一种背面免充氩自保护耐热钢钨极氩弧焊药芯焊丝的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于焊接材料技术领域，尤其是一种应用于耐热钢管道的打底焊的背面免 充氩自保护耐热钢钨极氩弧焊药芯焊丝。
【背景技术】
[0002] 电站中的管道，多数直径较小，无法进行双面焊。如何确保管道打底焊层焊缝的质 量是一个关键问题，多年来，为避免背面焊缝氧化，往往在打底焊时采取一系列的防氧化措 施，目前普遍采取的方法是在管道内进行充氩保护，不仅辅助工时较多，劳动强度较大而且 浪费氩气，增加了焊接成本，有时还不能保证焊接质量。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种背面免充氩自保护耐热钢钨极氩弧焊药 芯焊丝，在耐热钢管道打底焊时，在管道内免充氩，摒弃了管道内充氩保护的传统工艺，从 而极大地保证了焊接质量，提高了焊接生产率并大幅降低了焊接成本。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种背面免充氩自保护耐热 钢钨极氩弧焊药芯焊丝，采用低碳钢带为外皮，其中填充混合药芯粉剂，混合药芯粉剂占药 芯焊丝总质量的15-30%，混合药芯粉剂的成分相对于焊丝的重量百分比为：
[0005] Ti〇2:2.00-7.00 %
[0006] X: 0 · 50-1 · 20%，X为AI2O3、MgO和NaF中的一种或几种组合
[0007] C：0.02-0.15%
[0008] Mn：0.30-1.60%
[0009] Si：0.50-1.60%
[0010] Ti：0.05-0.12%
[0011 ] Y: 5 · 00-7 · 00%，Y为Cr和Mo两种元素之和
[0012] V：0.10-0.50% ,
[0013] 其余为Fe及无法除净的杂质。
[0014] 所述低碳钢的外皮中填充混合药芯粉剂经乳制拉拔成Φ 2.0- Φ 2.4的粗直径药 芯焊丝。
[0015]所述低碳钢带为低碳冷乳钢带。
[0016] 本发明的有益效果是:管道打底层背面免充氩焊缝无氧化现象，免除了管道内充 氩保护的繁琐工艺措施，简化焊接工艺，降低施工成本。焊接工艺性能优良，全位置焊接适 应性良好。力学性能韧性指标优异。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明：
[0018] 本发明的背面免充氩自保护耐热钢钨极氩弧焊药芯焊丝，采用低碳钢带为外皮， 其中填充混合药芯粉剂，混合药芯粉剂占药芯焊丝总质量的15-30%，混合药芯粉剂的成分 相对于焊丝的重量百分比为：
[0019] Ti02:2.00-7.00 %
[0020] X: 0 · 50-1 · 20%，X为Al2〇3、MgO和NaF中的一种或几种组合
[0021] C：0.02-0.15%
[0022] Mn：0.30-1.60%
[0023] Si：0.50-1.60%
[0024] Ti：0.05-0.12%
[0025] Y: 5 · 00-7 · 00%，Y为Cr和Mo两种元素之和
[0026] V：0.10-0.50% ,
[0027] 其余为Fe及无法除净的杂质。
[0028] 所述低碳钢的外皮中填充混合药芯粉剂经乳制拉拔成Φ 2.0- Φ 2.4的粗直径药 芯焊丝。
[0029]所述低碳钢带为低碳冷乳钢带。
[0030]上述Ti的量与上述Ti02的折算出的Ti的量为所述混合药芯粉剂中Ti的总含量。
[0031] 发明人在实验中发现，如能恰到好处的控制各种粉剂元素的含量配比，则可以实 现在管道内免充氩且无氧化现象并能保证优异的力学性能。
[0032] 以下阐述背面免充氩自保护耐热钢钨极氩弧焊药芯焊丝中构成焊丝的药粉组成 成分的主要作用是：
[0033] Ti02:其主要作用是稳弧、造渣、调整熔渣的物理性能、改善焊缝成形和减少焊接 飞溅，实验表明若含量低于2%则飞溅增大，渣量不足以保护背面焊缝，若含量大于7%则明 显影响焊缝脱渣性及力学性能。
[0034] X:X为Al203、Mg0和NaF中的一种或几种组合。为造渣剂并能稀释熔渣，增加熔渣的 流动性使焊缝中的气体易于逸出。加入量小于0.5%熔渣的流动性不理想并易出现气孔，大 于1.2%会影响电弧的稳定性并增加飞溅。
[0035] C:为确保焊缝金属的强度所不可欠缺的元素，作为C元素的来源，有钢制外皮中的 C及合金粉剂中的C等。C的含量低于或等于0.02%，可降低焊缝金属的热强性，故必须保证 焊缝金属的C含量>0.02%，但也不可过高否则强度高影响塑韧性指标。
[0036] Si:作为脱氧剂使焊缝金属的氧含量降低而有利于韧性提高。但是，当Si含量过量 加入例如加入大于1.6 % (作为Si源，既有合金粉剂中的Si也有造渣粉剂中的Si)则使强度 变高延伸率降低，也使焊缝韧性劣化。由于进行脱氧而成为熔渣的Si0 2的量过剩使熔渣的 黏度变高而影响熔渣的流动性进而影响焊缝成形。
[0037] Μη:作为脱氧剂使焊缝金属的氧含量降低而有利于韧性提高，同时在确保焊缝金 属的强度方面也是有效元素。Μη含量低于0.30%时，焊缝金属的韧性劣化。另一方面，若Μη 含量大于1.60%时，则焊缝金属的强度变得过高而使塑韧性劣化。作为Μη源，有钢制外皮中 的Μη、合金粉剂中的Μη。
[0038] Υ:Υ为Cr和Mo两种元素之和。铬是耐热钢中极重要的合金元素。耐热钢的抗高温腐 蚀的性能与含Cr量有一定的关系，且Cr的熔点高，本身就具有优异的抗蠕变性能和抗氧化 性。在耐热钢中加入Mo是提高热强性的最重要的合金元素之一，钼溶于铁素体，能显著提高 铁素体的再结晶温度，从而提高蠕变强度。钼同时能以细小的碳化物的形式产生弥散强化 作用是铁素体形成元素，具有提高焊缝金属脆透性的效果。有利于细化晶粒，提高焊缝韧 性。Y的加入量低于5.0%时会影响焊缝金属的热强性而使蠕变强度降低，达不到热力管道 的要求。大于7.0 %也会适得其反，因强度过高，而使力学性能降低。
[0039] Ti:比Si有更大的脱氧能力，可细化晶粒提高韧性。Ti为稀有元素，在焊缝中过渡 系数甚微，适量使用有优点，过量则不妥，故用量限制在0.05%-0.12%范围内。
[0040] V:能提尚尚温强度，限制加热时晶粒的长大，促使晶粒细化，也可脱氧脱氣，提尚 力学性能。因价格较贵，故用量限制在0.10 % 50 %范围内。
[0041] Ti〇2和X在电弧的稳定化、焊缝背面防氧化、降低飞溅及全位置施焊的适应性方面 至关重要。
[0042] 综合以上各种化学元素的作用，所述背面免充氩自保护耐热钢钨极氩弧焊丝的设 计思想是:通过各元素的组合调整以达到焊缝背面免充氩自保护的目的，并满足力学性能 的要求。
[0043] 以下将通过实施例对本发明做以描述。
[0044] 按照本发明背面免充氩自保护耐热钢钨极氩弧焊药芯焊丝熔敷金属化学成分和 机械性能的要求，选用适当规格的优质钢带和上述各元素粉剂称量后充分混合均匀，制成 药芯粉剂，药芯粉剂相对于焊丝总质量的填充率为15-30%，而后在药芯焊丝成形机上乳制 成形再经拉拔减径至需要的成品规格的药芯焊丝
[0045] 各实施例粉剂含量对于焊丝总质量的百分比见下表。
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[0048]
[0049] 从实施例看:实施例l，Ti02及X含量百分比较低，致使焊道背面无渣覆盖，造成焊 道氧化。合金元素中C、Si和Ti的含量百分比较高，造成强度较高且塑、韧性值较低。实施例 2，Ti02及X含量百分比大幅提升，焊道背面有较少氧化情况。合金元素中C、Si的含量百分比 较低，致强度偏低但塑、韧性值明显大幅提升。实施例3,各元素含量百分比初步调整到位， 力学性能各指标良好。实施例4,力学性能各指标较好，Ti0 2及X含量百分比较高致焊层熔渣 较厚，脱渣困难，不能满足现场施工的要求。实施例5,各元素含量百分比调整到位，故焊丝 的焊接工艺性能和力学性能均非常理想。
[0050]以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内 的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范 围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
【主权项】
1. 一种背面免充氩自保护耐热钢钨极氩弧焊药芯焊丝，采用低碳钢带为外皮，其中填 充混合药芯粉剂，其特征在于，混合药芯粉剂占药芯焊丝总质量的15-30 %，混合药芯粉剂 的成分相对于焊丝的重量百分比为： Ti02:2.00-7.00% X: 0.50-1.20 %，X为AI2O3、MgO和NaF中的一种或几种组合 C：0.02-0.15% Mn：0.30-1.60% Si：0.50-1.60% Ti：0.05-0.12% Y: 5 · 00-7 · 00 %，Y为Cr和Mo两种元素之和 V：0.10-0.50% , 其余为Fe及无法除净的杂质。2. 根据权利要求1所述的背面免充氩自保护耐热钢钨极氩弧焊药芯焊丝，其特征在于， 所述低碳钢的外皮中填充混合药芯粉剂经乳制拉拔成Φ 2.0- Φ 2.4的粗直径药芯焊丝。3. 根据权利要求1所述的背面免充氩自保护耐热钢钨极氩弧焊药芯焊丝，其特征在于， 所述低碳钢带为低碳冷乳钢带。
【专利摘要】本发明公开了一种背面免充氩自保护耐热钢钨极氩弧焊药芯焊丝，采用低碳冷轧钢带作为焊丝的外皮，填充混合粉剂经轧制拉拔成φ2.0-2.4的粗直径药芯焊丝。粉剂各成分相对焊丝的重量百分比为：TiO2：2.00-7.00％；X：0.50-1.20％,X为Al2O3、MgO和NaF中的一种或几种组合；C：0.02-0.15％；Mn：0.30-1.60％；Si：0.50-1.60％；Ti：0.05-0.12％；Y：5.00-7.00％,Y为Cr和Mo两种元素之和；V：0.10-0.50％,其余为Fe及无法除净的杂质。本发明的焊丝，管道打底层焊缝背面无氧化现象，免除了管道内充氩保护的繁琐工艺措施，简化焊接工艺，降低施工成本。焊接工艺性能优良，全位置焊接适应性良好。力学性能韧性指标优异。
【IPC分类】B23K35/30
【公开号】CN105537800
【申请号】CN201610024726
【发明人】郑子行, 杨新禄, 杨钢, 杨天文, 杨敬雷
【申请人】天津大桥金属焊丝有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月14日