[发明专利]一种深海湿法FCAW专用药芯焊丝及制备方法

说明书

本发明涉及一种深海湿法FCAW专用药芯焊丝及制备方法，属于焊丝技术领域，包括外层钢带和内层药芯，外层钢带材料为不锈钢，材料包括：碳、铬、镍、钛、铌、钼、铜、硅、铝，其余为铁元素；层药芯成分包括：造气剂30％‑50％、造渣剂20％‑30％、产热剂15％‑25％、金属粉末5％‑25％；造气剂成分为碳酸氢钠、碳酸钙及碱式碳酸铜，其中碳酸氢钠所占造气剂质量百分比为10％‑30％，碳酸钙占比为60％‑70％，碱式碳酸铜占比为10％‑30％。在深海焊接时焊丝内部药芯可以产生更多的气体，一部分电离进入等离子体中维持电弧，保证其稳定燃烧，其余部分进入气泡内部，用于维持甚至增大气泡尺寸，以克服深海高压给气泡带来的压缩作用，从而提高焊接稳定性，改善焊缝成型。

技术领域

本发明涉及一种深海湿法FCAW专用药芯焊丝的成分设计及制作，属于焊丝技术领域。

背景技术

随着能源资源消耗的不断增加，人们开始探索海洋中的大量自然资源，这也对海洋工程结构施工提出了更高的要求，水下焊接作为建设及维修海洋结构的重要手段，其焊接质量直接决定了结构的可靠性。无论是海上油气开采平台的建造安装还是海底管线的维修铺设，水下焊接技术无不起着重要的作用。与陆上焊接不同，水下焊接结构件除了工作载荷外还会受到风暴、波浪和潮汐流以及海水腐蚀和沙砾磨损引起的额外载荷。因此，提高水下焊接质量，优化水下焊接工艺是当前需要解决的一个重要问题。

按照焊接区域和水环境的关系，水下焊接可以分为干法焊接、局部干法焊接以及湿法焊接，水下干法焊接是通过干燥的常压或者高压气室将工件与水完全隔绝来对工件进行施焊的方法，其成本很高，因此对于水下干法电弧焊接的研究目前更集中于高压干法的工艺探索及优化上。水下局部干法焊接是通过建立微小气室来将电弧和水隔绝开对工件进行施焊的工艺，目前多集中于工艺和组织的研究。水下湿法焊接是将工件与焊枪直接置于水中进行焊接的方法，电弧燃烧和熔滴过渡均是在水分解及药芯焊丝造气所产生的气泡内进行的，气泡将焊接区域和水环境隔离开，以保证焊接过程的进行。水下湿法焊接具有操作简单、焊接位置灵活、施工成本低等其余两种方法无可比拟的优势，但是其缺点也很明显：焊接气泡的存在会使得焊接过程变得不稳定，水流不断地侵入焊接区域，影响焊接电弧的稳定性，会造成熄弧现象；水下特殊的冷却条件也使得湿法焊接具有焊缝成型差、焊接残余应力大等问题；水分解产生的氢容易使焊接接头产生大量气孔及氢致延迟裂纹。按照焊接材料的不同，又可以将水下湿法焊接细分为水下湿法焊条电弧焊接和水下湿法药芯焊丝焊接，即水下FCAW(Flux-cored arc welding)，水下湿法焊条电弧焊是待焊区域完全暴露在水中，焊工直接潜入水中利用水下专用焊条对工件进行施焊，早期的水下湿法焊条电弧焊研究主要是通过改善药皮成分来调控焊缝质量，而目前的研究则集中于水深、防水涂层和电极极性等各种物性参数对工艺及性能的影响。在湿法水下焊条的制作过程，应该遵循这样的设计原则：为使焊条能够用仰焊的方法顺利进行焊接，要在药皮中加入较多的铁粉，使它具有较好的导电能力，同时得以提高生产效率；为了减少熔池中氢的溶解度，必须在焊条药皮中加入较多的氧。