CN107252992A - 一种管线钢用自保护药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管线钢用自保护药芯焊丝，药芯的原料按重量份包括：锰粉1‑3.5份、铜粉0.5‑1.2份、铬粉15.5‑20份、钛粉3.5‑6份、镍粉0.8‑1.5份、二氧化钛1‑2份、二氧化锆1‑2份、硅铁合金2.5‑4份、镁铝合金1‑2份、钼铁0.8‑2份、铌铁1‑3份、钒氮合金2‑4份、碳酸盐4‑6份、氟化钠2‑4份、氟化钙1‑3份、铈铁合金0.2‑0.8份、钇铁合金0.5‑1份、石墨1.2‑2份、铁粉120‑150份。本发明提出的一种管线钢用自保护药芯焊丝，施焊后熔敷金属组织致密，无气孔和裂纹出现，与母材结合良好且性能稳定，焊接接头具有良好的耐磨性、耐腐蚀性与低温韧性。

Description

一种管线钢用自保护药芯焊丝
技术领域
本发明涉及焊丝技术领域，尤其涉及一种管线钢用自保护药芯焊丝。
背景技术
药芯焊丝是一种新型焊接材料，无需外加保护措施即可施焊，由于其焊接设备简便、焊接效果好等特点，被广泛应用于油气管线、桥梁建筑、汽车制造和石油化工等领域。焊接质量的好坏、焊接效率的高低是由焊接材料、焊接工艺决定的，尤其焊接材料是焊接的关键，目前管线钢用药芯焊丝还存在成分配置不合理，导致熔敷金属出现小气孔和裂纹，同时在低温韧性与耐腐蚀上还有待提高。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种管线钢用自保护药芯焊丝，施焊后熔敷金属组织致密，无气孔和裂纹出现，与母材结合良好且性能稳定，焊接接头具有良好的耐磨性、耐腐蚀性与低温韧性。
本发明提出了一种管线钢用自保护药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的低碳钢带外皮组成，药芯的原料按重量份包括：锰粉1-3.5份、铜粉0.5-1.2份、铬粉15.5-20份、钛粉3.5-6份、镍粉0.8-1.5份、二氧化钛1-2份、二氧化锆1-2份、硅铁合金2.5-4份、镁铝合金1-2份、钼铁0.8-2份、铌铁1-3份、钒氮合金2-4份、碳酸盐4-6份、氟化钠2-4份、氟化钙1-3份、铈铁合金0.2-0.8份、钇铁合金0.5-1份、石墨1.2-2份、铁粉120-150份。
具体实施方式中，锰粉的重量份还可以为1.5、2、2.5、3份，铜粉的重量份还可以为0.6、0.7、0.8、0.9、1份，铬粉的重量份还可以为16、16.5、17、17.5、18、19份，钛粉的重量份还可以为4、4.5、5、5.5份，镍粉的重量份还可以为0.9、1、1.1、1.2、1.3份，二氧化钛的重量份还可以为1.2、1.4、1.6、1.8份，二氧化锆的重量份还可以为1.2、1.4、1.5、1.6、1.8份，硅铁合金的重量份还可以为2.8、3、3.2、3.4、3.6、3.8份，镁铝合金的重量份还可以为1.2、1.4、1.5、1.6、1.8份，钼铁的重量份还可以为1、1.2、1.4、1.6、1.8份，铌铁的重量份还可以为1.4、1.8、2、2.2、2.5、2.8份，钒氮合金的重量份还可以为2.4、2.8、3、3.2、3.5、3.8份，碳酸盐的重量份还可以为4.4、4.8、5、5.2、5.5、5.8份，氟化钠的重量份还可以为2.4、2.8、3、3.2、3.4、3.8份，氟化钙的重量份还可以为1.4、1.8、2、2.4、2.8份，铈铁合金的重量份还可以为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7份，钇铁合金的重量份还可以为0.6、0.7、0.75、0.8、0.9份，石墨的重量份还可以为1.4、1.5、1.6、1.7、1.8份，铁粉的重量份还可以为124、128、130、134、138份。
优选地，药芯的原料按重量份包括：锰粉1.5-3份、铜粉0.7-1份、铬粉16-19份、钛粉4-5.5份、镍粉0.9-1.3份、二氧化钛1.3-1.7份、二氧化锆1.3-1.7份、硅铁合金2.8-3.5份、镁铝合金1.2-1.8份、钼铁1-1.6份、铌铁1.5-2.5份、钒氮合金2.5-3.5份、碳酸盐4.5-5.5份、氟化钠2.5-3.5份、氟化钙1.5-2.5份、铈铁合金0.4-0.6份、钇铁合金0.6-0.9份、石墨1.4-1.8份、铁粉130-140份。
优选地，碳酸盐为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、碳酸镁、碳酸锌中的一种或两种以上组成的混合物。
优选地，钼铁中钼元素含量为65-70wt％。
优选地，铈铁合金中铈元素含量为70-75wt％。
优选地，钇铁合金中钇元素含量为85-90wt％。
优选地，药芯与药芯焊丝的重量比为100:25-35。
优选地，药芯焊丝的直径为2.8-3.8mm。
本发明采用常规制备工艺制得。
本发明中通过控制锰粉、铜粉、铬粉、镍粉的含量，提高了焊接接头的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性，同时又使焊接接头具有良好低温韧性与抗开裂能；通过添加并控制碳酸盐与氟化钠、氟化钙的含量，作为造气剂，使本发明药芯焊丝具有良好的自保护功能，有效阻止了有害气体的侵入，通过添加并控制钛粉、镁铝合金、钼铁、铌铁的含量，具有良好的脱氧、脱氮、脱硫效果，碳酸盐、氟化钠、氟化钙与钛粉、镁铝合金、钼铁、铌铁配合，具有协同作用，具有促进非金属夹杂物的上浮，减少有害气体对于熔敷金属的侵害，净化了熔池，降低了熔敷金属的气孔敏感性，抑制熔敷金属产生气孔、裂纹等现象，同时有效改善了焊液的流动性、成形性及本发明药芯焊丝的焊接性能，且使焊接接头具有良好的抗开裂性能、脱渣性能、耐温性及与母材的结合强度；通过添加并控制钛粉、铬粉、钼铁、铌铁与石墨的含量，生成强化相TiC、Cr23C6、Cr7C3、Mo2C、NbC,且部分钛与氧元素结合生成TiO，弥散分布在熔敷金属中，与铈铁合金、钇铁合金中的稀土元素配合，作为异质形核的质点，促进针状铁素体、初生碳化物和少量粒状贝氏体的形成，生成的针状铁素体在熔敷金属中起到钉扎作用，提高熔敷金属与母材的结合强度，与钒氮合金配合，具有沉降强化和细晶强化效果，进一步提高熔敷金属结构中的位错密度，改善熔敷金属组织结构，提高了熔敷金属的硬度、强度、低温韧性、耐腐蚀性、热稳定性和结构稳定性，延长金属构件的使用寿命。本发明提出的一种管线钢用自保护药芯焊丝，施焊后熔敷金属组织致密，无气孔和裂纹出现，与母材结合良好且性能稳定，焊接接头具有良好的耐磨性、耐腐蚀性与低温韧性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种管线钢用自保护药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的低碳钢带外皮组成，药芯的原料按重量份包括：锰粉1份、铜粉1.2份、铬粉15.5份、钛粉6份、镍粉0.8份、二氧化钛2份、二氧化锆1份、硅铁合金4份、镁铝合金1份、钼铁2份、铌铁1份、钒氮合金4份、碳酸盐4份、氟化钠4份、氟化钙1份、铈铁合金0.8份、钇铁合金0.5份、石墨2份、铁粉120份。
实施例2
本发明提出的一种管线钢用自保护药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的低碳钢带外皮组成，药芯的原料按重量份包括：锰粉3.5份、铜粉0.5份、铬粉20份、钛粉3.5份、镍粉1.5份、二氧化钛1份、二氧化锆2份、硅铁合金2.5份、镁铝合金2份、钼铁0.8-份、铌铁3份、钒氮合金2份、碳酸盐6份、氟化钠2份、氟化钙3份、铈铁合金0.2份、钇铁合金1份、石墨1.2份、铁粉150份。
实施例3
本发明提出的一种管线钢用自保护药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的低碳钢带外皮组成，药芯的原料按重量份包括：锰粉2.2份、铜粉0.9份、铬粉18份、钛粉4.8份、镍粉1.1份、二氧化钛1.6份、二氧化锆1.5份、硅铁合金3.3份、镁铝合金1.5份、钼铁1.4份、铌铁2.1份、钒氮合金3份、碳酸盐5.2份、氟化钠2.4份、氟化钙1.4份、铈铁合金0.5份、钇铁合金0.8份、石墨1.6份、铁粉135份。
其中，碳酸盐为碳酸钙；
钼铁中钼元素含量为68wt％；
铈铁合金中铈元素含量为73wt％；
钇铁合金中钇元素含量为88wt％；
药芯与药芯焊丝的重量比为100:30；
药芯焊丝的直径为3.2mm。
实施例4
本发明提出的一种管线钢用自保护药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的低碳钢带外皮组成，药芯的原料按重量份包括：锰粉1.5份、铜粉1份、铬粉16份、钛粉5.5份、镍粉0.9份、二氧化钛1.7份、二氧化锆1.3份、硅铁合金3.5份、镁铝合金1.2份、钼铁1.6份、铌铁1.5份、钒氮合金3.5份、碳酸盐4.5份、氟化钠3.5份、氟化钙1.5份、铈铁合金0.6份、钇铁合金0.6份、石墨1.8份、铁粉130份。
其中，碳酸盐为碳酸钠、碳酸钙、碳酸镁按重量比为1:1:1组成的混合物；
钼铁中钼元素含量为65wt％；
铈铁合金中铈元素含量为70wt％；
钇铁合金中钇元素含量为85wt％；
药芯与药芯焊丝的重量比为100:25；
药芯焊丝的直径为2.8mm。
实施例5
本发明提出的一种管线钢用自保护药芯焊丝，由药芯和包覆在药芯外侧的低碳钢带外皮组成，药芯的原料按重量份包括：锰粉3份、铜粉0.7份、铬粉19份、钛粉4份、镍粉1.3份、二氧化钛1.3份、二氧化锆1.7份、硅铁合金2.8份、镁铝合金1.8份、钼铁1份、铌铁2.5份、钒氮合金2.5份、碳酸盐5.5份、氟化钠2.5份、氟化钙2.5份、铈铁合金0.4份、钇铁合金0.9份、石墨1.4份、铁粉140份。
其中，碳酸盐为碳酸锂、碳酸钾、碳酸锌按重量比为1:1:1组成的混合物；
钼铁中钼元素含量为70wt％；
铈铁合金中铈元素含量为75wt％；
钇铁合金中钇元素含量为90wt％；
药芯与药芯焊丝的重量比为100:35；
药芯焊丝的直径为3.8mm。
对本发明实施例5中管线钢用自保护药芯焊丝焊接后的熔敷金属进行性能测试，与现有技术相比结果如下：
现有技术 实施例5
屈服强度/MPa 523 620
抗拉强度/MPa 596 722
伸长率/％ 31.5 35.6
-20℃冲击吸收功/J 134 170
通过上述表格可以看出，本发明管线钢用自保护药芯焊丝与现有技术相比，在屈服强度、抗拉强度、伸长率与低温冲击功发面都得到了提升，表现出的优异性能，更加适合生产使用。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种管线钢用自保护药芯焊丝，其特征在于，由药芯和包覆在药芯外侧的低碳钢带外皮组成，药芯的原料按重量份包括：锰粉1-3.5份、铜粉0.5-1.2份、铬粉15.5-20份、钛粉3.5-6份、镍粉0.8-1.5份、二氧化钛1-2份、二氧化锆1-2份、硅铁合金2.5-4份、镁铝合金1-2份、钼铁0.8-2份、铌铁1-3份、钒氮合金2-4份、碳酸盐4-6份、氟化钠2-4份、氟化钙1-3份、铈铁合金0.2-0.8份、钇铁合金0.5-1份、石墨1.2-2份、铁粉120-150份。
2.根据权利要求1所述管线钢用自保护药芯焊丝，其特征在于，药芯的原料按重量份包括：锰粉1.5-3份、铜粉0.7-1份、铬粉16-19份、钛粉4-5.5份、镍粉0.9-1.3份、二氧化钛1.3-1.7份、二氧化锆1.3-1.7份、硅铁合金2.8-3.5份、镁铝合金1.2-1.8份、钼铁1-1.6份、铌铁1.5-2.5份、钒氮合金2.5-3.5份、碳酸盐4.5-5.5份、氟化钠2.5-3.5份、氟化钙1.5-2.5份、铈铁合金0.4-0.6份、钇铁合金0.6-0.9份、石墨1.4-1.8份、铁粉130-140份。
3.根据权利要求1或2所述管线钢用自保护药芯焊丝，其特征在于，碳酸盐为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、碳酸镁、碳酸锌中的一种或两种以上组成的混合物。
4.根据权利要求1或2所述管线钢用自保护药芯焊丝，其特征在于，钼铁中钼元素含量为65-70wt％。
5.根据权利要求1或2所述管线钢用自保护药芯焊丝，其特征在于，铈铁合金中铈元素含量为70-75wt％。
6.根据权利要求1或2所述管线钢用自保护药芯焊丝，其特征在于，钇铁合金中钇元素含量为85-90wt％。
7.根据权利要求1或2所述管线钢用自保护药芯焊丝，其特征在于，药芯与药芯焊丝的重量比为100:25-35。
8.根据权利要求1或2所述管线钢用自保护药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝的直径为2.5-3.5mm。
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