CN104646858B - 一种1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯为金属粉体，按质量百分比由以下组分组成：Ni40％‑55％，Cr1％‑3％，Si2％‑4％，Mn5％‑8％，其余为铁。本发明还公开了其制备方法：将上述材料混合后烘干，添加到H08A钢带轧制成的U型槽中，碾压闭合、拉拔、拉直、盘成圆盘，密封包装即可。本发明药芯焊丝用于1Ni9低温钢的焊接，焊接接头具有高强度和优良的韧性；具有很好的焊接工艺性，焊接飞溅少，焊接烟尘少，焊接过程中无夹渣问题；焊缝表面光洁平整，焊后无需清理；其制备方法，工艺简单，操作方便，适合批量化生产。

Description

一种1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝及其制备方法
技术领域
本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝，本发明还涉及该药芯焊丝的制备方法。
背景技术
通常将-10℃～-196℃的温度称为“低温”，低于-196℃时称为“超低温”。各种液化石油气、液氨、液氧、液氮等生产、储存容器和输送管道以及在寒冷状况下服役的设备称为低温容器，制造这些容器及设备所用的钢，统称为低温钢。
通常根据环境温度、合金含量、组织及合金系中的镍、铬元素含量可对低温钢进行不同分类。按环境温度可分为：-20℃～-40℃、-50℃～-80℃、-100℃～-110℃、-196℃～-269℃等四个级别；按合金元素和组织的不同可分为低合金铁素体钢、中合金低碳马氏体钢和高合金奥氏体钢；按合金***中有无镍、铬元素又可分为无镍、铬低温钢以及含镍、铬低温钢。另外按热处理方法分为：非调质低温钢和调质低温钢；按晶体点阵类型分类：分为体心立方的铁素体低温钢和面心立方的奥氏体低温钢两大类。1Ni9钢为：低温中合金低碳马氏体-调质低温钢。
1Ni9钢是美国Inco公司20世纪40年代发明的一种优良的低温低碳钢，其含镍量为8.5～9.5％，有人将其称为铁素体钢，以区别于奥氏体钢。1Ni9钢在-196℃具有优良的强韧性和焊接性，与具有优良性能的不锈钢相比，有合金含量少、价格便宜的优点；与低温用铝合金相比，有许用应力大、热膨胀率小的优点。因此1Ni9钢被认为是制造低温结构的优良材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝，专用于1Ni9低温钢的焊接，其焊接接头具有高强度和优良的韧性。
本发明的另一个目的是提供一种1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯为金属粉体，按质量百分比由以下组分组成：Ni40％-55％，Cr1％-3％，Si2％-4％，Mn5％-8％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％。
本发明的特点还在于：
外皮材料为H08A钢带。
该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为20％-25％。
该药芯焊丝的药芯粉末粒度均为80-100目。
该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
本发明所采用的另一个技术方案是，一种1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取Ni40％-55％，Cr1％-3％，Si2％-4％，Mn5％-8％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200-300℃，时间为2-2.5h，得到药芯粉末；
步骤3，将H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为20％-25％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm-2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
本发明的有益效果是，
1.本发明药芯焊丝用于1Ni9低温钢的焊接，焊接接头具有高强度和优良的韧性；具有很好的焊接工艺性，焊接飞溅少，焊接烟尘少，焊接过程中无夹渣问题；焊缝表面光洁平整，焊后无需清理，可连续施焊，有效提高了焊接生产效率，适合于自动焊接设备，具有较高的生产效率。
2.本发明药芯焊丝的制备方法，工艺简单，操作方便，适合批量化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯为金属粉体，按质量百分比由以下组分组成：Ni40％-55％，Cr1％-3％，Si2％-4％，Mn5％-8％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％。外皮材料为H08A钢带。
该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为20％-25％。该药芯焊丝的药芯粉末粒度均为80-100目。该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
上述1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取Ni40％-55％，Cr1％-3％，Si2％-4％，Mn5％-8％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200-300℃，时间为2-2.5h，得到药芯粉末；
步骤3，将H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为20％-25％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm-2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
本发明药芯焊丝适用于熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为180-240A，电压为20-25V，保护气体为CO2，Ar，或Ar-CO2混合气体，气体流速为15-20L/min。或钨极气体保护焊(GTAW)焊接电流为130-150A，保护气体为Ar，气体流速为15-50L/min。
药芯中各组分的作用：
Ni具有奥氏体化作用，一定的Ni元素，可以使焊缝中出现所需的逆转奥氏体。Ni还具有细化晶粒，提高焊缝低温韧性的作用。
Cr，Mn可在一定程度提高焊缝的强度。
Si，Mn还具有脱氧的作用，可在一定程度除去好的中的氧元素，净化焊缝。
铁用来补充剩余质量，是粉芯的质量达到100％。
实施例1
步骤1，分别称取Ni400g，Cr30g，Si30g，Mn80g，Fe460g；
步骤2，将步骤1称取的粉体混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200℃，时间为2h，得到药芯粉末；
步骤3，将宽H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为20％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
用实施例1制备的药芯焊丝，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为180-200A，电压为22V，保护气体为CO2，气体流速为15L/min。焊接接头的抗拉强度为709Mpa，屈服极限为507Mpa，断面收缩率为61％，冲击功为130J。性能符合1Ni9钢的使用要求。
实施例2
步骤1，分别称取Ni430g，Cr15g，Si40g，Mn70g，Fe445g；
步骤2，将步骤1称取的粉体混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为240℃，时间为2.2h，得到药芯粉末；
步骤3，将宽H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为25％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.4mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
用实施例2制备的药芯焊丝，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为190-200A，电压为22V，保护气体为CO2，气体流速为15L/min。焊接接头的抗拉强度为707Mpa，屈服极限为500Mpa，断面收缩率为60％，冲击功为121J。性能符合1Ni9钢的使用要求。
实施例3
步骤1，分别称取Ni470g，Cr20g，Si20g，Mn60g，Fe430g；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为280℃，时间为2.5h，得到药芯粉末；
步骤3，将宽H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为22％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.6mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
用实施例3制备的药芯焊丝，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为200-220A，电压为23V，保护气体为CO2，气体流速为17L/min。焊接接头的抗拉强度为752Mpa，屈服极限为556Mpa，断面收缩率为65％，冲击功为119J。性能符合1Ni9钢的使用要求。
实施例4
步骤1，分别称取Ni500g，Cr25g，Si40g，Mn50g，Fe385g；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为300℃，时间为2h，得到药芯粉末；
步骤3，将宽H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为25％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.8mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
用实施例4制备的药芯焊丝，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为220-240A，电压为25V，保护气体为CO2，气体流速为20L/min。焊接接头的抗拉强度为737Mpa，屈服极限为502Mpa，断面收缩率为62％，冲击功为131J。性能符合1Ni9钢的使用要求。
实施例5
步骤1，分别称取Ni520g，Cr20g，Si30g，Mn70g，Fe360g；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为220℃，时间为2.3h，得到药芯粉末；
步骤3，将宽H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为23％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
用实施例5制备的药芯焊丝，采用钨极气体保护焊(GTAW)焊接电流为130-140A，保护气体为Ar，气体流速为15-50L/min。焊接接头的抗拉强度为728Mpa，屈服极限为512Mpa，断面收缩率为58％，冲击功为120J。性能符合1Ni9钢的使用要求。
实施例6
步骤1，分别称取Ni550g，Cr10g，Si20g，Mn60g，Fe360g；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为260℃，时间为2h，得到药芯粉末；
步骤3，将宽H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为22％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
用实施例6制备的药芯焊丝，采用采用钨极气体保护焊(GTAW)焊接电流为140-150A，保护气体为Ar，气体流速为15-50L/min。焊接接头的抗拉强度为741Mpa，屈服极限为537Mpa，断面收缩率为57％，冲击功为134J。性能符合1Ni9钢的使用要求。

Claims (5)

1.一种1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝，其特征在于，由外皮和药芯组成，药芯为金属粉体，按质量百分比由以下组分组成：Ni43％-47％，Cr1.5％-2％，Si2％-4％，Mn6％-7％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％，外皮材料为H08A钢带，所述药芯焊丝适用于熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为180-240A，电压为20-25V，保护气体为CO2，Ar，或Ar-CO2混合气体，气体流速为15-20L/min，或钨极气体保护焊(GTAW)焊接电流为130-150A，保护气体为Ar，气体流速为15-50L/min。
2.根据权利要求1所述的1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为22％-25％。
3.根据权利要求1所述的1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝的药芯粉末粒度均为80-100目。
4.根据权利要求1所述的1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
5.一种1Ni9低温钢用金属型药芯焊丝的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取Ni43％-47％，Cr1.5％-2％，Si2％-4％，Mn6％-7％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200-300℃，时间为2-2.5h，得到药芯粉末；
步骤3，将H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为22％-25％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm-2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可；
所述药芯焊丝适用于熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为180-240A，电压为20-25V，保护气体为CO2，Ar，或Ar-CO2混合气体，气体流速为15-20L/min，或钨极气体保护焊(GTAW)焊接电流为130-150A，保护气体为Ar，气体流速为15-50L/min。
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