一種鉻鉬鋼用無縫金屬粉芯型藥芯焊絲的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設及一種銘鋼鋼用無縫金屬粉忍型藥忍焊絲。
【背景技術(shù)】
[0002] 藥忍焊絲是一種高效焊接材料，具有焊接效率高、焊接工藝性能好、焊縫成型美觀 等諸多優(yōu)點，因此在船舶、橋梁等鋼結(jié)構(gòu)焊接中得到廣泛應用。無縫金屬粉忍藥忍焊絲集藥 忍焊絲、實屯、焊絲優(yōu)點于一身，其生產(chǎn)效率高、焊接工藝性好，成分易于調(diào)整，是耐熱鋼最佳 配套焊接材料。
[0003] 目前超臨界機組，石化裂解爐等重工業(yè)領(lǐng)域在使用焊接銘鋼鋼例如9化IMoVNb 鋼，常用的焊接方法有氣體保護焊，Tig焊，MIG焊等。Tig焊接工作效率較低，MIG焊容易 發(fā)生缺陷。在耐熱鋼中的銘鋼鋼（例如9化IMoVNb鋼）等特殊領(lǐng)域，常用的鐵型藥忍焊絲 還存在高溫熱處理后抗拉強度不達標的難題。
[0004] 中國專利201210108166. 6公開了一種焊接銘鋼鋼用金屬粉忍型藥忍焊絲，藥粉 含有：Ti〇2〇. 02 ~1% ;Al2〇3〇. 02 ~1. 2%;Si0. 6 ~0. 9%;Mn0. 5 ~1. 8%;Cr0. 90 ~ 2. 4% ;NaF或CaFz-種或其任意比混合物0. 3~1% ;Mg或A1 -種或其任意比混合物 0. 02~0. 5%;Mo0. 5~2. 5%。用該焊絲焊接時，焊縫表面渣量少，烙敷效率高，飛瓣小， 煙塵小，焊縫成型好，焊接效率高。焊縫具有良好的沖擊初性W及抗裂性能。然而該藥忍焊 絲高溫機械性能欠佳，高溫強度和沖擊初性還有待提高。表1為該專利高溫條件下對接接 頭力學性能。從表1可W看出，高溫條件下的抗拉強度和20°C沖擊初性還有待提高。
[0005] 表1高溫條件下對接接頭力學性能
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有銘鋼鋼用藥忍焊絲還存在高溫機械性能不佳的 問題，提供一種新的銘鋼鋼用無縫金屬粉忍型藥忍焊絲。
[0009] 本發(fā)明設計思路如下：
[0010] 巧制化和Mo在合適的比例，從而提局局溫下的機械性能?；蚆o是提局局溫強 度和沖擊初性的重要元素，經(jīng)過大量試驗本發(fā)明中化和MoW適當比例加入，使得焊絲具有 較好的高溫強度和沖擊初性。
[0011] 采用金屬粉忍型渣系，焊接時優(yōu)選配合富氣（95%ArW%C〇2,體積含量）氣體進 行保護，使該焊絲焊接時呈細烙滴射流過渡，烙渣覆蓋率低，烙敷效率高且無未烙合的敏感 性，主要適用于平焊和平角焊。采用Mn-Mg-Si聯(lián)合脫氧的方式，盡量減少焊縫中的氧含量。 在造渣組分中，加入穩(wěn)弧劑，W滿足焊接操作工藝性能要求。加入大量鐵粉，提高其烙敷效 率。采用該渣系，焊縫金屬力學性能穩(wěn)定、抗裂性好。
[0012] 因此，本發(fā)明提供的銘鋼鋼用無縫金屬粉忍型藥忍焊絲，包括碳鋼外皮及填充在 碳鋼外皮內(nèi)的藥忍，按質(zhì)量百分比計，所述藥忍化學成分包括：
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[0014] 化及不可避免的雜質(zhì)余量。
[0015] C(碳）能促進一次針狀鐵素體析出，控制先共析鐵素體含量，從而細化晶粒，不僅 能提高焊縫金屬強度，還能提高焊縫金屬的低溫沖擊初性。C含量過低時，烙敷金屬表現(xiàn)為 低溫沖擊初性差；C含量過高于時，不僅使焊縫金屬強度增加，塑性降低，還會在焊接過程 中使飛瓣增多，因此限定在0. 02~0. 06%。
[0016] Si(娃）是重要脫氧劑，焊絲中含有一定量的Si能降低焊縫金屬的氧含量，提高低 溫沖擊初性，調(diào)節(jié)鐵水的流動性，加入量過少時不能體現(xiàn)上述特征，過大時鐵水變粘，焊縫 強度過高，沖擊初性降低。因此限定在0. 30~0. 70%。
[0017] Mn(儘）是主要脫氧劑，降低焊縫金屬的含氧量增加焊縫金屬強度和抗裂性，提 高低溫沖擊初性，調(diào)節(jié)鐵水流動性，加入量少時，體現(xiàn)上述特性不足，過大時焊縫強度過高， 低溫沖擊初性降低。因此限定在1. 0~1. 5%。
[0018] 化（銘）是本發(fā)明藥忍焊絲具有耐高溫腐蝕的重要合金元素，使焊縫金屬具有良 好的高溫初性，含量過高或者過低都不能達到很好的強初性匹配。另外，化元素能夠促進 N在化-化合金中的溶解度，N的溶解度隨著化含量的增加而快速增加。確定化含量為 7. 5 ~12%。
[0019] Ni(儀）是焊縫金屬中重要的合金元素，能提高焊縫金屬的低溫初性，降低初脆轉(zhuǎn) 變溫度，但儀含量過高則會增大熱裂敏感性。按照合金要求，加入范圍為0. 45~0. 70%。
[0020] Mo(鋼）主要作用是提高高溫蠕變斷裂強度，穩(wěn)定馬氏體結(jié)構(gòu)，加入量少時，體現(xiàn) 上述特性不足，過大時焊縫強度過高，低溫沖擊初性大幅降低。按照合金要求，加入范圍為 0. 5 ~1. 1%。
[0021] V(饑）是鐵素體穩(wěn)定元素，有效抑制化析出物（會降低耐高溫腐蝕性）形成，能 形成復雜的碳化物，在強度大幅降低的同時還能保持有效的屈服強度，加入量過少時，體現(xiàn) 上述特性不足。另一方面，含量太高也是不合適的，會導致形成大的粗糖塊狀物而引起初性 的下降。因此，本發(fā)明中，V的含量在0. 15~0. 35%之間。
[0022] 化即鐵粉，能改善電弧狀態(tài)，調(diào)節(jié)鐵水烙點和粘度，余量加入。
[0023] 上述幾種成分互相配合，協(xié)調(diào)作用才能使得焊絲呈現(xiàn)較好的高溫強度和沖擊初 性。
[0024] 優(yōu)選地，所述藥忍占焊絲總重量的18~20%。藥忍填充率變化范圍不宜過大，否 則焊接性能會達不到預期要求。
[0025] 優(yōu)選地，所述碳鋼外皮使用低碳鋼，其中W下化學成分占低碳鋼的重量百分比為： Mn0. 10 ~0. 4%，Si《0. 025%，C《0. 035%，S《0. 010,P《0. 010%，0. 006%。
[0026] 焊絲藥忍和碳鋼外皮中的S、P、N等雜質(zhì)元素有增加焊縫的裂紋，降低焊縫低溫沖 擊初性傾向，必需進行嚴格的控制。藥忍中不添加S、P等元素，碳鋼外皮中S、P等雜質(zhì)元素 在滿足材料標準的情況下，也要盡可能控制到最低。
[0027] 優(yōu)選地，藥忍焊絲的烙敷金屬中擴散氨含量低于3mL/100g。含量測定采用水銀置 換法。氨會使焊縫金屬塑性下降，產(chǎn)生冷裂紋。氨含量越高，越容易產(chǎn)生冷裂紋，因此在焊 接材料中要嚴格控制氨的含量。擴散氨含量低于5mL/100g的焊接材料可W認為是超低氨 的焊接材料，本藥忍焊絲的烙敷金屬中擴散氨含量低于3mL/100g，說明本藥忍焊絲屬于超 低氨的焊接材料，焊接中不容易產(chǎn)生冷裂紋。
[0028] 優(yōu)選地，藥忍焊絲的橫截面直徑為1. 2mm~1. 4mm。藥忍焊絲的直徑主要有兩種， 分別為1. 2mm或者1. 4mm。
[0029] 優(yōu)選地，所述銘鋼鋼為9化IMoVNb鋼。本發(fā)明的藥忍焊絲，尤其適用于抗拉強度為 620M化級9化IMoVNb鋼平焊、平角焊位置的焊接，焊接工藝性能優(yōu)異，焊接效率高。
[0030] 本發(fā)明還提供了一種制備上述任一銘鋼鋼用無縫金屬粉忍型藥忍焊絲的方法，是 鋼帶法制成U型，填充藥忍，激光焊合，拉拔，退火，二次拉拔至規(guī)定直徑焊絲，表面鍛銅后 得到所述藥忍焊絲。
[0031] 本發(fā)明還