[发明专利]能够使不锈钢焊接接头焊趾处产生压缩应力的药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种药芯焊丝，具体地说，是涉及对不锈钢焊接接头焊趾疲劳性能进行改善的药芯焊丝。

背景技术

相比于其它连接技术，焊接技术在工程生产中应用最为广泛，焊接结构随焊接技术的发展而产生，从20世纪20年代开始得到了越来越广泛的应用。据统计，我国焊接结构用钢占钢产量的50％左右，在工业发达国家这一比例更高。然而焊接结构经常发生断裂事故，大量统计资料表明，工程结构失效有80％以上是由疲劳引起的，对于承受循环载荷的焊接构件有90％以上的失效是由于疲劳破坏。因此，规范规定设计承载交变载荷焊接结构时，以焊接接头的疲劳性能作为整体结构的疲劳性能，而不是母材的疲劳性能。应力集中和焊后残余拉伸应力对焊接接头的疲劳强度有较大的影响，造成整体结构的过早失效。因此消除焊接接头应力集中，改善焊后应力状态，可提高焊接接头疲劳强度，具有极大的经济和社会效益。

焊趾部位是焊接接头的薄弱环节，因为焊趾处既存在几何形状突变产生的应力集中，也会由于焊接过程中热收缩作用产生较大的残余拉伸应力，致使很多承载疲劳载荷的不锈钢结构件在未达到标准寿命时，焊趾处出现疲劳裂纹而失效。不锈钢普遍应用于耐酸抗腐的重要结构中，一旦发生过早失效，会造成重大的损失。

目前工程中应用最为广泛的改善焊趾性能的方法是TIG熔修法和局部机械加工法，这两种方法都有一定的局限性。TIG熔修的作用是改善焊趾处的过渡半径，消除应力集中，但要求操作工有一定的操作水平，操作工的水平差异对性能的改善程度有明显影响；并且这种方法依靠熔池液态金属的流动和铺展来改善焊趾部位的过渡半径，因此只适合于平焊和平角焊位置的焊缝，对仰焊、立焊和横焊等位置无法实施操作。局部机械加工法使焊缝表面应力集中大大减少，但这种机械加工的成本很高，需要很大的工作量，同时也延长了工时，增加了生产成本。因此，针对不锈钢焊接接头焊趾处的力学性能，需要更加有效和经济的改善方法。

中国专利号为ZL01130810.9的“用于提高焊接接头疲劳强度的焊条”以及中国专利号为ZL200510013182.7的“提高焊接接头疲劳性能的药芯焊丝”可用于低碳、低合金钢焊接接头疲劳强度的提高，其机理是使用所发明焊接材料改善焊接接头的应力状态，在焊缝处产生压缩应力。但对于不锈钢的单层焊接，特别是针对焊趾处的熔修处理，考虑到母材合金元素的过渡对焊缝合金成分的影响，上述发明不具有适用性。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中改善焊接接头焊趾处应力状态的焊接材料不适用于不锈钢母材的技术问题，提供一种能够使不锈钢焊接接头焊趾处产生压缩应力的药芯焊丝，扩大低相变焊接材料的应用范围，使得低相变焊接材料可用于对不锈钢焊接接头焊趾处进行应力状态的改善，从而提高不锈钢焊接接头焊趾处的疲劳性能。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种能够使不锈钢焊接接头焊趾处产生压缩应力的药芯焊丝，由药芯和钢带构成，所述药芯按照重量百分比包括下列组分：金属镍粉50％～65％，金属锰粉2％～5％，金属钼粉4％～6％，稀土硅粉1％～3％，余量为铁粉；所述钢带采用碳素钢钢材。

所述药芯按照重量百分比由下列组分组成：金属镍粉50％～65％％，金属锰粉2％～5％，金属钼粉4％～6％，稀土硅1％～3％，金属钛粉4％～7％，金属铌粉2％～5％，余量为铁粉。

所述钢带采用SPCC冷轧低碳钢钢材。

本发明的有益效果是：

与传统的TIG熔修对操作人员的高水平技术要求和局部机械加工法的巨大工作量相比，本发明选用低相变点药芯焊丝熔修技术改善焊接接头焊趾处的疲劳性能，对操作人员的技术水平要求降低，同时避免焊后加工的附加工序，提高生产效率。使用本发明的低相变点药芯焊丝对不锈钢焊趾进行熔修，一方面可以保持与TIG熔修相类似的效果，改善焊缝焊趾处的过渡，增大过渡半径降低应力集中，另一方面还可以在焊趾处产生压缩应力，压缩应力的产生可以提高焊缝的疲劳性能，起到延长疲劳寿命的作用。

附图说明

图1是本发明的药芯焊丝和普通药芯焊丝焊缝金属的冷却膨胀曲线对比图；

图2是本发明药芯焊丝的横截面示意图。

图中：1：药芯，2：钢带。

具体实施方式