一種極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲及其制備方法技術

本發明專利技術提供一種極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲及其制備方法，具體涉及焊接材料領域。本發明專利技術的極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲包括鋼帶外皮和填充在所述鋼帶外皮中藥芯，以所述藥芯的重量份數為100份計，所述藥芯包括以下組分及各組分的重量份數分別為：金紅石40～50份、長石3～6份、冰晶石1.5～3份、錳硅合金6～10份、低碳錳鐵1～3份、鎳粉12～18份、金屬鉻0.5～1.5份、銅硼合金0.5～1.2份、鋁鎂粉1.5～3份、鋯鐵1～2份、鋁鐵1～2份、鈦硅鐵1～2份，余量為霧化鐵粉及不可避免的雜質。本發明專利技術極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲，采用氣渣聯合保護，滿足大電流焊接時的全位置焊接，焊接電弧穩定、飛濺?。缓缚p進行微合金化設計，多元素脫氧脫氮，具有優異的低溫韌性和耐腐蝕性能，適用于極地船舶的焊接。接。接。

【技術實現步驟摘要】
一種極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲及其制備方法


[0001]本專利技術涉及焊接材料
，具體涉及一種極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲及其制備方法。

技術介紹

[0002]極地科考在氣候、礦藏、海產、航道等領域都對人類的生活有至關重要的價值。在全球氣候變化中的作用極為關鍵，其豐富的資源和潛在的開發利用前景，也是未來人類經濟社會發展的重要依托，加強對極地的科學考察，對我國提高綜合國力具有重要戰略意義。但極地環境惡劣，其寒冷的環境要求船舶及配套焊接材料必須具有優良的強度、韌性、耐低溫和耐腐蝕性能，焊縫質量直接關系到服役船舶的安全和壽命，極地船舶一般選擇FH40低溫高強鋼，但目前配套焊材的研制相對較少。
[0003]專利公開號為CN115365697A的一種極地低溫鋼用氣體保護實心焊絲及其應用，焊縫屈服強度大于400MPa，抗拉強度大于510MPa，
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80℃熔覆金屬及對接接頭沖擊功均達到100J以上。但沒有添加耐腐蝕元素，這會影響船舶服役壽命。且相對藥芯焊絲，實心焊絲沒有渣殼保護，不適合大電流時的全位置焊接，焊接效率較低。沒有添加穩弧劑，焊接時電弧穩定性較差，連續焊接時易堵塞導電嘴，造成焊縫成形不良，影響焊縫質量。
[0004]專利公開號為CN115365697A的一種低溫鋼用自保護藥芯焊絲，焊縫強度高低溫
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60℃下可達到49J以上。顯然其沖擊功余量低，難以應對極地最低服役環境溫度
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70℃時惡劣環境。

技術實現思路

[0005]針對現有技術中的不足與缺陷，本專利技術提供一種極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲及其制備方法，以改善焊絲的焊接工藝性、焊縫金屬的力學性能及耐腐蝕性能，解決極地船舶焊接時焊接工藝性與焊縫金屬力學性能不兼顧的問題。
[0006]為實現上述目的及其它相關目的，本專利技術提供一種極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲，包括鋼帶外皮和填充在所述鋼帶外皮中藥芯，以所述藥芯的重量份數為100份計，所述藥芯包括以下組分及各組分的重量份數分別為：金紅石40～50份、長石3～6份、冰晶石1.5～3份、錳硅合金6～10份、低碳錳鐵1～3份、鎳粉12～18份、金屬鉻0.5～1.5份、銅硼合金0.5～1.2份、鋁鎂粉1.5～3份、鋯鐵1～2份、鋁鐵1～2份、鈦硅鐵1～2份，余量為霧化鐵粉及不可避免的雜質。
[0007]在本專利技術一示例中，所述金紅石中二氧化鈦的含量≥95wt％，所述金紅石粒度大于60目的質量占比≥99％。。
[0008]在本專利技術一示例中，所述長石中氧化鉀的含量≥8wt％，氧化鉀和氧化納的總含量≥12wt％，所述長石粒度大于60目的質量占比≥99％。
[0009]在本專利技術一示例中，所述低碳錳鐵中錳含量為80～87wt％，碳含量≤0.04wt％，所述低碳錳鐵的粒度大于80目的質量占比≥99％。
[0010]在本專利技術一示例中，所述銅硼合金中硼含量為4～6wt％，所述銅硼合金中粒度大于60目的質量占比≥99％。
[0011]在本專利技術一示例中，所述鋯鐵中鋯含量為78～82wt％，所述述鋯鐵的粒度大于80目的質量占比≥99％。
[0012]在本專利技術一示例中，所述鋼帶為低碳鋼帶，以所述鋼帶的總質量計，所述鋼帶中各組分的質量百分比為：碳含量≤0.04wt％、錳含量為0.10～0.25wt％、硅含量≤0.05wt％、硫含量≤0.02wt％、磷含量≤0.02wt％，余量為鐵和不可避免的雜質。
[0013]在本專利技術一示例中，所述藥芯的重量是所述極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲質量的14％～16％。
[0014]本專利技術還提供一種極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲的制備方法，包括如下步驟：將藥芯的各組分分別進行第一次干燥，并按比例混合均勻后，進行第二次干燥；將鋼帶軋制成U型槽；將所述第二次干燥后的藥芯材料干粉混合物填充至所述U型槽中；將含有所述藥芯材料干粉混合物的所述U型槽閉合，軋制成O型后焊合，拉拔至所需尺寸，得到極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲。
[0015]在本專利技術一實施例中，所述第一次干燥時，所述藥芯組分中的金紅石和長石的干燥溫度為900～950℃，干燥時間為10～11h；冰晶石的干燥溫度為500～550℃，干燥時間為3～4h；錳硅合金、低碳錳鐵、鎳粉、金屬鉻、銅硼合金、鋁鎂粉、鋯鐵、鋁鐵、鈦硅鐵和霧化鐵粉的干燥溫度為180～200℃，干燥時間為100～120min；所述第二次干燥時，干燥溫度為150～180℃，干燥時間為60～80min。
[0016]本專利技術藥芯材料中各組分的作用如下：
[0017]金紅石：主要的造渣劑。適量加入可以穩定焊接電弧，減少飛濺，改善熔渣流動性，利于實現全位置焊接操作；加入量過少時，上述特征不明顯；加入量過多時，熔渣太多、不易脫渣，且會增加焊縫含氧量，不利于熔敷金屬力學性能。
[0018]長石：造渣劑之一，主要成分為SiO2、Al2O3、K2O、Na2O，適量加入能夠能調節熔渣粘度，改善焊縫成形，利于實現全位置焊接。加入量過高會使焊縫中氧含量升高，降低低溫沖擊韌性。
[0019]錳硅合金：Mn、Si作為主要的脫氧元素和合金過渡元素，可以降低焊縫含氧量，減少氣孔，保持熔敷金屬具有一定的強度和韌性。加入量過少達不到脫氧效果，加入量過多造成強度過高、低溫沖擊韌性降低。
[0020]低碳錳鐵：加入1％～3％的低碳錳鐵，利于控制焊縫中的C、Mn含量，C具有脫氧和固溶強化作用，Mn可以脫氧、脫硫。加入量過高會造成焊縫強度過高、沖擊性能降低。
[0021]冰晶石：主要成分為氟鋁酸鈉，焊接時能夠脫氫。加入量過少，作用不明顯；加入量過多，電弧穩定性變差。
[0022]鎳粉、金屬鉻、銅硼合金：向焊縫中過渡Ni、Cr、Cu元素，保證焊縫具有足夠的耐腐蝕性能。Ni能夠降低脆性轉變溫度，細化晶粒，有效提高焊縫的低溫沖擊韌性和耐腐蝕性能。B與Zr、Ti按照一定比例共同作用，抑止先共析鐵素體產生，促進針狀鐵素體形成，進一步改善低溫沖擊韌性。
[0023]鋁鎂粉：其中的Al、Mg作為強脫氧劑，降低焊縫氧氣含量，減少氣孔，適量加入能夠改善焊接工藝性，提高沖擊韌性。
[0024]鋁鐵：脫氧劑之一，適量加入可以改善焊縫成形，提高焊縫表面光亮度。
[0025]鋯鐵：Zr在脫氧脫氮的同時，能夠向焊縫過渡微量的Zr元素，Zr的細晶強化作用利于針狀鐵素體的形成，提高低溫沖擊韌性。
[0026]鈦硅鐵：脫氧劑之一，相比鈦鐵、硅鐵單獨加入，能夠減少有害雜質帶入。向焊縫中過渡微量的Ti，與Zr、B按照一定比例共同作用，改善低溫沖擊韌性。
[0027]霧化鐵粉：作為余量添加，改善電弧狀態，調節鐵水流動性。
[0028]綜上所述，本專利技術提供一種極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲及其制備方法。其中，藥芯采用氣渣聯合保護，鈦型酸性渣系能夠滿足大電流焊接時的全位置焊接，焊接電弧穩定、飛濺小；焊縫進行Ni
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Cr
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Cu
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Zr
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲，其特征在于，包括鋼帶外皮和填充在所述鋼帶外皮中藥芯，以所述藥芯的重量份數為100份計，所述藥芯包括以下組分及各組分的重量份數分別為：金紅石40～50份、長石3～6份、冰晶石1.5～3份、錳硅合金6～10份、低碳錳鐵1～3份、鎳粉12～18份、金屬鉻0.5～1.5份、銅硼合金0.5～1.2份、鋁鎂粉1.5～3份、鋯鐵1～2份、鋁鐵1～2份、鈦硅鐵1～2份，余量為霧化鐵粉及不可避免的雜質。2.根據權利要求1所述的極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲，其特征在于，所述金紅石中二氧化鈦的含量≥95wt％，所述金紅石粒度大于60目的質量占比≥99％。3.根據權利要求1所述的極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲，其特征在于，所述長石中氧化鉀的含量≥8wt％，氧化鉀和氧化納的總含量≥12wt％，所述長石粒度大于60目的質量占比≥99％。4.根據權利要求1所述的極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲，其特征在于，所述低碳錳鐵中錳含量為80～87wt％，碳含量≤0.04wt％，所述低碳錳鐵的粒度大于80目的質量占比≥99％。5.根據權利要求1所述的極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲，其特征在于，所述銅硼合金中硼含量為4～6wt％，所述銅硼合金中粒度大于60目的質量占比≥99％。6.根據權利要求1所述的極地船舶鋼用無縫藥芯焊絲，其特征在于，所述鋯鐵中鋯含量為78～82wt％，所述述鋯鐵的粒度大于80目的質量占比≥99％。7...

【專利技術屬性】
技術研發人員：信國松，姜臻，李洪波，王世慧，李震，
申請(專利權)人：聚力新材料科技日照有限公司，
類型：發明
國別省市：