[发明专利]一种低氢抗裂型药芯焊丝

说明书

本发明涉及一种低氢抗裂型药芯焊丝，包括低碳钢钢带和药粉，其中药粉由硅锰合金、电解锰、镍粉、镁砂、除钛铁以外的铁合金、钛铁、还原铁粉、高品位97度金红石、钛酸钾、石英砂和氟化钠组成。其制备方法，包括以下步骤：对焊丝药粉组分中的硅锰合金、电解锰、镍粉、镁砂、除钛铁以外的铁合金、钛铁、还原铁粉进行低温烘干，对焊丝药粉组分中的高品位97度金红石、钛酸钾、石英砂、氟化钠进行高温烘干，将烘干后的药粉混合均匀，由钢带包裹，再经过多次拉拔，制成成品焊丝。

【技术领域】

本发明涉及焊材的技术领域，具体涉及一种低氢抗裂型药芯焊丝。

【背景技术】

药芯焊丝作为一种高效焊接材料，在船舶及海工装备制造业中得到广泛应用。虽然国产药芯焊丝在造船市场上已占绝大多数份额，但是一些重要工段仍采用国外知名品牌。国产药芯焊丝存在焊缝金属扩散氢含量偏高，低温韧性不稳定，仰焊及立向下焊焊接稳定性差，冬天焊接容易产生裂纹等问题。

上述问题中尤以裂纹问题影响最大，目前一般药芯焊丝在碳当量Ceq较高的母材(主要是中高碳钢和低合金高强度钢)、厚板窄焊缝、高拘束组板等条件下容易产生各种裂纹。裂纹主要分为热裂纹和冷裂纹两类，热裂纹是高温下在焊缝金属和焊缝热影响区中产生的一种沿晶裂纹，热裂纹的主要形成因素是熔敷金属低熔点元素及化合物、焊缝横截面形状、焊接应力。冷裂纹是由于材料在室温附近温度下脆化而形成的裂纹，一般为延迟裂纹。大量科学实践和理论，都表明冷裂纹形成有淬硬组织、拘束应力、扩散氢三个要素。

控制冷裂纹可采取预热和焊后热处理，预热是控制淬硬组织产生、焊后热处理是消除扩散氢的含量。

控制热裂纹可采取预热和控制母材和焊材杂质元素的含量，预热可以降低冷却速度并减少应力，也有助于减少热裂纹。

两种裂纹避免方法，都提到了预热，而目前客户使用的也多是焊前预热的办法，根据专家研究表示，预热温度和焊缝扩散氢含量、焊缝强度、母材厚度成正比，现在船舶及海洋平台工程中厚板及低合金高强度板占有量大，造成预热温度势必很高，造成客户金钱和时间成本的增加。预热的情况下，药芯焊丝打底焊时还是容易产生裂纹，焊工需要小电流小电压，且适量摆动，焊缝两侧均匀散热，才不致于产生底部裂纹。焊前预热大大增加客户使用成本，且操作不便，打底焊小电流小电压，摆动焊接，降低焊接效率，延长工作时间。

【发明内容】

为解决上述问题，本发明的目的在于从裂纹产生机理，焊接材料本身出发，通过降低熔敷金属低熔点元素及化合物和焊接材料的扩散氢含量，开发一种低氢抗裂型药芯焊丝。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种低氢抗裂型药芯焊丝，包括低碳钢钢带和药粉，其中药粉由硅锰合金、电解锰、镍粉、镁砂、除钛铁以外的铁合金、钛铁、还原铁粉、高品位97度金红石、钛酸钾、石英砂和氟化钠组成；药粉中各组分占全部药粉的质量百分比如下：高品位97度金红石：33-40％，硅锰合金：15-20％，铁合金：1.5-5.0％，钛酸钾：3.8-6.0％，电解锰：5.5-10.0％，石英砂：3.1-6.0％，镁砂：4.0-7.5％，氟化钠：6.64-8.85％，钛铁：2.0-3.0％，镍粉：2.0-5.5％，还原铁粉：1.5-15.0％；药粉填充比在12-18％。

一种低氢抗裂型药芯焊丝的制备方法，包括以下步骤：

对焊丝药粉组分中的硅锰合金、电解锰、镍粉、镁砂、除钛铁以外的铁合金、钛铁、还原铁粉进行低温烘干，低温烘干温度为150-200℃，烘干时间为4-5小时；对焊丝药粉组分中的高品位 97度金红石、钛酸钾、石英砂、氟化钠进行高温烘干，高温烘干温度为850-900℃，烘干时间为9-10小时；以上药粉烘干后混合均匀，经过人工筛选，取80目以上的细粉，由钢带包裹，药粉填充比在12-18％，再经过多次拉拔，制成成品焊丝。

本发明中的一种低氢抗裂型药芯焊丝的制备方法进一步设置为：所述拉拔时，依次为6道粗拉和12道细拉。