一種550MPa高強鋼用超低氫高韌性無縫藥芯焊絲，該焊絲由藥芯粉和包裹藥芯粉的低碳鋼帶組成，藥芯粉由金紅石粉、氟化稀土、霧化硅鐵粉、低碳錳鐵粉、鋁鎂合金粉、金屬鈦粉、金屬鎳粉、金屬鉻粉、金屬鉬粉、氧化鋁粉、石英粉，其余為鐵粉和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明專利技術(shù)的藥芯粉中氟化稀土中的Re與霧化硅鐵中微量的鈣形成聯(lián)合作用，細化了焊縫金屬夾雜物的尺寸，Al?Mg?Ti聯(lián)合作用，使夾雜物的成分利于形核針狀鐵素體，增加針狀鐵素體的含量，使組織細化，從而具有較好的低溫沖擊韌性，?40℃沖擊功平均值達到80J以上。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及到金屬焊接領(lǐng)域所用的焊絲，具體的說是一種550MPa高強鋼用超低氫高韌性無縫藥芯焊絲。
技術(shù)介紹
近年來，隨著海洋工程裝備市場的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)對海洋工程裝備用鋼配套焊接材料的需求也越來越迫切。海洋工程結(jié)構(gòu)服役于不同的海水中，自然條件惡劣，對焊接材料提出更高的要求，需要擁有良好的低溫韌性和良好的抗裂性。普通藥芯焊絲擴散氫高，存儲過程中易吸潮，擴散氫含量一般大于5ml/100g，增加了冷裂紋產(chǎn)生率，對海洋工程裝備造成隱患，且屈服強度為550MPa的高強鋼用藥芯焊絲不易實現(xiàn)強韌性匹配，焊縫金屬在滿足強度要求的同時，-40℃以下的低溫韌性不能夠滿足使用要求。專利申請?zhí)?01510378935.8、公開號CN 104959748A公開了一種海洋工程用低溫高強鋼藥芯焊絲，其屈服強度在500MPa左右，抗拉強度小于670MPa，且為有縫藥芯焊絲，焊絲在使用過程中易吸潮，不易儲存；專利申請?zhí)?01410809681.6、公開號CN 104526188A 公開了一種可供海洋工程裝備用的無縫藥芯焊絲，其屈服強度達到490MPa，不滿足550MPa高強鋼的使用要求；專利申請?zhí)?01310628417.8、公開號CN 103878501A公開了一種高強鋼用金屬粉芯型無縫藥芯焊絲，用于焊接屈服強度超過690MPa的高強鋼，且不適用于全位置焊接；也就是說，現(xiàn)有技術(shù)中沒有相關(guān)的采用100%CO2氣體保護，適用于海洋工程用550MPa高強鋼配套的無縫藥芯焊絲。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為解決使用一般的藥芯焊絲進行高強鋼的焊接時，熔敷金屬擴散氫不易達到H5的水平，使氫致裂紋產(chǎn)生的幾率大大增加的問題，本專利技術(shù)提供了一種550MPa高強鋼用超低氫高韌性無縫藥芯焊絲，使用該焊絲在CO2氣體保護的條件下焊接屈服強度達到550MPa的高強鋼，具有超低擴散氫，良好的工藝性能和優(yōu)異的低溫韌性，適用于全位置焊接。本專利技術(shù)為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種550MPa高強鋼用超低氫高韌性無縫藥芯焊絲，該焊絲由藥芯粉和包裹藥芯粉的低碳鋼帶組成，所述藥芯粉按照質(zhì)量百分比，由25-45%的金紅石粉、1-3%的氟化稀土、3-5%的霧化硅鐵粉、4-8%的低碳錳鐵粉、2-4%的鋁鎂合金粉、3-5%的金屬鈦粉、15-20%的金屬鎳粉、3-6%的金屬鉻粉、2-5%的金屬鉬粉、2-5%的氧化鋁粉、2-5%的石英粉，其余為鐵粉和不可避免的雜質(zhì)。所述藥芯粉占焊絲總質(zhì)量的12-16%。所述藥芯粉的粒徑不超過40目。所述低碳錳鐵粉中碳含量不超過1%、錳含量為75-90%。所述鋁鎂合金粉中鋁含量為45-55%，鎂含量不低于45%。所述霧化硅鐵中硅含量為70-80%，鈣含量低于1%。本專利技術(shù)中，金紅石是主要的造渣劑和電弧穩(wěn)定劑，加入量以25-45%為宜；本專利技術(shù)的藥芯粉中加入氟化稀土，一方面氟化稀土中的氟在電弧反應(yīng)區(qū)可與氫生成氟化氫氣體，起到脫氫的作用，另一方面，氟化稀土中的稀土元素具有夾雜物改性的作用，促進組織細化，但是加入量太高對組織轉(zhuǎn)變有不利作用，因此氟化稀土的加入量應(yīng)控制在1%-3%之間；本專利技術(shù)的藥芯粉中加入霧化硅鐵主要目的在于脫氧，與Mn聯(lián)合脫氧，使大部分脫氧產(chǎn)物進入熔渣，加入量過低時脫氧不足容易產(chǎn)生氣孔，但硅過高時將顯著降低焊縫的塑性和韌性，因此，霧化硅鐵的加入量控制在3%-5%；此外霧化硅鐵中微量的Ca與氟化稀土中的稀土元素聯(lián)合作用，細化組織中夾雜物的尺寸。本專利技術(shù)的藥芯粉中加入低碳錳鐵，主要目的在于脫氧，其次增加熔敷金屬的強度，含量過低焊縫金屬強度過低，含量過高導(dǎo)致焊縫金屬強度過高韌性下降，因此低碳錳鐵的加入量為4%-8%；本專利技術(shù)的藥芯粉中加入鋁鎂合金，主要目的在于脫氧，改變夾雜物的成分，促進針狀鐵素體的形核以提高低溫韌性，但是鋁鎂合金加入量過高，引起電弧不穩(wěn)，脫渣困難，因此鋁鎂合金的加入量為2%-4%；本專利技術(shù)的藥芯粉中加入鈦粉，主要目的在于改善夾雜物的尺寸分布和化學(xué)成分，含Ti的夾雜物易形核針狀鐵素體，提高低溫韌性；另外，鈦的氧化物被認為可作為較強的氫陷阱，能固化大量的氫，從而有效降低熔敷金屬擴散氫的含量，鈦粉的加入量宜控制在3%-5%；本專利技術(shù)的藥芯粉中加入鎳粉、鉻粉和鉬粉，主要目的在于提高焊縫金屬的強度和低溫沖擊韌性，鎳粉的加入量為15%-20%，鉻粉的加入量為3%-6%，鉬粉的加入量為2%-5%，三種元素含量在這一范圍內(nèi)能夠獲得較好的強韌性匹配，即顯著提升焊縫金屬強度的同時還可保證良好的低溫沖擊韌性；本專利技術(shù)的藥芯粉中加入氧化鋁和石英，主要目的是調(diào)節(jié)渣的熔點和粘度，改善焊縫成型，適于全位置焊接。本專利技術(shù)最終產(chǎn)品焊絲的直徑可以制成1.0mm、1.2 mm、1.4mm等。有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點：1）焊絲焊接工藝性能好，可全位置焊接；2）由于藥芯粉中加入了15-20%的金屬鎳粉和3%-6%的鉻粉、2%-5%的鉬粉，使熔敷金屬屈服強度達到550MPa，抗拉強度達到670MPa以上；3）藥芯粉中氟化稀土中的Re與霧化硅鐵中微量的鈣形成聯(lián)合作用，細化了焊縫金屬夾雜物的尺寸，Al-Mg-Ti聯(lián)合作用，使夾雜物的成分利于形核針狀鐵素體，增加針狀鐵素體的含量，使組織細化，從而具有較好的低溫沖擊韌性，-40℃沖擊功平均值達到80J以上；4）由于本焊絲為無縫藥芯焊絲，熔敷金屬擴散氫低，小于4ml/100g；5）本藥芯焊絲表面可以鍍銅，提高導(dǎo)電能力，送絲穩(wěn)定，利于自動化焊接。附圖說明圖1為實施例中熔敷金屬力學(xué)性能表；圖2為實施例中熔敷金屬擴散氫數(shù)值表。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本專利技術(shù)做進一步的闡述。實施例1一種550MPa高強鋼用超低氫高韌性無縫藥芯焊絲，該焊絲由藥芯粉和包裹藥芯粉的低碳鋼帶組成，所述藥芯粉按照質(zhì)量百分比，由25%的金紅石粉、3%的氟化稀土、5%的霧化硅鐵粉、8%的低碳錳鐵粉、3%的鋁鎂合金粉、3%的金屬鈦粉、18%的金屬鎳粉、6%的金屬鉻粉、2%的金屬鉬粉、5%的氧化鋁粉、5%的石英粉，其余為鐵粉和不可避免的雜質(zhì)。實施例2一種550MPa高強鋼用超低氫高韌性無縫藥芯焊絲，該焊絲由藥芯粉和包裹藥芯粉的低碳鋼帶組成，所述藥芯粉按照質(zhì)量百分比，由35%的金紅石粉、1%的氟化稀土、4%的霧化硅鐵粉、6%的低碳錳鐵粉、4%的鋁鎂合金粉、4%的金屬鈦粉、20%的金屬鎳粉、5%的金屬鉻粉、5%的金屬鉬粉、2%的氧化鋁粉、2%的石英粉，其余為鐵粉和不可避免的雜質(zhì)。實施例3一種550MPa高強鋼用超低氫高韌性無縫藥芯焊絲，該焊絲由藥芯粉和包裹藥芯粉的低碳鋼帶組成，所述藥芯粉按照質(zhì)量百分比，由45%的金紅石粉、2%的氟化稀土、3%的霧化硅鐵粉、4%的低碳錳鐵粉、2%的鋁鎂合金粉、5%的金屬鈦粉、15%的金屬鎳粉、3%的金屬鉻粉、3%的金屬鉬粉、3%的氧化鋁粉、3%的石英粉，其余為鐵粉和不可避免的雜質(zhì)。以上實施例中所用到的各成分具體限定如下：所述藥芯粉占焊絲總質(zhì)量的12-16%；所述藥芯粉的粒徑不超過40目；所述低碳錳鐵粉中碳含量不超過1%、錳含量為75-90%；所述鋁鎂合金粉中鋁含量為45-55%，鎂含量不低于45%；所述霧化硅鐵中硅含量為70-80%，鈣含量低于1%。利用實施例1的藥芯粉制成填充率為12%、直徑為1.0mm的焊絲，利用實施例2的藥本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種550MPa高強鋼用超低氫高韌性無縫藥芯焊絲，該焊絲由藥芯粉和包裹藥芯粉的低碳鋼帶組成，其特征在于：所述藥芯粉按照質(zhì)量百分比，由25?45%的金紅石粉、1?3%的氟化稀土、3?5%的霧化硅鐵粉、4?8%的低碳錳鐵粉、2?4%的鋁鎂合金粉、3?5%的金屬鈦粉、15?20%的金屬鎳粉、3?6%的金屬鉻粉、2?5%的金屬鉬粉、2?5%的氧化鋁粉、2?5%的石英粉，其余為鐵粉和不可避免的雜質(zhì)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種550MPa高強鋼用超低氫高韌性無縫藥芯焊絲，該焊絲由藥芯粉和包裹藥芯粉的低碳鋼帶組成，其特征在于：所述藥芯粉按照質(zhì)量百分比，由25-45%的金紅石粉、1-3%的氟化稀土、3-5%的霧化硅鐵粉、4-8%的低碳錳鐵粉、2-4%的鋁鎂合金粉、3-5%的金屬鈦粉、15-20%的金屬鎳粉、3-6%的金屬鉻粉、2-5%的金屬鉬粉、2-5%的氧化鋁粉、2-5%的石英粉，其余為鐵粉和不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種550MPa高強鋼用超低氫高韌性無縫...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱官朋，郭純，孔紅雨，
申請(專利權(quán))人：中國船舶重工集團公司第七二五研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：河南;41
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