[发明专利]一种低合金铬钼耐热钢用药芯焊丝及其应用

说明书

本发明提供了一种低合金铬钼耐热钢用药芯焊丝，包括低碳钢外皮以及填充在低碳钢外皮内的药芯，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：天然金红石：30～35％；氧化镁：2～5％；碳酸钡：1.5～3％；钾冰晶石：2～3％；钛酸钾：2～5％；硅锰合金：15～20％；金属铬：8～10％；钼铁：3.5～5％；铝铁：1～2％；煅烧三氧化二铝：0.5～2.5％；镍粉：0.5～1％；磁铁矿：0.5～1.5％；余量为铁粉及不可避免的杂质。该药芯焊丝熔敷金属化学成分完全符合相关国家标准的规定，可满足1～1.25％Cr‑0.5％Mo耐热钢的全位置焊接要求；同时其熔敷金属的力学性能指标完全符合相关国家标准的规定；熔敷金属冲击性能优良，特别是低温冲击韧性(‑30℃)稳定在50J以上，冲击值稳定。

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种低合金铬钼耐热钢用药芯焊丝及其应用。

背景技术

铬钼耐热钢广泛应用于火力发电、石油化工、航空领域及原子能等尖端行业，随着科学技术的进步和现代工业的发展，上述行业对耐热钢材料性能的要求越来越苛刻，许多设备逐步向大型化、高参数方向发展，这要求耐热钢材料及其配套的焊接材料具有更加优异的力学性能。目前，铬钼耐热钢的焊接方法有手工焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊和埋弧焊，其中，药芯焊丝熔化极气体保护焊方法具有工艺性能好、熔敷效率高、可适应全位置焊接等诸多优点，适应了我国传统制造业向自动化、数字化方向发展的要求，因而应用市场逐渐扩大，前景非常广阔。

目前，市场上成熟的耐热钢药芯焊丝产品多以酸性焊丝为主，如美国专利号6940042、日本专利号57-4397、中国发明专利申请CN 101596657A以及CN 101112739A等药芯焊丝均为二氧化钛系酸性药芯焊丝，二氧化钛系酸性药芯焊丝工艺性能优良，可适用于全位置焊接。但是，这一类药芯焊丝熔渣的碱度偏酸性，焊缝金属中的酸性氧化物夹杂含量高，焊缝金属含氧量较碱性药芯焊丝格外高。因此，焊缝金属的力学性能特别是冲击韧性相对较低，大大限制了耐热钢药芯焊丝的应用范围。

另外，中国发明申请专利CN 101164732A、CN 1358605A、CN 103056549A、CN101041214A等对碱性耐热钢药芯焊丝进行了研究。碱性药芯焊丝添加了大量氟化物如BaF₂、NaF、CaF₂中的一种或多种组合，此外还可添加一定量的碳酸盐如CaCO₃等，这些添加物提升了熔渣的碱度，改善了焊缝金属的力学性能。但是，上述氟化物的添加必然导致焊接烟尘增加，由于F元素为反电离物质，因此会严重降低电弧稳定性；此外，上述各种氟化物在药芯焊丝中将降低熔渣的熔点，不利于形成短渣，无法适应全位置焊接。

综上所述，在现有技术中，酸性耐热钢药芯焊丝焊接工艺性能优良，但焊缝金属韧性差；而碱性耐热钢药芯焊丝焊缝金属力学性能好，特别是低温韧性优异，但焊接工艺性能极差，如焊接烟尘大、飞溅大、电弧不稳定、脱渣差、不能进行全位置焊接。

发明内容

本发明的目的是克服现有酸性耐热钢药芯焊丝低温冲击韧性差，以及碱性耐热钢药芯焊丝焊接工艺性能差，不能进行全位置焊接的问题。

为此，本发明提供了一种低合金铬钼耐热钢用药芯焊丝，包括低碳钢外皮以及填充在低碳钢外皮内的药芯，所述药芯成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：天然金红石：30～35％；氧化镁：2～5％；碳酸钡：1.5～3％；钾冰晶石：2～3％；钛酸钾：2～5％；硅锰合金：15～20％；金属铬：8～10％；钼铁：3.5～5％；铝铁：1～2％；煅烧三氧化二铝：0.5～2.5％；镍粉：0.5～1％；磁铁矿：0.5～1.5％；余量为铁粉及不可避免的杂质。

进一步的，所述药芯的填充率为13～16％。

进一步的，所述低碳钢外皮采用冷轧碳钢薄钢带，其厚度为0.8～0.9mm，宽度为14mm；所述冷轧碳钢薄钢带的化学成分及含量范围为：C≤0.025％，Si≤0.02％，Mn：0.2-0.35，S≤0.01％，P≤0.012％。