[发明专利]一种自保护全位置高韧性药芯焊丝

说明书

(一)技术领域：

本发明属于焊接材料领域，特别涉及高强度管线用钢的焊接。本发明的自保护全位置高韧性药芯焊丝，主要针对长输管道的焊接，

(二)背景技术：

随着管线用钢向高强度、高韧性的发展，迫切需要使用施工简便、力学性能好、效率高、工艺操作容易的一种焊材。目前，国外仅有美国林肯、合伯特等少数焊材厂开发出此类性能的焊接材料，但存在着价格比较昂贵，而且供应进度难以保证等问题，国内目前尚未开发出此类产品。

(三)发明内容：

本发明目的在于设计一种自保护全位置高韧性药芯焊丝，它使焊材的力学性能和工艺性能能满足焊接要求，可用于高强度管线用钢的焊接。

本发明的技术方案：一种自保护全位置高韧性药芯焊丝，它包括采用普通SPCC-SD冷轧低碳钢钢带为原材料，采用药芯过渡合金方式，其特征在于焊丝药芯的配方是由碳酸钙、二种氟化物、三氧化二铝Al₂O₃、铝镁合金、金属铁粉、金属锰合金、金属镍所构成，其重量配比为：碳酸钙CaCO₃ 30-40％、二种氟化物22-35％、三氧化二铝Al₂O₃ 4-5％、铝镁合金10-20％、金属铁粉5-10％、金属锰合金4-12％、金属镍3-4％。

上述所说的一种自保护全位置高韧性药芯焊丝，其特征在于所说的二种氟化物取氟化钙CaF₂、氟化钡BaF₂。

本发明的配方分析：

在本发明中，碳酸钙CaCO₃是药芯的主要组成成分，其主要作用是稳弧、造渣和造气，其含量影响到自保护药芯焊丝的工艺性，含量太低，低于30％，不易形成短渣，对立向下焊接不利；含量太高，高于40％，则易产生焊接气孔。故在本发明中，碳酸钙CaCO₃含量在30-40％。

氟化物中的CaF₂与BaF₂也是本发明药芯的主要成分，CaF₂具有强烈稀渣作用，其含量太低如低于12％，则稀渣能力不足；如含量超过15％，自保护药芯焊丝电弧稳定性下降。在本发明中，CaF₂的含量为12-15％；BaF₂主要在焊接时可以支持很短的电弧，这有两个优点：一是在全位置焊接时，在某一给定焊接电流下降低了电弧能量和焊丝燃烧速度，使操作者可以更好地控制熔池，二是电弧电压低、电弧短，这样就减少了自保护药芯焊丝焊接时熔滴吸收的氮，在本发明中，BaF₂含量为10-20％。

三氧化二铝Al₂O₃在本发明中，其主要作用是调节熔渣熔点和凝固温度，其含量在4-5％。

铝镁合金是自保护药芯焊丝中常用的一种物质，其中的铝、镁属于强脱氧剂和脱氮剂，如少于10％时，则易产生焊接气孔，如高于20％，则会使冲击韧性大幅度下降，其含量在10-20％。

金属铁粉主要用于调节工艺性，保证电弧稳定性，并可提高焊接效率，在本发明中含量为5-10％。

金属锰合金作为脱氧剂和合金剂使用，在本发明中其含量为4-12％。

金属镍有利于提高焊缝的力学性能，特别是可以改善低温韧性，在本发明中，为保证焊接性能，其含量在3-4％，含量过高则增加制造成本。

本发明的使用方法：自保护全位置高韧性药芯焊丝的使用特点是在管道上进行全位置下向焊接，焊接时分别经历平焊、立焊、仰焊等焊接位置，对于焊丝的操作性能要求极高，主要是要求在各位置保持电弧稳定，不淌熔渣、不流铁水、焊缝成形好、焊接飞溅小、抗气孔能力强，为此，熔滴要呈喷射状过渡，电弧穿透力要大，焊接药芯的熔化温度、熔渣的凝固温度、表面张力均应适当。同时，适应通过药芯过渡合金元素，已保证焊缝的强度、韧性、塑性等。

本发明的优越性在于：1、自保护全位置高韧性药芯焊丝具有可以半自动焊，具有连续送丝，不用气体保护，抗风能力较强，生产效率高、综合成本低、焊接质量好、易于焊工操作等优点，使自保护药芯焊丝在管道所需焊材中占有相当大的使用份额；2、具有优良的工艺操作性能和力学性能，电弧稳定，飞溅小，操作性好，成形美观。

(四)具体实施方式：