一種含鎳量少于1％的低溫鋼藥芯焊絲制造技術

本發明專利技術提供了一種含鎳量少于1％的低溫鋼藥芯焊絲，包括鋼皮和藥芯，所述藥芯成分及其在藥芯中所占的質量百分比含量為：金紅石33～44％，重質氧化鎂2～6％，中碳錳鐵20～26％，氟化鋇5～9％，鋁礬土4～12％，鋁鎂合金3～7％，硅鐵4～11％，鈦鐵3.5～7％，氟硼酸鈉0.7～1.5％，鎳粉3～5％，余量為鐵粉；該藥芯焊絲中藥芯的填充率為13～18％。該含鎳量少于1％的低溫鋼藥芯焊絲熔敷金屬和焊接接頭綜合性能：屈服強度≥470MPa；抗拉強度≥550MPa；伸長率≥22％；?60℃條件下，Akv≥50J；能滿足低溫?60℃條件下沖擊韌性的要求，而且其焊縫熔敷金屬Ni含量低于1.0％，節約了珍貴的鎳資源。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于焊接材料制造
，具體涉及一種含鎳量少于1％的低溫鋼藥芯焊絲。
技術介紹
藥芯焊絲具有良好的焊接工藝性能及焊接效率，在造船、海洋工程等行業得到越來越多應用，在海洋石油鉆井平臺建造中需要使用低溫鋼焊接材料，尤其需要具有良好低溫沖擊韌性的藥芯焊絲。然而，當前大部分藥芯焊絲只能滿足-40℃以上溫度的沖擊試驗要求，熔敷金屬屈服強度級別不高于400MPa，不能滿足有-60℃沖擊韌性要求的超高強度鋼焊接；而部分能滿足-60℃沖擊韌性要求的藥芯焊絲其熔敷金屬鎳含量都很高，一般鎳含量大于1％，通常鎳含量大約在1.50％左右。如中國專利CN101450426B公布了“低溫鋼藥芯焊絲”，藥芯包括金紅石、硅灰石、硅錳合金、鐵粉、鎳粉、冰晶石、長石、鈦鐵、硼鐵、中碳錳鐵、鎂砂、石英和螢石；其熔敷金屬-40℃低溫沖擊功(采用常規的檢測技術)平均值為78J(焦耳)。又如中國專利CN103692110A中公開了“海洋工程用氣保護藥芯焊絲”，藥芯包括：金紅石、氟化物，其它造渣劑，強脫氧劑，弱脫氧劑和合金劑；該藥芯焊絲屈服強度等級為375Mpa，熔敷金屬低溫沖擊試驗溫度為-40℃。這些藥芯焊絲都只能滿足-40℃以上溫度的沖擊。另外，中國專利CN101804533A公布了“低溫高韌性全位置焊接用氣保護藥芯焊絲”，雖然該專利公開的藥芯焊絲熔敷金屬能滿足-60℃沖擊韌性要求，但是其熔敷金屬化學成分Ni含量1.38％～1.48％，鎳含量高，消耗了大量的珍貴鎳資源，成本高。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供了一種屈服強度等級470MPa，沖擊韌性可滿足-60℃要求的低溫鋼藥芯焊絲，且其熔敷金屬中鎳含量低于1.0％。本專利技術的技術方案是提供了一種含鎳量少于1％的低溫鋼藥芯焊絲，包括鋼皮和藥芯，所述藥芯成分及其在藥芯中所占的質量百分比含量為：金紅石33～44％，重質氧化鎂2～6％，中碳錳鐵20～26％，氟化鋇5～9％，鋁礬土4～12％，鋁鎂合金3～7％，硅鐵4～11％，鈦鐵3.5～7％，氟硼酸鈉0.7～1.5％，鎳粉3～5％，余量為鐵粉；該藥芯焊絲中藥芯的填充率為13～18％。進一步的，上述藥芯成分及其在藥芯中所占的質量百分比含量為：金紅石38～44％，重質氧化鎂2～4％，中碳錳鐵23～26％，氟化鋇5～6％，鋁礬土6～8％，鋁鎂合金3～5％，硅鐵4～6％，鈦鐵3.5～4％，氟硼酸鈉0.7～0.9％，鎳粉3～4％，余量為鐵粉；該藥芯焊絲中藥芯的填充率為13～18％。優選的，所述藥芯成分及其在藥芯中所占的質量百分比質量百分含量為：金紅石38％，重質氧化鎂2％，中碳錳鐵26％，氟化鋇5％，鋁礬土8％，鋁鎂合金5％，硅鐵4％，鈦鐵4％，氟硼酸鈉0.9％，鎳粉4％，余量為鐵粉；該藥芯焊絲中藥芯的填充率為16％。進一步的，所述重質氧化鎂經過電熔重熔處理，將重質氧化鎂在電弧爐中熔融，經過二次熔化精制制得。進一步的，所述重質氧化鎂、氟硼酸鈉、鋁礬土、氟化鋇、鈦鐵混合均勻后經過380℃烘焙處理。進一步的，所述烘焙處理時間為60分鐘，且烘焙后的重質氧化鎂、氟硼酸鈉、鋁礬土、氟化鋇、鈦鐵混合物過80目篩。進一步的，所述中碳錳鐵中碳的質量百分比：1.0％≤C≤2.5％。進一步的，所述鋼皮為SPCC鋼帶。本專利技術藥芯焊絲采用常規藥芯焊絲制造工藝制得。本專利技術技術方案的設計原理：在保證具有良好的焊接工藝性前提下，采取多種脫氧劑聯合脫氧方式，其分別來源于鋁鎂合金、鈦鐵等，其原理是脫氧劑優先與氧發生氧化反應，減少鐵的氧化，降低焊縫氧含量。同時部分硅、錳作為合金成分過渡到焊縫中，從而確保焊縫金屬力學性能達到要求。具體的，金紅石主要成分是TiO2，起造渣作用；金紅石質量百分含量少于33％時，立焊難操作，成型不好，金紅石質量百分含量多于44％時，熔渣熔點升高，焊縫成形變差。重質氧化鎂主要為氧化鎂，用于調節熔渣堿度，提高焊縫金屬沖擊韌性；重質氧化鎂質量百分含量少于2％時，發揮不了提高韌性的作用，其質量百分含量多于6％時，熔渣熔點變高，渣聚集成團，焊縫成形變差，焊接時飛濺變多變大。另外，重質氧化鎂經過電熔重熔處理后，其水分含量低，S、P雜質含量低，耐潮性優于普通重質氧化鎂，利于焊縫金屬擴散氫達到超低氫等級。中碳錳鐵含有大量的Mn及適量的C(1.0％≤C≤2.5％)，可確保焊縫中Mn、C含量。當焊縫C含量滿足：0.043％≤C≤0.062％時，可以降低奧氏體向鐵素體轉變溫度，并可在焊縫中形成較多的TiC、Ti(C，N)顆粒，從而能阻止先共析鐵素體生成及阻止鐵素體長大，使焊縫金屬更容易在低溫階段形成針狀鐵素體，從而即便降低了鎳含量仍能提高焊縫金屬低溫沖擊韌性；此外，中碳錳鐵可以參與脫氧，具有滲合金作用。氟化鋇即BaF2，焊接中可以脫氫，降低焊縫氫含量，減少產生冷裂紋的機率。氟化鋇質量百分含量少于5％時，脫氫作用不明顯，其質量百分含量多于9％時，焊接過程中熔滴變大，飛濺增多，焊接工藝變差。鋁礬土主要含Al2O3造渣劑，用于調節熔渣熔點，改善立焊工藝性能；鋁礬土質量百分含量少于4％時，沒有作用，其質量百分含量多于12％，熔渣熔點過高，立焊成形變差，同時易產生夾雜。鋁鎂合金作為脫氧劑，使焊縫氧含量保持低位，以利于焊縫保持較低的N含量。硅鐵、鈦鐵作為脫氧劑，同時具有滲合金作用，確保熔敷金屬屈服強度等級滿足470MPa；其質量百分含量過多時，屈服強度過高，焊縫沖擊韌性下降，含量太少則焊縫強度達不到要求。鎳粉含有大量Ni，作為滲合金劑使用；焊縫含有適量的Ni，可降低脆性轉變溫度，使低溫沖擊韌性滿足要求。氟硼酸鈉中含有硼(B)，在電弧氣氛中，分解可獲得適量硼(B)，能細化焊縫組織，提高焊縫低溫沖擊韌性。而且氟硼酸鈉熔點約為384℃，重質氧化鎂、氟硼酸鈉、鋁礬土、氟化鋇、鈦鐵混合均勻后經過380℃╳60min烘焙處理，可形成以半熔化氟硼酸鈉為粘結劑的團狀或塊狀混合粉，經破碎過80目篩，這樣處理有以下四個優點：1、減少生產過程產生粉塵；重質氧化鎂、鋁礬土、氟化鋇是非常細的粉狀原材料，生產過程中易產生揚塵，而經380℃╳60min烘焙處理，半熔化的氟硼酸鈉將重質氧化鎂、鋁礬土、氟化鋇均勻粘結在鈦鐵顆粒表面，形成較大很重的顆粒，可減少揚塵。2.可提高粉料流動性，有利于藥芯焊絲生產下粉填充，重質氧化鎂、鋁礬土、氟化鋇、氟硅酸鈉很細，粉料流動性差，不利于藥芯焊絲生產下粉填充，通過烘焙燒結處理，使這些粉料均勻粘結在鈦鐵粉料各個顆粒表面，從而改善流動性，使下粉填充更容易。3、氟硼酸鈉熔點低，相對其它高熔點粘結劑，可降低烘焙處理工序成本。4、上述很細的原材料經烘焙燒結處理，可減少很多縫隙及表面積，有利于提高耐潮性，降低焊縫金屬擴散氫含量。本專利技術的有益效果：(1)本專利技術提供的這種含鎳量少于1％的低溫鋼藥芯焊絲具有優良的焊接工藝性能，其熔敷金屬和焊接接頭綜合性能：屈服強度≥470MPa；抗拉強度≥550MPa；伸長率≥22％；-60℃條件下，Akv≥50J；能滿足低溫-60℃條件下沖擊韌性的要求。(2)本專利技術提供的這種含鎳量少于1％的低溫鋼藥芯焊絲焊縫熔敷金屬Ni含量低于1.0％，節約了珍貴的鎳資源。具體實施方式下面對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含鎳量少于1％的低溫鋼藥芯焊絲，包括鋼皮和藥芯，其特征在于：所述藥芯成分及其在藥芯中所占的質量百分比含量為：金紅石33～44％，重質氧化鎂2～6％，中碳錳鐵20～26％，氟化鋇5～9％，鋁礬土4～12％，鋁鎂合金3～7％，硅鐵4～11％，鈦鐵3.5～7％，氟硼酸鈉0.7～1.5％，鎳粉3～5％，余量為鐵粉；該藥芯焊絲中藥芯的填充率為13～18％。

【技術特征摘要】
1.一種含鎳量少于1％的低溫鋼藥芯焊絲，包括鋼皮和藥芯，其特征在于：所述藥芯成分及其在藥芯中所占的質量百分比含量為：金紅石33～44％，重質氧化鎂2～6％，中碳錳鐵20～26％，氟化鋇5～9％，鋁礬土4～12％，鋁鎂合金3～7％，硅鐵4～11％，鈦鐵3.5～7％，氟硼酸鈉0.7～1.5％，鎳粉3～5％，余量為鐵粉；該藥芯焊絲中藥芯的填充率為13～18％。2.如權利要求1所述的含鎳量少于1％的低溫鋼藥芯焊絲，其特征在于：所述藥芯成分及其在藥芯中所占的質量百分比含量為：金紅石38～44％，重質氧化鎂2～4％，中碳錳鐵23～26％，氟化鋇5～6％，鋁礬土6～8％，鋁鎂合金3～5％，硅鐵4～6％，鈦鐵3.5～4％，氟硼酸鈉0.7～0.9％，鎳粉3～4％，余量為鐵粉；該藥芯焊絲中藥芯的填充率為13～18％。3.如權利要求2所述的含鎳量少于1％的低溫鋼藥芯焊絲，其特征在于：所述藥芯成分及其在藥芯中所占的質量百分比質量百分含...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳光輝，陳成，徐文福，王樹勇，蔣笑，張少健，張偉，王瑋，
申請(專利權)人：武漢鐵錨焊接材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42