[发明专利]一种电弧焊用气体保护药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种电弧焊用的气体保护药芯焊丝，特别涉及一种高强度级别的钢材电弧焊用的药芯焊丝。

背景技术

药芯焊丝作为新一代高效和高性能焊接材料，具有工艺性能好、熔敷速度快、生产效率高的优点，广泛应用于各个工业化制造的焊接领域，其用量在造船和海工产品制造领域中最高。目前大多数药芯焊丝是使用金红石作为主要的熔渣成型材料，成为金红石渣系药芯焊丝，具有成型好、易脱渣和飞溅小等优点，且可以实现横向、上向、下向、立向等全位置的焊接。目前可实现全位置焊接的药芯焊丝大都属于金红石渣系，但金红石渣系药芯焊丝中的Ti在焊接时会过渡到熔敷金属中，降低焊接接头的低温冲击韧性，这对高强钢焊接带来极为不利的影响。而以碱金属氧化物为主的碱性渣系药芯焊丝恰恰相反，其焊接成型的焊缝金属具有优良的力学性能，但由于其极易形成长渣，很难实现全位置焊接。因此，有必要在金红石渣系和碱性渣系的基础上，结合两种渣系的优点来设计和优化配方，既可以实现全位置焊接，又能够大幅度提升焊缝金属的低温冲击韧性，实现可实现高强钢全位置焊接用的高性能气保护药芯焊丝。

CN101623799A公开了一种二氧化钛系的气体保护弧焊用药芯焊丝，其针对金红石渣系药芯焊丝进行了优化，含有TiO₂、Al₂O₃、SiO₂和ZrO₂等氧化物以及Mn、Si、Mg、Na和K等金属单体或合金，其余为铁粉填充，可用于高焊接电流的立向上焊，可获得具有良好机械性能的焊接接头。但在其应用实例中，其屈服强度评价值只有620MPa，无法实现海工装备制造中700MPa级别高强钢的焊接。

CN102785041A公开了一种全位置碱性气体保护药芯焊丝，其采用CaO、MgO、K₂O和Na₂O等氧化物，CaF₂、LiF₂、SrF₂和BaF₂等氟化物，以及铝镁合金、锰和硅等合金元素，其余为铁粉填充是一种冲击韧性和抗裂性能都较强的药芯焊丝；但其屈服强度最高只能达到430MPa，同样无法满足海工装备制造中700MPa级别高强钢的焊接。

CN102655978A公开了一种可全位置焊接的气体保护电弧焊接用药芯焊丝，该焊丝构成主要有CaO，MgF₂、CaF₂、SrF₂、BaF等氧化物，Si、Al、Ti、Mg、Zr、Ca等金属，SiO₂、MnO、Al₂O₃、TiO₂等金属氧化物，余量为Fe和电弧稳定剂等。该焊丝可以实现全位置焊接，焊道形成良好，焊接缺陷良好，但没有低温冲击韧性的检测，仅对焊接金属氧化物含量进行了控制，因此无法判定其焊接接头的低温冲击韧性和耐蚀性的优劣。

海洋工程装备用钢材除了必须具备高强度和高韧性的特性外，还必须具备优良的耐海水腐蚀特性。现有的药芯焊丝只能作为一种常用钢种的高效的焊接材料，尚不能完全满足海工用钢的焊接要求。

发明内容

为克服金红石渣系和碱性渣系药芯焊丝的不足之处，本发明的目的是提供一种冲击韧性优良的焊接用气体保护药芯焊丝。

本发明的药芯焊丝包括如下组分及质量百分含量：TiO₂ 20~22%、SiO₂ 1~4%、ZrO₂ 1~2.5%、Al₂O₃ 1~3%、MgO 1.5%、AlF₃ 5~9%、NiF₂ 5~6%、Na₂SiF₆ 1~6%、Ti₃Al 3~4%、Fe₃Al4~6%、Co1~2%，余量为Fe。

本发明的药芯焊丝还含有质量百分含量的Cu 0.1%。

本发明的药芯焊丝还含有质量百分含量的Ce 0.1%。

本发明的药芯焊丝还含有质量百分含量的Nd 0.1%。

本发明的药芯焊丝还含有质量百分含量的Sm 0.1%。

本发明的药芯焊丝还含有质量百分含量的Gd 0.1%。