[发明专利]一种类埋弧焊的自保护药芯焊丝

说明书

本发明提供一种类埋弧焊的自保护药芯焊丝，其特征在于焊接过程中液态熔渣完全将电弧、熔滴、熔池覆盖，该焊丝包括金属外皮和药芯，金属外皮为N6镍带，以中性氟化物‑金红石型渣系为药芯基础渣系。药芯配方由金红石、氟化物、锰粉、铝粉、钼粉、铬粉、铁粉组成，各组成成分的质量百分比为：金红石10%~35%，氟化物20%~40%，锰粉10%~20%，铝粉3%~10%，钼粉5%~15%，铬粉0%~5%，其余为铁粉，本发明制备的药芯焊丝，焊接过程电弧燃烧稳定，无断弧现象发生，飞溅率低，焊缝成形性能好，焊后接头抗拉强度高达550Mpa，接头扩散氢含量低于5ml/100g，达到超低氢焊材标准。

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体地说是涉及一种类埋弧焊的自保护药芯焊丝。

背景技术

水下焊接技术是开发海洋、开采海底石油以及组装、维修诸如石油钻井平台、输油管线和海底仓库等大型海洋结构的关键技术之一，也是舰船应急修理、海上救助、桥梁架设等工作的必要技术手段，近年来，在核电、港口、桥梁等行业中同样得到了广泛应用。水下湿法焊接具有设备简单、成本低廉、操作灵活及适用性强等优点，能够满足水下焊接工程的应用。自保护药芯焊丝具有可自动化焊接等优点，使其更易在水下焊接施工过程中得到应用。但是，水下焊接过程中由于水被焊接电弧电解，产生大量的氢气和氧气，使得焊接接头扩散氢含量较高；且由于存在电弧气囊的扰动，焊接过程不稳定，接头成形较差，焊接飞溅较多，这些问题均限制了水下湿法焊接的发展。

目前，水下湿法用自保护药芯焊丝的药芯成分主要是以氧化物为主的酸性渣系和以氟化物为主的碱性渣系。酸性渣系焊丝焊接过程稳定，成形较好，但对扩散氢抑制程度较低，且熔渣熔点高，密度大，不宜将焊接区域覆盖。而碱性渣系焊丝焊接过程稳定性较酸性渣系差，虽然能减少接头扩散氢含量，但不能保证良好的成形质量，且熔渣熔点较低，密度小，液态熔渣易于飞出，不能将焊接区域覆盖。此外，当前市面上的焊丝只能实现空气环境或者水环境的单一焊接环境应用，无法完成在水下和空气中焊接的多用途效果。故而，急需一种焊接过程稳定，焊接性能好，扩散氢含量低的湿法用自保护药芯焊丝，且该焊丝能实现水下和空气环境的双重环境作业。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种焊接过程稳定，焊接成形性能好，扩散氢含量低的自保护药芯焊丝，且该焊丝能实现在水环境和空气环境中焊接的多用途效果。

一种类埋弧焊的自保护药芯焊丝，包括金属外皮和药芯，金属外皮为N6镍带，其特征在于，以中性氟化物-金红石型渣系为药芯基础渣系，焊接过程中液态熔渣完全将电弧、熔滴、熔池覆盖；药芯配方由金红石、氟化物、锰粉、铝粉、钼粉、铬粉、铁粉组成，各组成成分的质量百分比为：金红石10%~35%，氟化物20%~40%，锰粉10%~20%，铝粉3%~10%，钼粉5%~15%，铬粉0%~5%，其余为铁粉。

优选的，氟化物由CaF₂与LiF两者组合，CaF₂与LiF的质量百分比为CaF₂ 70%~100%、LiF 0~30%。

优选的，药芯的填充率为22%~28%。

这种类埋弧焊的自保护药芯焊丝在焊接时，由于液态熔渣将电弧完全覆盖，电弧不受外界水环境扰动的影响，故而电弧稳定性较好，不会出现断弧现象；此外，熔滴过渡均在液态熔渣中进行，当熔滴有飞出去的倾向时，由于有熔渣的阻碍作用，不会脱离焊接区域形成飞溅，故而焊接过程中基本没有飞溅产生；整个焊接过程在液态熔渣的保护作用下进行，水中的氢气等气体不会进入熔滴和熔池中，所以焊接接头中扩散氢含量较低，焊接性能较好。

上述药粉的化学成分中，各组分的作用机制如下：