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
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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