[发明专利]一种自保护焊用药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，特别涉及一种自保护焊用药芯焊丝。尤其涉及一种低温高韧性全位置焊接用的低合金钢药芯焊丝。

背景技术

自保护药芯焊丝焊接兼容了焊条和气体保护焊丝焊接的优点，其生产效率高，焊接工艺性能好。因此该焊接方式在管道、船舶、桥梁、海洋平台等钢结构加工制造过程中得到了广泛的应用。正因为如此，目前对药芯焊丝的功能性要求也越来越高，要求药芯焊丝不仅可以适应更快的焊接速度，而且具有良好的焊接工艺性能和全位置焊接适应性，以及发挥出良好的韧性(特别是低温韧性)。在极寒冷地带的管线、桥梁、工程机械、海上平台等中应用的低合金高强钢在-40℃下还应保持良好的低温冲击韧性，而目前的自保护药芯焊丝无法保证在-40℃以下的低温冲击韧性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自保护焊用药芯焊丝，解决了目前用的自保护药芯焊丝无法保证在-40℃以下的低温冲击韧性的问题。提供一种具有极佳的焊接工艺性能和全位置焊接适应性，焊缝成型美观，连接强度高，且-40℃低温下具有良好的冲击韧性的自保护药芯焊丝。

一种自保护焊用药芯焊丝，包括外皮和药芯，外皮为SPCC冷轧钢带；药芯的成分按其重量百分比为：CaF₂：12-25％，TiO₂：10-20％,Mn：5-10％,CaO：5～15％，MgO：2～10％，锆英砂：1-5％,Al-Mg：0.5-5％,Ni：3-10％，其他氟化物：1-10％,氧化铁：2-8％，Al₂O₃:0.5-5％，MnO₂：0.5-5％，SiO₂：0.5-5％，余量为铁粉；药芯焊丝中药芯的填充率为15-25％。

所述的Al-Mg合金中Al含量的重量百分比为40-60％。

所述的其他氟化物为BaF₂、LiF、MgF₂、Na₃AlF₆和Na₂SiF₆中的一种或几种的混合物。

所述的氧化铁为FeO,Fe₂O₃和Fe₃O₄中的一种或几种的混合物。

氧化铁、Al₂O₃和MnO₂含量之和不小于10wt％。

本发明药芯焊丝采用常规药芯焊丝制备技术制得。

药芯中各组分的作用如下：

TiO₂：是渣形成组分，可以改善盖渣的覆盖性能和焊缝脱渣性，并起到电弧集中、稳定，改善焊缝成型和减少飞溅。若含量过低，则不易形成短渣，对立、横位置焊不利；若含量过高，则明显影响综合力学性能。

Mn：确保焊缝金属的强度和降低氧,硫含量，Mn是奥氏体化元素，有利于针状铁素体形成，有利于提高低温冲击韧性。

Si：作为脱氧剂确保焊接金属的强度和降低氧含量。若含量过高，则熔敷金属的粘度变高，影响全位置焊接性能。

Al-Mg：主要作用是脱氧脱氮，脱氧后产生的Al₂O₃、具有调节高温熔渣物理性能的左右，有利于改善全位置焊接性能。

FeO:具有调节熔渣碱度，降低杂质含量，纯净焊缝的作用。对确保低温冲击具有重要影响。加入过多造成飞溅增大,成型变差。

Ni：确保焊缝金属的强度和低温韧性，Ni是奥氏体化元素，具有防止在焊缝金属中由于残留δ铁素体而韧性降低。

氟化物：主要作用是调节熔渣熔点，稳定电弧，稀释熔渣和增加熔渣的透气性以及达到去氢的目的。药芯中的各种氟化物在高温下均能分解，汽化，产生大量的氟蒸汽而大大降低电弧气氛中的氢分压，从而起到去氢能力。药芯中的氟化物与大量金红石在焊接时发生反应，产生TiF₄可与电弧气氛中氢原子及水蒸汽发生二次反应，形成不溶于钢液的稳定氢氟化物HF，从而降低了电弧气氛中的氢分压,降低焊缝氢含量。

TiO₂+XF→XO+TiF₄

TiO₂+XF→XTiO₃+TiF₄

反应产物TiF₄可与电弧气氛中氢原子及水蒸汽发生二次反应:

TiF₄+H→TiF+HF↑