[发明专利]一种涉水环境下焊接用自保护药芯焊丝

说明书

本发明公开了一种涉水环境下焊接用自保护药芯焊丝，包括金属外皮和药芯，药芯的组分及质量百分比为：金红石35‑55％，氧化铁10‑20％，氧化铝5‑12％，碳酸钙5‑10％，氟化物3‑8％，钛粉2‑5％，镍粉4‑8％，钼粉1‑2％，铁粉15‑25％。本发明所公开的药芯焊丝可以用于涉水环境下的焊接，焊接时易起弧，电弧燃烧稳定，具有极佳的焊接工艺性能，所得焊缝成形美观，焊后熔敷金属抗拉强度大于540MPa，对接接头4倍板厚冷弯角度180°时无裂纹出现，具有良好的冲击韧性，满足中低碳钢及低合金高强钢在涉水环境下的焊接。

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种涉水环境下焊接用自保护药芯焊丝。

背景技术

自动化焊接由于具有生产效率高、焊接质量好、劳动强度低等优点，在工程机械和石油化工等行业得到广泛应用。随着我国自动化焊接水平的提高，一些特殊环境下的自动化焊接需求也越来越多，比如焊件表面潮湿、带水，或在下雨环境下的焊接，将其统称为涉水环境下的焊接。在这种环境下焊接时，通常需要对工件进行烘干，待到工件表面没有水分的情况下再进行施焊，但其复杂的焊前处理，大大降低了涉水环境下的焊接效率。此外，还有较多特殊环境下不能对工件进行焊前烘干处理，比如船体、船闸吃水线附近应急维修焊接，海上平台水平面附近钢结构焊接等。在这些情况下焊接困难很大，且焊接质量难以保证，存在服役安全隐患。

自动化焊接所用焊接材料为焊丝，包括实芯焊丝和药芯焊丝，其中药芯焊丝兼具气体保护实芯焊丝、埋弧焊丝的高效率、自动化和品种多、适应面广、焊接工艺性能好等多方面的优点，应用广泛。但是目前市售的陆上焊接用药芯焊丝和研制较多的水下湿法焊接用药芯焊丝均不适用于涉水环境下的直接焊接。主要原因为：(1)当采用陆上药芯焊丝进行涉水环境下焊接时，工件表面的水受热分解，导致溶解到焊缝熔池中的氢浓度高，焊接接头中极易生成氢气孔和氢致冷裂纹，影响接头性能；(2)水下自动化焊接时为了对焊接区域的电弧形成保护，同时保证电弧在水压的作用下稳定燃烧，水下湿法焊接用药芯焊丝中加入了较多的造气元素和稳弧元素。当采用水下湿法焊接用药芯焊丝进行涉水环境下焊接时，烟尘及气体产生较多，焊缝中易产生大量的气孔，影响接头性能。因此，研制涉水环境下焊接专用自保护药芯焊丝，可以在不烘干和不外加保护气体的情况下直接带水焊接，这对降低涉水环境下的焊接施工难度，提高涉水环境下的焊接效率和焊接质量具有重要意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种涉水环境下焊接用自保护药芯焊丝，以达到燃弧稳定、焊接工艺性良好、工作效率高，适用于涉水环境下焊接使用的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种涉水环境下焊接用自保护药芯焊丝，包括金属外皮和药芯，金属外皮由低碳钢钢带卷成，药芯的组分及质量百分比为：金红石35-55％，氧化铁10-20％，氧化铝5-12％，碳酸钙5-10％，氟化物3-8％，钛粉2-5％，镍粉4-8％，钼粉1-2％，铁粉15-25％。

上述方案中，所述金属外皮由低碳钢钢带卷成。

上述方案中，氟化物为CaF₂、LiF、和NaF三者的组合，质量百分比为CaF₂ 50-70％，LiF 15-30％，NaF 15-30％。

上述方案中，药芯的填充率为22-32％。

通过上述技术方案，本发明提供的涉水环境下焊接用自保护药芯焊丝考虑到涉水环境下的焊接特点，为了保证涉水环境下获得性能优良的焊接接头，本发明对内部药芯配方进行设计，通过在药芯中加入稳弧剂来保证涉水环境下焊接时电弧的稳定燃烧；通过加入造气成分，焊接时产生气体对电弧、熔滴及熔池金属起到保护作用；通过加入除氢剂，降低焊缝中的扩散氢含量，防止氢致裂纹生成；加入合金元素，改善焊缝组织，提高焊缝金属的力学性能。

上述药粉的化学成分中，各组分的作用机制如下：