[发明专利]一种适用于石油管道的高强度低氢自保护药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种自保护药芯焊丝，特别涉及一种适用于石油管道的高强度、低氢自保护药芯焊丝，该焊丝焊接使用时具有良好的电弧稳定性，尤其在野外恶劣的环境中可实现半自动、自动焊接，还具有较强抗气孔、耐腐蚀性、较强的低温韧性，能够更好的延长焊接的使用寿命。

背景技术

在焊接工艺中，自保护药芯焊丝具有生产效率高、环境适应能力强，可全位置焊接；便于实现自动化焊接生产等特点，在石油化工、汽车制造、造船、航母建造、石油管线等行业中应用极为广泛，同时对不同用途的焊接工艺而言，焊接的要求也不同。自保护药芯焊丝在焊接时粉料可自动生成气体保护焊接质量，气体产生来源于原料使得其具有成本低且相对环保，自保护焊接效率高，但是如果焊丝成分设计不合适会导致焊接飞溅大、焊接金属冲击韧性不佳，也即是说焊接效果不理想。

在石油管道焊接过程中，需要采用高强度的自保护焊丝，由于施工一般在野外作业，对焊丝的抗气孔能力及耐腐蚀要求较高，使用者通常对自保护焊丝关注较多；普通CO₂焊丝在野外作业对抗气孔耐腐蚀能力较差，且在作业时需携带CO₂气体钢瓶，成本也大幅度上升，对于一般生产企业而言，无形中生产成本也大大地加重了。

自保护药芯焊丝制作工艺通常包括冶炼、钢带轧制、拉拔及表面涂油等，然而微量元素T_i、B、Als等级气体含量根据焊丝设计要求加以控制是焊丝冶炼的难点。另外，石油管道焊接过程中主要依靠从国外进口的知名品牌，不但价格高昂而且在供货上也不能及时满足需求，同时焊丝的规格较为单一，常见的有φ2.0mm，在不同的管道规格、尺寸上很难满足焊接需求，尤其在石油管壁相对较薄的上大规格的焊丝很难完成其立焊、横焊及仰焊的作业。

再者，在焊接抗拉强度为650-1000MPa，同时具有优异的低温韧性的高强度钢时，使用现有的焊接材料，焊缝金属的碳含量高于母材的碳含量，焊缝金属和进化程度偏高，淬硬性明显大于母材，焊缝金属中易出现冷裂。

因而，生产中急需一种成本低、韧性高、能全方位焊接且低温韧性高的自保护药芯焊丝。

发明内容

针对现有技术中存在的焊丝成本高、焊接飞溅大、强度低等弊端，本发明的目的在于提供一种适用于石油管道的高强度、低氢自保护药芯焊丝，本发明焊丝具有多种规格，从φ1.2mm-φ2.4mm可以满足不同板材厚度的使用，该焊丝焊接使用时具有良好的电弧稳定性，可实现半自动、自动焊接，还具有较强抗气孔、耐腐蚀性、较强的低温韧性，并能够更好的延长焊接的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于石油管道的高强度低氢自保护药芯焊丝，包括外皮和药芯，所述外皮采用低碳钢带制成，所述低碳钢的重量百分比为：0.025-0.035％，所述外皮宽度×厚度的尺寸采用：14mm×0.8mm；所述药芯组分及其重量百分比分别为：硅锰合金10-12.5％；钛铁合金1-2.5％；硅铁合金5-6.5％；镍粉10-13.5％；萤石1-2.5％；钼粉4-5.5％；铝矾土1-2.5％；铼氟粉：1-2.5％；锆硅合金0.5-1.3％；余量为铁粉，药芯填充率为：14-24％。

作为上述技术方案的进一步优化，焊丝药芯各组分的重量百分比如下：硅锰合金12％；钛铁合金2％；硅铁合金6％；镍粉13％；萤石2％；钼粉5％；铝矾土2％；铼氟粉：2％；锆硅合金1％；铁粉55％，药芯填充率为16％。

作为上述技术方案的进一步优化，焊丝药芯各组分的重量百分比如下：硅锰合金10％；钛铁合金1％；硅铁合金5％；镍粉10％；萤石1％；钼粉4％；铝矾土1％；铼氟粉：1％；锆硅合金0.5％；铁粉66.5％，药芯填充率为18.2％。

作为上述技术方案的进一步优化，焊丝药芯各组分的重量百分比如下：硅锰合金12.5％；钛铁合金2.5％；硅铁合金6.5％；镍粉13.5％；萤石2.5％；钼粉5.5％；铝矾土2.5％；铼氟粉：2.5％；锆硅合金1.3％；铁粉50.7％，药芯填充率为15.3％。