[发明专利]一种适用于厚板高强钢窄间隙埋弧焊的药芯焊丝

说明书

一种适用于厚板高强钢窄间隙埋弧焊的药芯焊丝，由钢带和药芯组成，其特征在于焊丝直径为1.2mm，药芯化学成分及质量百分含量为:造渣剂6.0~10.0%；除氢剂1.6~3.6%；硅铁0.2~0.6%；锰铁0.1~0.3%；镍粉1.0~3.0%；铬铁0.5~1.6%；其余为铁粉，药芯填充率为12~14%。本发明提供的药芯焊丝能降低厚板焊接时的整体热输入量及焊缝金属拘束应力，适用于厚度＞100mm的高强钢焊接，尤其适用于对扩散氢敏感的海洋工程高强钢的焊接应用。

技术领域

本发明涉及一种埋弧焊使用的药芯焊丝，特别涉及一种适用于厚度＞100mm的高强钢窄间隙埋弧焊的药芯焊丝。

背景技术

我国在海洋工程制造方面大部分厚板焊接方法仍为手工电弧焊或半自动化焊接方法为主，自动化程度不高。其中厚板的焊接采用开V型等坡口，焊缝填充量大，焊接热输入高，焊接变形大。而国外已将窄间隙焊接（NG）广泛应用于厚板焊接，在日本甚至将窄间隙焊接和激光焊并称为21世纪最适合厚板焊接的两种方法。窄间隙具有独特的优点，表现在焊缝截面积减少50~80%，焊接效率得到明显提升，节省了焊接材料；焊接热输入相对较小，冷却速度快，接头的残余应力、残余变形、热影响区小，接头性能得到提高。根据弧焊方法不同，目前对窄间隙分为八大类，但大量应用于工业生产的主要有窄间隙气护焊NG-MIG/MAG、窄间隙埋弧焊NG-SAW、窄间隙钨极氩弧焊NG-TIG三类。其中基于窄间隙埋弧焊NG-SAW高质高效的特性，一直是各国研究的重点，国内主要海工平台制造商也都以NG-SAW为重点突破方向。

国外在压力容器、核电设备、海洋工程的建造中使用窄间隙焊接已成为发展趋势，国内也有少数企业采用，但真正对钢材焊接接头性能要求高的海洋工程，至今国内尚无制造商采用窄间隙自动化焊接技术及相应的焊材。国内现有埋弧焊药芯焊丝都是针对耐磨材料的应用，适用于大型耐磨工件及蒸气轮机部件和离心泵叶片等的堆焊，其焊丝直径都在3.0mm以上，焊接热输入大。国内尚未有关于高强钢窄间隙埋弧焊用的药芯焊丝相关研究，实现细丝径的埋弧堆焊药芯焊丝，有助于实现高强钢的高质高效焊接，从而提升我国海工装备制造水平。

CN101913038A公开了一种适用于钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，其以冷轧低碳钢钢带为原材料，采用常规药芯过渡合金方式和通用的药芯焊丝生产工艺制造，焊丝药芯的配方由碳酸钙、氟化钙、氟化钡、三氧化二铝、铝镁合金、铁粉、高碳锰铁、金属镍、金属铬、金属钼构成，该焊丝可连续送丝、不用气体保护、成本低、焊接质量好、易于操作，具有优良的工艺和力学性能，电弧稳定、飞溅小且成形美观，可缩短焊接时间至30分钟之内。其主要应用于钢轨的窄间隙自保护焊接，并未涉及到用于高强钢的窄间隙埋弧焊。

CN106141500A公开了一种适用于屈服强度690MPa钢用超低氢无缝埋弧焊药芯焊丝，主要由外皮和药芯粉组成，外皮采用低碳钢带制成，所述药芯粉按照质量百分比由以下原料组成：大理石8~12%、萤石4~8%、金属镍25~30%、金属铬2~4%、钼铁7~9%、电解锰12~16%、硅铁1~3%、钛铁3~5%、硼铁2~4%、钛酸钾2~3%、氟化钾1~3%、氟化钠1~3%，余量为铁粉。其抗吸潮性极强，与氟碱型烧结焊剂SR-SJ613配合工艺性能优良，扩散氢极低(≤4mL/100g)，-40℃夏比冲击功达到100J以上，其应用于海洋工程领域屈服强度690MPa级钢板的焊接，未涉及到使用于厚板的窄间隙埋弧焊。