[發(fā)明專利]一種含鈦或鈮奧氏體不銹鋼焊接用藥芯焊絲

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210161944.8
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN103418940A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張迪;王英杰;劉景鳳;符定梅;周德成;張赫;李楊;白波
• 申請（專利權(quán)）人: 中冶焊接科技有限公司;中冶建筑研究總院有限公司
• 主分類號: B23K35/368
• 分類號: B23K35/368
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 胡福恒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含鈦或鈮奧氏體不銹鋼焊接用藥芯焊絲，屬于材料加工工程的焊接領(lǐng)域。

背景技術(shù)

不銹鋼以其優(yōu)良的耐腐蝕性廣泛應(yīng)用于石油、化工、機(jī)械、電力等行業(yè)，其中奧氏體不銹鋼的應(yīng)用最為廣泛，最為典型的奧氏體不銹鋼為304不銹鋼，含有18wt％Cr和8wt％Ni，其他奧氏體不銹鋼則在304不銹鋼基礎(chǔ)上衍生而來。

304不銹鋼在大氣等介質(zhì)環(huán)境下有優(yōu)異的耐腐蝕性能，但焊接或熱處理過程會改變其組織或應(yīng)力狀態(tài)，增加不銹鋼對腐蝕破壞的敏感性，產(chǎn)生晶間腐蝕、點蝕等，其中以晶間腐蝕最為常見。304不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕的原因是在焊接或熱處理過程中，富鉻的M₂₃C₆型碳化物在晶界析出，其周圍將形成貧鉻區(qū)，促使晶界的快速腐蝕，降低不銹鋼的耐晶間腐蝕性能。

為改善304不銹鋼的耐晶間腐蝕性能，通常在304不銹鋼中添加穩(wěn)定化元素鈦或鈮。鈦或鈮優(yōu)先與碳結(jié)合形成MC型碳化物，以固定不銹鋼中的碳，阻止M₂₃C₆型碳化物的析出，而且MC型碳化物在焊接或熱處理過程中不會發(fā)生溶解或分解，可提高不銹鋼的耐晶間腐蝕性能。

焊接含穩(wěn)定化元素鈦或鈮的不銹鋼時，為保證焊縫金屬的耐腐蝕性能與母材金屬匹配，必須同樣使用含穩(wěn)定化元素的焊絲。但在不銹鋼焊絲中添加鈮后，焊接時極易造成嚴(yán)重的粘渣。這是由于焊接過程中，鈮優(yōu)先和氧結(jié)合生成NbO，與渣中的FeO、MnO等結(jié)合，形成體心立方晶格的尖晶石型化合物MeO·Me₂O₃，這種尖晶石型化合物的晶格常數(shù)與FeO的晶格常數(shù)相差不大，兩者可以聯(lián)成共同晶格，使熔渣和焊縫金屬通過FeO薄膜而牢固地聯(lián)系起來，導(dǎo)致焊絲脫渣性惡化，焊縫金屬表面出現(xiàn)粘渣現(xiàn)象。

另外焊接含鈦或鈮不銹鋼，要求焊接材料具有良好的焊接工藝性能，如焊縫成形優(yōu)良，電弧穩(wěn)定性高，焊接飛濺少等，特別是焊縫成形質(zhì)量，是影響焊接接頭質(zhì)量的重要因素。若焊縫成形質(zhì)量差，易導(dǎo)致焊縫應(yīng)力集中，降低焊接接頭強(qiáng)度和耐腐蝕性能，引起不銹鋼構(gòu)件失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于含鈦或鈮奧氏體不銹鋼焊接用的藥芯焊絲，該焊絲具有良好的焊接工藝性能，脫渣性好、焊接飛濺小，焊縫成形質(zhì)量高，適用于含鈦或鈮奧氏體不銹鋼的全位置焊接。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種含鈦或鈮奧氏體不銹鋼焊接用藥芯焊絲，由藥粉和外用不銹鋼帶組成，所述藥芯占焊絲總重量的21.0～25.0％，藥芯由以下重量百分含量的組分組成：鉻粉15.0～18.0％，鎳粉9.5～11.0％，鈮鐵4.0～5.0％，電解錳4.0～6.0％，硅鈣合金粉1.0～3.0％，金紅石10.0～15.0％，石英3.5～5.0％，鋯英砂15.0～20.0％，長石6.0～11.0％，冰晶石1.5～2.5％，碳酸鋰0.5～1.0％，氧化鉍0.5～0.8％，鐵粉余量。

所述的含鈦或鈮的奧氏體不銹鋼焊接用藥芯焊絲為酸性渣系，主要由二氧化鈦(TiO₂)、二氧化鋯(ZrO₂)和二氧化硅(SiO₂)組成，其來自于焊絲藥粉中的造渣組元，如金紅石、石英、長石、鋯英砂等。藥芯中的各組分在焊接過程中所起的作用為：

鉻粉：向焊絲熔敷金屬中過渡鉻元素。

鎳粉：向焊絲熔敷金屬中過渡鎳元素。

鈮鐵：向焊絲熔敷金屬中過渡鈮元素，提高焊縫金屬的耐晶間腐蝕性能。

電解錳：脫氧、脫硫，并向焊絲熔敷金屬中過渡錳元素。錳與硅元素(主要來自硅鈣合金)保持適當(dāng)比例，可聯(lián)合脫氧，形成熔點低、密度小的硅酸錳，在鋼液中處于液態(tài)，容易聚合成半徑大的質(zhì)點，浮到渣中，降低鋼液和焊縫金屬中的含氧量，減少氧化鈮的形成。

硅鈣合金粉：硅、鈣聯(lián)合脫氧，減少鈮元素的氧化。

金紅石：主要的造渣劑，可以改善焊縫金屬的脫渣性和成形質(zhì)量，適量的金紅石可改善電弧穩(wěn)定性，但加入量過多反而會降低電弧質(zhì)量。

石英：主要的造渣劑，增加熔渣的酸度，調(diào)整熔渣的粘度和氧化性，但加入量過多會增加熔敷金屬中氧化物夾雜量，降低焊縫成形質(zhì)量。

鋯英砂：主要的造渣劑，調(diào)整熔渣的物理化學(xué)性能，改善焊縫金屬的脫渣性，提高熔化系數(shù)，鋯英砂中的二氧化鋯在焊接過程中發(fā)生晶型變化，引起熔渣熱膨脹系數(shù)的改變，也有利于焊縫金屬的脫渣。