CN104646859B - 2205双相不锈钢用自保护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2205双相不锈钢用自保护型药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：金属铬30‑40％，金属镍10‑15％，钼8‑14％，电解锰2‑4％，石英4‑6％，氟化钙6‑10％，金红石5‑7％，氧化铝2‑4％，铝镁粉3‑6％，余量为铁粉。本发明公开了其制备方法：将石英，氟化钙，金红石，氧化铝，铝镁粉加入粘结剂混合后烧结，碾碎后过筛；将其与金属铬，金属镍，钼，电解锰，铁粉混合后烘干；添加到304不锈钢钢带轧制成的U型槽、碾压闭合、拉拔、拉直，盘成圆盘，密封包装即可。本发明药芯焊丝焊接飞溅少，焊缝成型美观，利用矿物渣系产生熔渣，对焊接熔池进行保护。
Description
技术领域
本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种2205双相不锈钢用自保护型药芯焊丝，本发明还涉及该药芯焊丝的制备方法。
背景技术
双相不锈钢(Duplex Stainless Steel，简称DSS)，指铁素体与奥氏体各约占50％，一般较少相的含量最少也需要达到30％的不锈钢。在抗腐蚀方面，特别是介质环境比较恶劣(如海水，氯离子含量较高)的条件下，双相不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢，可以与高合金奥氏体不锈钢媲美。同时双相不锈钢的高强度和易于加工制造等诸多优异性能也使双相不锈钢得到广泛使用。
2205双相不锈钢由21％的Cr、2.5％的Mo、4.5％的Ni以及0.17％的N所构成的不锈钢。2205双相不锈钢通过控制[Ni]当量和[Cr]当量来调节铁素体与奥氏体的比例，其中[Ni]＝9.5，[Cr]＝25.5；其组织是由40％-60％的铁素体和60％-40％的奥氏体组成，国内双相不锈钢的种类有双相不锈钢2205板材、双相不锈钢2205钢管、双相不锈钢2205无缝管、双相不锈钢2205棒材、管材、锻材等等。
2205双相不锈钢作为最常用的一种双相不锈钢，其使用量占到双相钢的80％以上。研制一种与之匹配的药芯焊丝，得到具有高耐蚀性能和力学性能的焊接接头可进一步推广双相不锈钢的使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种2205双相不锈钢用自保护型药芯焊丝，焊接飞溅少，焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性。
本发明的另一个目的是提供一种2205双相不锈钢用自保护型药芯焊丝的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，2205双相不锈钢用自保护型药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：金属铬30％-40％，金属镍10％-15％，钼8％-14％，电解锰2％-4％，石英4％-6％，氟化钙6％-10％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，铝镁粉3％-6％，余量为铁粉，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304不锈钢钢带。
该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为20％-25％。
该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
本发明所采用的另一个技术方案是，2205双相不锈钢用自保护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金属铬30％-40％，金属镍10％-15％，钼8％-14％，电解锰2％-4％，石英4％-6％，氟化钙6％-10％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，铝镁粉3％-6％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，铝镁粉，加入药粉总质量20％水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目之间的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的金属铬，金属镍，钼，电解锰，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3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1.2-2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
本发明的特点还在于：
步骤2中烧结的温度为500-650℃，时间为3-4h。
本发明的有益效果是，
1.本发明2205双相不锈钢用自保护型药芯焊丝，相比不锈钢焊条和实心焊丝而言，焊接飞溅少，焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性，适合于连续送丝焊接设备，具有较高的生产效率。
2.本发明2205双相不锈钢用自保护型药芯焊丝，利用矿物渣系产生熔渣，对焊接熔池进行保护，具有一定的自保护作用。
3.本发明2205双相不锈钢用自保护型药芯焊丝的制备方法简单，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2205双相不锈钢用自保护型药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：金属铬30％-40％，金属镍10％-15％，钼8％-14％，电解锰2％-4％，石英4％-6％，氟化钙6％-10％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，铝镁粉3％-6％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％。外皮材料为304不锈钢钢带。
该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为20％-25％。
该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
2205双相不锈钢用自保护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金属铬30％-40％，金属镍10％-15％，钼8％-14％，电解锰2％-4％，石英4％-6％，氟化钙6％-10％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，铝镁粉3％-6％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，铝镁粉，加入药粉总质量20％的水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为500-650℃，时间为3-4h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目之间的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的金属铬，金属镍，钼，电解锰，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3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1.2-2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
药芯中各组分的作用：
1、金属铬，钼具有铁素体化的作用，使焊缝中有生成铁素体的趋势，金属镍，电解锰具有奥氏体化的作用，使焊缝中有生成奥氏体的趋势，四者配合使用，是为了使焊缝中产生一定比例的铁素体与奥氏体。
2、金属铬还具有提高接头耐蚀性的作用，时焊接接头符合不锈钢的使用要求。
3、金属镍，还具有提高焊接接头韧性的作用。
4、铝镁粉易与氧气结合而除去熔池中的氧元素，保护了焊缝中的其他组分。
5、石英，氟化钙，金红石，氧化铝具有造渣的作用，焊接时产生熔渣对熔池进行保护。
6、氟化钙是碱性渣，石英，金红石，氧化铝是酸性渣，四者配合使用，可以调整熔渣的碱度。
7、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，分别称取金属铬350g，金属镍100g，钼120g，电解锰40g，石英60g，氟化钙100g，金红石70g，氧化铝40g，铝镁粉40g，Fe80g；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，铝镁粉，加入200g水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为500℃，时间为4h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目之间的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的金属铬，金属镍，钼，电解锰，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3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5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例1所制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为180-200A，焊接电压为20-22V。焊接接头的抗拉强度为706Mpa，屈服极限为579Mpa，断面收缩率52％，冲击功为60J。性能符合2205双相不锈钢的使用要求。
实施例2
步骤1，分别称取金属铬360g，金属镍120g，钼110g，电解锰30g，石英50g，氟化钙70g，金红石60g，氧化铝30g，铝镁粉50g，Fe120g；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，铝镁粉，加入200g水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为520℃，时间为3.5h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的金属铬，金属镍，钼，电解锰，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3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1.4mm，得到药芯焊丝；
步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例2所制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为180-200A，焊接电压为20-22V。焊接接头的抗拉强度为760Mpa，屈服极限为549Mpa，断面收缩率55％，冲击功为62J。性能符合2205双相不锈钢的使用要求。
实施例3
步骤1，分别称取金属铬300g，金属镍140g，钼100g，电解锰20g，石英60g，氟化钙80g，金红石50g，氧化铝30g，铝镁粉40g，Fe180g；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，铝镁粉，加入200g水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为550℃，时间为3.8h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的金属铬，金属镍，钼，电解锰，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3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1.6mm，得到药芯焊丝；
步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例3所制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为180-200A，焊接电压为20-22V。焊接接头的抗拉强度为721Mpa，屈服极限为584Mpa，断面收缩率53％，冲击功为72J。性能符合2205双相不锈钢的使用要求。
实施例4
步骤1，分别称取金属铬380g，金属镍150g，钼90g，电解锰30g，石英40g，氟化钙90g，金红石60g，氧化铝40g，铝镁粉60g，Fe60g；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，铝镁粉，加入200g水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为580℃，时间为3.5h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的金属铬，金属镍，钼，电解锰，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3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5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例4所制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为180-200A，焊接电压为20-22V。焊接接头的抗拉强度为707Mpa，屈服极限为567Mpa，断面收缩率56％，冲击功为72J。性能符合2205双相不锈钢的使用要求。
实施例5
步骤1，分别称取金属铬320g，金属镍130g，钼140g，电解锰20g，石英60g，氟化钙100g，金红石70g，氧化铝20g，铝镁粉30g，Fe110g；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，铝镁粉，加入200g水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为650℃，时间为3.2h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的金属铬，金属镍，钼，电解锰，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3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2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例5所制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为180-200A，焊接电压为20-22V。焊接接头的抗拉强度为692Mpa，屈服极限为554Mpa，断面收缩率52％，冲击功为68J。性能符合2205双相不锈钢的使用要求。
实施例6
步骤1，分别称取金属铬400g，金属镍120g，钼80g，电解锰40g，石英40g，氟化钙60g，金红石50g，氧化铝30g，铝镁粉30g，Fe150g；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，铝镁粉，加入200g水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为650℃，时间为3h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的金属铬，金属镍，钼，电解锰，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时；
步骤4，将宽304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3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1.6mm，得到药芯焊丝；
步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例6所制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为180-200A，焊接电压为20-22V。焊接接头的抗拉强度为712Mpa，屈服极限为591Mpa，断面收缩率58％，冲击功为66J。性能符合2205双相不锈钢的使用要求。
Claims (5)
1.2205双相不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：金属铬30％-40％，金属镍10％-15％，钼8％-14％，电解锰2％-4％，石英4％-6％，氟化钙6％-10％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，铝镁粉3％-6％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；外皮材料为304不锈钢钢带。
2.根据权利要求1所述的2205双相不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝中药芯的填充率为20％-25％。
3.根据权利要求1所述的2205双相不锈钢用自保护型药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
4.2205双相不锈钢用自保护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金属铬30％-40％，金属镍10％-15％，钼8％-14％，电解锰2％-4％，石英4％-6％，氟化钙6％-10％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，铝镁粉3％-6％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的石英，氟化钙，金红石，氧化铝，铝镁粉，加入药粉总质量20％水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目之间的混合粉；
步骤3将步骤1称得的金属铬，金属镍，钼，电解锰，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时；
步骤4，将304不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3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1.2-2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
5.根据权利要求4所述的2205双相不锈钢用自保护型药芯焊丝的制备方法，其特征在于，步骤2中烧结的温度为500-650℃，时间为3-4h。
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