一種背面免充氬自保護耐熱鋼鎢極氬弧焊藥芯焊絲的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接材料技術領域，尤其是一種應用于耐熱鋼管道的打底焊的背面免 充氬自保護耐熱鋼鎢極氬弧焊藥芯焊絲。
【背景技術】
[0002] 電站中的管道，多數直徑較小，無法進行雙面焊。如何確保管道打底焊層焊縫的質 量是一個關鍵問題，多年來，為避免背面焊縫氧化，往往在打底焊時采取一系列的防氧化措 施，目前普遍采取的方法是在管道內進行充氬保護，不僅輔助工時較多，勞動強度較大而且 浪費氬氣，增加了焊接成本，有時還不能保證焊接質量。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種背面免充氬自保護耐熱鋼鎢極氬弧焊藥 芯焊絲，在耐熱鋼管道打底焊時，在管道內免充氬，摒棄了管道內充氬保護的傳統(tǒng)工藝，從 而極大地保證了焊接質量，提高了焊接生產率并大幅降低了焊接成本。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種背面免充氬自保護耐熱 鋼鎢極氬弧焊藥芯焊絲，采用低碳鋼帶為外皮，其中填充混合藥芯粉劑，混合藥芯粉劑占藥 芯焊絲總質量的15-30%，混合藥芯粉劑的成分相對于焊絲的重量百分比為：
[0005] Ti〇2:2.00-7.00 %
[0006] X: 0 · 50-1 · 20%，X為AI2O3、MgO和NaF中的一種或幾種組合
[0007] C：0.02-0.15%
[0008] Mn：0.30-1.60%
[0009] Si：0.50-1.60%
[0010] Ti：0.05-0.12%
[0011 ] Y: 5 · 00-7 · 00%，Y為Cr和Mo兩種元素之和
[0012] V：0.10-0.50% ,
[0013] 其余為Fe及無法除凈的雜質。
[0014] 所述低碳鋼的外皮中填充混合藥芯粉劑經乳制拉拔成Φ 2.0- Φ 2.4的粗直徑藥 芯焊絲。
[0015]所述低碳鋼帶為低碳冷乳鋼帶。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是:管道打底層背面免充氬焊縫無氧化現象，免除了管道內充 氬保護的繁瑣工藝措施，簡化焊接工藝，降低施工成本。焊接工藝性能優(yōu)良，全位置焊接適 應性良好。力學性能韌性指標優(yōu)異。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明：
[0018] 本發(fā)明的背面免充氬自保護耐熱鋼鎢極氬弧焊藥芯焊絲，采用低碳鋼帶為外皮， 其中填充混合藥芯粉劑，混合藥芯粉劑占藥芯焊絲總質量的15-30%，混合藥芯粉劑的成分 相對于焊絲的重量百分比為：
[0019] Ti02:2.00-7.00 %
[0020] X: 0 · 50-1 · 20%，X為Al2〇3、MgO和NaF中的一種或幾種組合
[0021] C：0.02-0.15%
[0022] Mn：0.30-1.60%
[0023] Si：0.50-1.60%
[0024] Ti：0.05-0.12%
[0025] Y: 5 · 00-7 · 00%，Y為Cr和Mo兩種元素之和
[0026] V：0.10-0.50% ,
[0027] 其余為Fe及無法除凈的雜質。
[0028] 所述低碳鋼的外皮中填充混合藥芯粉劑經乳制拉拔成Φ 2.0- Φ 2.4的粗直徑藥 芯焊絲。
[0029]所述低碳鋼帶為低碳冷乳鋼帶。
[0030]上述Ti的量與上述Ti02的折算出的Ti的量為所述混合藥芯粉劑中Ti的總含量。
[0031] 發(fā)明人在實驗中發(fā)現，如能恰到好處的控制各種粉劑元素的含量配比，則可以實 現在管道內免充氬且無氧化現象并能保證優(yōu)異的力學性能。
[0032] 以下闡述背面免充氬自保護耐熱鋼鎢極氬弧焊藥芯焊絲中構成焊絲的藥粉組成 成分的主要作用是：
[0033] Ti02:其主要作用是穩(wěn)弧、造渣、調整熔渣的物理性能、改善焊縫成形和減少焊接 飛濺，實驗表明若含量低于2%則飛濺增大，渣量不足以保護背面焊縫，若含量大于7%則明 顯影響焊縫脫渣性及力學性能。
[0034] X:X為Al203、Mg0和NaF中的一種或幾種組合。為造渣劑并能稀釋熔渣，增加熔渣的 流動性使焊縫中的氣體易于逸出。加入量小于0.5%熔渣的流動性不理想并易出現氣孔，大 于1.2%會影響電弧的穩(wěn)定性并增加飛濺。
[0035] C:為確保焊縫金屬的強度所不可欠缺的元素，作為C元素的來源，有鋼制外皮中的 C及合金粉劑中的C等。C的含量低于或等于0.02%，可降低焊縫金屬的熱強性，故必須保證 焊縫金屬的C含量>0.02%，但也不可過高否則強度高影響塑韌性指標。
[0036] Si:作為脫氧劑使焊縫金屬的氧含量降低而有利于韌性提高。但是，當Si含量過量 加入例如加入大于1.6 % (作為Si源，既有合金粉劑中的Si也有造渣粉劑中的Si)則使強度 變高延伸率降低，也使焊縫韌性劣化。由于進行脫氧而成為熔渣的Si0 2的量過剩使熔渣的 黏度變高而影響熔渣的流動性進而影響焊縫成形。
[0037] Μη:作為脫氧劑使焊縫金屬的氧含量降低而有利于韌性提高，同時在確保焊縫金 屬的強度方面也是有效元素。Μη含量低于0.30%時，焊縫金屬的韌性劣化。另一方面，若Μη 含量大于1.60%時，則焊縫金屬的強度變得過高而使塑韌性劣化。作為Μη源，有鋼制外皮中 的Μη、合金粉劑中的Μη。
[0038] Υ:Υ為Cr和Mo兩種元素之和。鉻是耐熱鋼中極重要的合金元素。耐熱鋼的抗高溫腐 蝕的性能與含Cr量有一定的關系，且Cr的熔點高，本身就具有優(yōu)異的抗蠕變性能和抗氧化 性。在耐熱鋼中加入Mo是提高熱強性的最重要的合金元素之一，鉬溶于鐵素體，能顯著提高 鐵素體的再結晶溫度，從而提高蠕變強度。鉬同時能以細小的碳化物的形式產生彌散強化 作用是鐵素體形成元素，具有提高焊縫金屬脆透性的效果。有利于細化晶粒，提高焊縫韌 性。Y的加入量低于5.0%時會影響焊縫金屬的熱強性而使蠕變強度降低，達不到熱力管道 的要求。大于7.0 %也會適得其反，因強度過高，而使力學性能降低。
[0039] Ti:比Si有更大的脫氧能力，可細化晶粒提高韌性。Ti為稀有元素，在焊縫中過渡 系數甚微，適量使用有優(yōu)點，過量則不妥，故用量限制在0.05%-0.12%范圍內。
[0040] V:能提尚尚溫強度，限制加熱時晶粒的長大，促使晶粒細化，也可脫氧脫氣，提尚 力學性能。因價格較貴，故用量限制在0.10 % 50 %范圍內。
[0041] Ti〇2和X在電弧的穩(wěn)定化、焊縫背面防氧化、降低飛濺及全位置施焊的適應性方面 至關重要。
[0042] 綜合以上各種化學元素的作用，所述背面免充氬自保護耐熱鋼鎢極氬弧焊絲的設 計思想是:通過各元素的組合調整以達到焊縫背面免充氬自保護的目的，并滿足力學性能 的要求。
[0043] 以下將通過實施例對本發(fā)明做以描述。
[0044] 按照本發(fā)明背面免充氬自保護耐熱鋼鎢極氬弧焊藥芯焊絲熔敷金屬化學成分和 機械性能的要求，選用適當規(guī)格的優(yōu)質鋼帶和上述各元素粉劑稱量后充分混合均勻，制成 藥芯粉劑，藥芯粉劑相對于焊絲總質量的填充率為15-30%，而后在藥芯焊絲成形機上乳制 成形再經拉拔減徑至需要的成品規(guī)格的藥芯焊絲
[0045] 各實施例粉劑含量對于焊絲總質量的百分比見下表。
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[0048]
[0049] 從實施例看:實施例l，Ti02及X含量百分比較低，致使焊道背面無渣覆蓋，造成焊 道氧化。合金元素中C、Si和Ti的含量百分比較高，造成強度較高且塑、韌性值較低。實施例 2，Ti02及X含量百分比大幅提升，焊道背面有較少氧化情況。合金元素中C、Si的含量百分比 較低，致強度偏低但塑、韌性值明顯大幅提升。實施例3,各元素含量百分比初步調整到位， 力學性能各指標良好。實施例4,力學性能各指標較好，Ti0 2及X含量百分比較高致焊層熔渣 較厚，脫渣困難，不能滿足現場施工的要求。實施例5,各元素含量百分比調整到位，故焊絲 的焊接工藝性能和力學性能均非常理想。
[0050]以上所述的實施例僅用于說明本發(fā)明的技術思想及特點，其目的在于使本領域內 的技術人員能夠理解本發(fā)明的內容并據以實施，不能僅以本實施例來限定本發(fā)明的專利范 圍，即凡本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專利范圍內。
【主權項】
1. 一種背面免充氬自保護耐熱鋼鎢極氬弧焊藥芯焊絲，采用低碳鋼帶為外皮，其中填 充混合藥芯粉劑，其特征在于，混合藥芯粉劑占藥芯焊絲總質量的15-30 %，混合藥芯粉劑 的成分相對于焊絲的重量百分比為： Ti02:2.00-7.00% X: 0.50-1.20 %，X為AI2O3、MgO和NaF中的一種或幾種組合 C：0.02-0.15% Mn：0.30-1.60% Si：0.50-1.60% Ti：0.05-0.12% Y: 5 · 00-7 · 00 %，Y為Cr和Mo兩種元素之和 V：0.10-0.50% , 其余為Fe及無法除凈的雜質。2. 根據權利要求1所述的背面免充氬自保護耐熱鋼鎢極氬弧焊藥芯焊絲，其特征在于， 所述低碳鋼的外皮中填充混合藥芯粉劑經乳制拉拔成Φ 2.0- Φ 2.4的粗直徑藥芯焊絲。3. 根據權利要求1所述的背面免充氬自保護耐熱鋼鎢極氬弧焊藥芯焊絲，其特征在于， 所述低碳鋼帶為低碳冷乳鋼帶。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種背面免充氬自保護耐熱鋼鎢極氬弧焊藥芯焊絲，采用低碳冷軋鋼帶作為焊絲的外皮，填充混合粉劑經軋制拉拔成φ2.0-2.4的粗直徑藥芯焊絲。粉劑各成分相對焊絲的重量百分比為：TiO2：2.00-7.00％；X：0.50-1.20％,X為Al2O3、MgO和NaF中的一種或幾種組合；C：0.02-0.15％；Mn：0.30-1.60％；Si：0.50-1.60％；Ti：0.05-0.12％；Y：5.00-7.00％,Y為Cr和Mo兩種元素之和；V：0.10-0.50％,其余為Fe及無法除凈的雜質。本發(fā)明的焊絲，管道打底層焊縫背面無氧化現象，免除了管道內充氬保護的繁瑣工藝措施，簡化焊接工藝，降低施工成本。焊接工藝性能優(yōu)良，全位置焊接適應性良好。力學性能韌性指標優(yōu)異。
【IPC分類】B23K35/30
【公開號】CN105537800
【申請?zhí)枴緾N201610024726
【發(fā)明人】鄭子行, 楊新祿, 楊鋼, 楊天文, 楊敬雷
【申請人】天津大橋金屬焊絲有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月14日