬 錳10%~15%，鈮鐵1 %~3. 5%，鈦鐵0. 5%~2. 5%，硅鐵1 %~4%，各組分的質(zhì)量百分 比之和為100%。
[0031] 氟化物為氟化鋇和氟化鋰質(zhì)量比為6 :1組成的混合物。
[0032] 氧化物為氧化鎂、三氧化二鋁、二氧化鈦和二氧化娃的混合物。
[0033] 碳酸鹽為碳酸鈉。
[0034] 上述用于X120管線鋼焊接的藥芯焊絲的制備方法，具體步驟如下：
[0035] 步驟1，按照質(zhì)量百分比分別稱取氟化物25%~50%，氧化物10%~20%，碳酸 鹽2 %~7 %，鎳粉6 %~15 %，鉻粉0· 5 %~3. 5 %，鉬粉3 %~6 %，銅粉1 %~3 %，釩 粉0· 05%~(λ 1%，電解金屬錳10%~15%，鈮鐵1%~3. 5%，鈦鐵0· 5%~2. 5%，硅鐵 1 %~4%，各組分的質(zhì)量百分比之和為100% ;
[0036] 其中氟化物、氧化物和碳酸鹽，在稱取前在250°C下烘I. 5h ;鎳粉、鉻粉、鉬粉、銅 粉、釩粉、電解金屬錳、鈮鐵、鈦鐵、硅鐵，在稱取前在150°C下烘I. 5h ;
[0037] 氟化物為氟化鋇和氟化鋰質(zhì)量比為6 :1組成的混合物；氧化物為氧化鎂、三氧化 二鋁、二氧化鈦和二氧化硅的混合物；碳酸鹽為碳酸鈉；
[0038] 步驟2,將氟化物、氧化物和碳酸鹽在混粉機中進行干混處理0. 5~0. 8h后放進噴 霧式造粒機中，用水做粘結劑進行造粒，顆粒粒徑控制在2~3mm ;
[0039] 步驟3,將步驟2得到的顆粒經(jīng)過燒結溫度為700~750°C，時間為0. 5~0. 8h，然 后破碎，篩選出粒度為60~100目的藥粉；
[0040] 步驟4,將步驟3得到的藥粉與鎳粉、鉻粉、鉬粉、銅粉、釩粉、電解金屬錳、鈮鐵、鈦 鐵、硅鐵混合均勻得到藥芯粉末；
[0041] 步驟5,將步驟4得到的藥芯粉末放在藥芯焊絲生產(chǎn)設備加料機上，將尺寸 14X 0. 6 (mm)的普通低碳冷軋鋼帶防在放帶機上，經(jīng)過鋼帶清洗設備，進行堿洗、溫水清洗、 烘干處理后進行軋U型槽與加粉操作，控制填充率14. 5~15. 5%，隨后通過成型機進行鋼 帶合口，形成直徑4. Omm的焊絲；
[0042] 步驟6,將步驟5得到的焊絲在進粗拉設備，經(jīng)過6道減徑處理，然后在精拉生產(chǎn)線 的放線機上，進行9級減徑的精拉處理，得到直徑I. 2mm的焊絲。
[0043] 本發(fā)明中氟化物（25 %~50% )作為造氣、造渣劑，其主要成分是BaFjP LiF。Ba 的化合物在焊接過程中可以支持很短的電弧，LiF作為一種氟化物，除了具有降低熔渣粘度 和熔點，增加熔渣流動性的作用之外，其最主要的作用是穩(wěn)定電弧。
[0044] 氧化物（MgO、A1203、Ti02、SiO 2)，是自保護藥芯焊絲渣系中非常重要的一種組分， 對焊接工藝性能和力學性能的改善有很重要的作用。
[0045] Al2O3能夠調(diào)整熔渣的粘度，改善熔渣的流動性，使焊縫波紋細密。但當Al 203含量 超過5%時，熔渣粘度也會升高，粘度過高，焊縫易產(chǎn)生咬邊。
[0046] MgO、Ti02、Si02i要是調(diào)節(jié)堿度，提高焊縫的工藝性能及力學性能。
[0047] Al-Mg合金是自保護藥芯焊絲中常用的脫氧劑。因此Mg的加入可以減少Al的加 入量，從而利于控制熔敷金屬中Al的含量。合金中Mg的沸點較低，在焊接電弧的作用下產(chǎn) 生Mg蒸汽，能夠降低電弧氣氛中的氮分壓，但是用量過大會產(chǎn)生很大的煙塵，并且使飛濺 增大。Al具有脫氧、固氮作用，是常用的脫氧劑和固氮劑，可以有效防止焊縫中氣孔的產(chǎn)生， 起到很好的保護作用。所以，Al-Mg的加入量應控制在7~12%范圍內(nèi)。
[0048] Mn是奧氏體化穩(wěn)定元素，能夠降低奧氏體向鐵素體轉變的溫度。焊縫金屬中的Mn 充當固溶強化組元，在Mn < 2. 0%的范圍內(nèi)，隨著Mn含量的增加，針狀鐵素體的數(shù)量增加， 先共析鐵素體和側板條鐵素體的數(shù)量減少，并且使針狀鐵素體的晶粒度變得更加細小，Mn 提高焊縫金屬韌性的同時，還可提高焊縫金屬的強度。焊絲中的Mn還可以起到脫氧的作 用，而且能夠與硫反應生成穩(wěn)定的MnS，從而降低低熔點相FeS的生成，有利于提高焊縫金 屬的抗熱裂紋及層狀撕裂的能力。焊縫中Mn的含量對焊縫金屬的力學性能有很大的影響， 隨Mn含量的增加，焊縫金屬的屈服強度和拉伸強度呈線性增加，每增加0.0 l % Mn可使焊縫 的屈服強度及拉伸強度增加 lOMPa，雖然Mn并不增加焊縫金屬的室溫沖擊韌性，但卻顯著 降低脆性轉變溫度。
[0049] Ni是奧氏體穩(wěn)定化元素，Ni無限固溶于γ-Fe，在焊縫金屬中也起固溶強化作用， 能增加針狀鐵素體析出，細化組織。Ni的作用與Mn相似，只是較Mn的作用弱，是弱強化合 金元素。在焊縫金屬的整個冷卻速度范圍內(nèi)，Ni都可以使相變溫度降低，并使側板條鐵素 體開始轉變溫度降低程度明顯大于針狀鐵素體開始轉變溫度的降低。在焊縫金屬中含有Mn 時，Ni的這種效果更有利于針狀鐵素體的形成。
[0050] Cr是強烈形成并穩(wěn)定鐵素體的元素，在碳鋼的基礎上加入足夠量的鉻，既可使鋼 在氧化性介質(zhì)中產(chǎn)生一種與基體組織牢固結合