[發明專利]一種焊前不需預熱的高強韌性金屬粉型藥芯焊絲

有效

• 申請號: 201210542521.0
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103028864A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 彭冀湘;薛鋼;張成杰
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/368
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 王自剛

技術領域

本發明涉及一種氣體保護焊焊接材料，特別是一種焊前不需預熱的高強韌性金屬粉型藥芯焊絲。

背景技術

藥芯焊絲由于具有焊接工藝性好、焊接效率高等優點而在船舶、橋梁和海洋平臺等鋼結構的建造中得到了廣泛應用。隨著社會的發展，得到應用的結構鋼強度級別越來越高，其配套藥芯焊絲的強度也隨之提高，由此帶來高強度焊縫金屬的裂紋敏感性問題日益突出。目前與屈服強度大于590MPa的結構鋼相匹配的高強度藥芯焊絲較少，且焊接前均需要采取預熱措施，有時甚至需要采取后熱措施，才能保證焊縫金屬不會產生裂紋。例如：

1）中國專利申請號200610014242.1一種低氫高韌性酸性藥芯焊絲中，涉及的藥芯焊絲為熔渣型而非金屬粉型，其熔敷金屬屈服強度較低在460~540MPa左右，不能滿足屈服強度大于590MPa結構鋼的強度要求。

2）中國專利申請號201110131892.5一種超低氫低溫鋼用酸性藥芯焊絲中，涉及的藥芯焊絲為熔渣型而非金屬粉型，其熔敷金屬屈服強度在500~570MPa左右，與屈服強度大于590MPa結構鋼強度不相匹配。

3）中國專利申請號201110105018.4一種高強度高韌性金屬粉芯型藥芯焊絲和專利ZL200710054660.8一種高強度金屬芯型無縫藥芯焊絲中，涉及的藥芯焊絲熔敷金屬屈服強度較高在785MPa以上，這種藥芯焊絲與屈服強度590MPa級別鋼強度不相匹配，不僅焊接前需要預熱，而且焊后還需采取后熱措施，才能保證焊縫金屬不產生裂紋。

檢索目前現有的焊絲專利，尚沒有焊接前不需預熱的、與屈服強度大于590MPa結構鋼相匹配的藥芯焊絲。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種焊前不需預熱的高強韌性金屬粉型藥芯焊絲，通過藥芯配方的優化設計，使得高強度熔敷金屬具有較高的低溫韌性，同時控制熔敷金屬中的擴散氫含量處于超低氫水平，從而達到屈服強度大于590MPa的高強度藥芯焊絲焊接時無需預熱的目的。

為了實現解決上述技術問題的目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明的一種焊前不需預熱的高強韌性金屬粉型藥芯焊絲，由鋼質外皮和藥芯兩部分組成，鋼質外皮占焊絲總重的79~84%，藥芯占16~21%；

鋼質外皮采用寬度為12~14mm、厚度為0.6~1.0mm的冷軋碳素鋼鋼帶制造，其重量百分比化學成分為：C?0.02~0.055%，Si?0.005~0.0085%，Mn?0.15~0.35%，其余為鐵和不可避免雜質元素；

藥芯由純金屬粉、鐵合金粉、氟硅酸鉀與稀土氧化物組成，藥芯成分及其重量百分比組成為：金屬鎳粉12~18%，金屬錳粉2~4%，硅鐵3~7%，鉬鐵2~6%，鈦鐵0.8~2.5%，中碳錳鐵1~5%，氟硅酸鉀0.3~1.5%，稀土氧化物0.3～1.5％，且氟硅酸鉀和稀土氧化物的總量為0.8~2.5%，其余為鐵粉。

具體的，稀土氧化物的技術指標要求二氧化鈰的含量在99.5％以上。

具體的，硅鐵的硅含量為40~47%；鉬鐵的鉬含量為55~60%；鈦鐵的鈦含量為30~35％；中碳錳鐵的碳含量為0.8~1.5%、錳含量為78~85%。

金屬鎳粉：焊縫金屬中鎳的主要來源。鎳是焊縫金屬中重要的合金元素，對提高強度有一定的貢獻，但作用有限，最主要的作用是可有效提高焊縫金屬的低溫韌性，降低韌脆轉變溫度。在本藥芯焊絲的藥芯中含量過低對強度和低溫韌性均不利，含量過高對強度和低溫韌性也無益，同時會增大熱裂敏感性?？紤]到不同填充率的影響，限定藥芯中金屬鎳含量為12~18%。

金屬錳粉：焊縫金屬中錳的主要來源之一。錳是重要的脫氧劑，可有效降低焊縫金屬含氧量，同時也是焊縫金屬中重要的合金元素。在本發明藥芯焊絲的藥芯中含量過低會導致強度不足、脫氧不充分，含量過高會導致焊縫金屬沖擊韌性惡化。考慮到不同填充率的影響，限定藥芯中金屬錳含量為2~4%。

硅鐵：焊縫金屬中硅的主要來源。硅是重要的脫氧劑，可有效降低焊縫金屬含氧量，同時也是焊縫金屬中重要的強化元素。在本發明藥芯焊絲的藥芯中含量過低會導致脫氧不充分、液態熔池流動性差、焊接工藝性變差，含量過高會導致強度過高、韌性惡化?？紤]到不同填充率的影響，限定藥芯中硅鐵含量為3~7%，優選硅含量為45%的硅鐵。