本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种双相不锈钢用自保护药芯焊丝，本发明还涉及该焊丝的制备方法。
背景技术：
双相不锈钢(duplexstainlesssteel，简称dss)，指奥氏体与铁素体各约占50％，一般较少相的含量最少也需要达到30％的不锈钢。双相不锈钢在抗腐蚀方面，特别是介质环境比较恶劣(如：海水，氯离子含量较高)的条件下时，双相不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢，可以与高合金奥氏体不锈钢媲美；同时双相不锈钢的高强度和易于加工制造等诸多优异性能也使双相不锈钢得到广泛使用。
双相不锈钢由21％的cr、2.5％的mo、4.5％的ni以及0.17％的n组成，通过控制[cr]当量和[ni]当量来调节奥氏体与铁素体的比例，其中[cr]＝25.5，[ni]＝9.5；其组织是由60％-40％的奥氏体和40％-60％的铁素体组成；国内双相不锈钢的种类有双相不锈钢板材、钢管、无缝管、棒材、管材及锻材等等。
双相不锈钢作为最常用的一种双相不锈钢，其使用量占到双相钢的80％以上，然而市场的焊丝大部分采用不锈钢钢带作为外皮，鲜有与双相不锈钢匹配的药芯焊丝。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种双相不锈钢用自保护药芯焊丝，用于双相不锈钢的焊接，得到的焊缝具有高耐蚀性能和良好的力学性能。
本发明还提供了上述双相不锈钢用自保护药芯焊丝的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种双相不锈钢用自保护药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：
金属铬30％-40％，金属镍10％-15％，钼8％-14％，电解锰2％-4％，石英4％-6％，氟化钙6％-10％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，铝镁粉3％-6％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％。
本发明的特点还在于：
药芯与外皮质量比1：(3-4)。
外皮材料为低碳钢钢带，且低碳钢钢带化学成分为：c的质量分数为：0.02％，mn的质量分数为：0.25％，si的质量分数为：0.19％。
本发明所采用的另一个技术方案是，一种双相不锈钢用自保护药芯焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下原料：
金属铬30％-40％，金属镍10％-15％，钼8％-14％，电解锰2％-4％，石英4％-6％，氟化钙6％-10％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，铝镁粉3％-6％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2、将步骤1中称取的石英、氟化钙、金红石、氧化铝和铝镁粉混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，其中，添加的水玻璃粘结剂的质量为混合药粉a质量的20％，之后置于加热炉中烧结，再依次进行研磨、过筛处理，得到混合药粉b；
步骤3、将步骤1中称取的金属铬、金属镍、钼、电解锰、铁粉与步骤2制得的混合粉b混合，搅拌均匀后烘干，得到药芯粉末；
步骤4、称取外皮，将外皮置于药芯焊丝成型机的放带机上，将外皮轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤3得到的药芯粉末，再通过成型机将u型槽外皮闭合、拉拔，得到药芯焊丝半成品；
步骤5、用拉丝机将步骤4制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到双相不锈钢用自保护药芯焊丝。
步骤2中：烧结温度为500℃-650℃，烧结时间为3h-4h。
步骤4中：药芯与外皮质量比1：(3-4)。
步骤4中：外皮材料为低碳钢钢带，低碳钢钢带化学成分为：c的质量分数为：0.02％，mn的质量分数为：0.25％，si的质量分数为：0.19％。
本发明的有益效果在于：
本发明双相不锈钢用自保护药芯焊丝，由外皮和药芯组成，外皮材料为低碳钢钢带，低碳钢钢带加工成药性焊丝，加工硬化小，不用外加降低屈服的装置，能节约生产成本和工序；本发明双相不锈钢用自保护药芯焊丝可用于双相不锈钢的焊接，焊接时飞溅少，焊缝成型美观，利用矿物渣系产生熔渣，对焊接熔池进行保护，得到的焊缝具有高耐蚀性能和良好的力学性能；由于本发明中研制的是自保护药芯焊丝，不用添加保护气，既节约了成本，又降低了对焊接时的工况要求，可用于采用fcaw-s的焊接；
本发明还提供了上述双相不锈钢用自保护药芯焊丝的制备方法，将石英，氟化钙、金红石、氧化铝及铝镁粉加入粘结剂混合后烧结，研磨后过筛；将其与金属铬、金属镍、钼、电解锰及铁粉混合后烘干；添加到碳钢钢带轧制成的u型槽、碾压闭合、拉拔、拉直，盘成圆盘，密封包装即可得到，制备方法简单，易于实现。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明所采用的技术方案是，一种双相不锈钢用自保护药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：
金属铬30％-40％，金属镍10％-15％，钼8％-14％，电解锰2％-4％，石英4％-6％，氟化钙6％-10％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，铝镁粉3％-6％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％。
药芯中各组分的作用：
金属铬，钼具有铁素体化的作用，使焊缝中有生成铁素体的趋势，金属镍，电解锰具有奥氏体化的作用，使焊缝中有生成奥氏体的趋势，相互配合使用是为了使焊缝中产生一定比例的铁素体与奥氏体；
金属铬具有提高接头耐蚀性的作用，作为焊接接头符合不锈钢的使用要求；
金属镍具有提高焊接接头韧性的作用；
铝镁粉易与氧气结合而除去熔池中的氧元素，保护了焊缝中的其他组分；
石英、氟化钙、金红石、氧化铝具有造渣的作用，焊接时产生熔渣对熔池进行保护；
氟化钙是碱性渣，石英、金红石及氧化铝是酸性渣，四者配合使用，可以调整熔渣的碱度；
铁用来补充剩余质量，使粉芯的质量达到100％。
外皮材料为低碳钢钢带，低碳钢钢带化学成分为c的质量分数为：0.02％；mn的质量分数为：0.25％；si的质量分数为：0.19％；
药芯与外皮质量比1：(3-4)；
一般采用将药芯焊丝的直径拉拔至1.2mm-2.0mm；
本发明双相不锈钢用自保护药芯焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量百分比分别称取如下原料：
金属铬30％-40％，金属镍10％-15％，钼8％-14％，电解锰2％-4％，石英4％-6％，氟化钙6％-10％，金红石5％-7％，氧化铝2％-4％，铝镁粉3％-6％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2、将步骤1中称取的石英、氟化钙、金红石、氧化铝和铝镁粉混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，其中，添加的水玻璃粘结剂的质量为混合药粉a质量的20％，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为500℃-650℃，烧结时间为3h-4h，再依次进行研磨、过筛处理，过筛的目数为80目-100目(即178μm-149μm)，得到混合药粉b；
步骤3、将步骤1称取的金属铬、金属镍、钼、电解锰、铁粉与步骤2制得的混合粉b混合，搅拌均匀后烘干，烘干温度为200℃-300℃，烘干时间为2h-3h，得到药芯粉末；
步骤4、称取外皮，将外皮置于药芯焊丝成型机的放带机上，将外皮轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤3得到的药芯粉末，药芯与外皮质量比1：(3-4)，再通过成型机将u型槽外皮闭合、拉拔，得到药芯焊丝半成品；
步骤5、用拉丝机将步骤4制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到双相不锈钢用自保护药芯焊丝。
实施例1
制备双相不锈钢用自保护药芯焊丝：
步骤1，称取石英60g、氟化钙100g、金红石70g、氧化铝40g和铝镁粉40g混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入200g水玻璃粘结剂并混合均匀，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为500℃，烧结时间为3h，再依次进行研磨、过筛处理，过筛的目数为80目，得到混合粉b；
步骤2，称取金属铬350g、金属镍100g、钼120g、电解锰40g和铁粉80与步骤1制得的混合粉b混合，搅拌均匀后放入烘干炉中烘烤2h，烘烤温度为200℃，得到药芯粉末；
步骤3，称取质量为3000g的碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，再通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽碾压闭合，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到双相不锈钢用自保护药芯焊丝。
采用实施例1的方法制得的双相不锈钢用自保护药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(fcaw)，无需外加保护气体。焊接条件为时焊接电流为180a-200a，焊接电压为20v-22v，焊接接头的抗拉强度为706mpa，屈服极限为579mpa，断面收缩率52％，冲击功为60j，性能符合双相不锈钢的使用要求。
实施例2
步骤1，称取石英50g、氟化钙70g、金红石60g、氧化铝30g和铝镁粉50g混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入200g水玻璃粘结剂并混合均匀，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为520℃，烧结时间为3.5h，再依次进行研磨、过筛处理，过筛的目数为90目，得到混合粉b；
步骤2，称取金属铬360g、金属镍120g、钼110g、电解锰30g和铁粉120与步骤1制得的混合粉b混合，搅拌均匀后放入烘干炉中烘烤2.5h，烘烤温度为250℃，得到药芯粉末；
步骤3，称取质量为3500g的碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，再通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽碾压闭合，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到双相不锈钢用自保护药芯焊丝。
采用实施例2的方法制得的双相不锈钢用自保护药芯焊丝，无需外加保护气体，在焊接电流为180a-200a，焊接电压为20v-22v时，焊接接头的抗拉强度为760mpa，屈服极限为549mpa，断面收缩率55％，冲击功为62j；性能符合双相不锈钢的使用要求。
实施例3
步骤1，称取石英60g、氟化钙80g、金红石50g、氧化铝30g和铝镁粉40g混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入200g水玻璃粘结剂并混合均匀，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为650℃，烧结时间为4h，再依次进行研磨、过筛处理，过筛的目数为80目，得到混合粉b；
步骤2，称取金属铬300g、金属镍140g、钼100g、电解锰20g和铁粉180与步骤1制得的混合粉b混合，搅拌均匀后放入烘干炉中烘烤3h，烘烤温度为300℃，得到药芯粉末；
步骤3，将质量为4000g的碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，再通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽碾压闭合，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到双相不锈钢用自保护药芯焊丝。
采用实施例3的方法制得的双相不锈钢用自保护药芯焊丝，无需外加保护气体，在焊接电流为180a-200a，焊接电压为20v-22v时，焊接接头的抗拉强度为721mpa，屈服极限为584mpa，断面收缩率53％，冲击功为72j；性能符合双相不锈钢的使用要求。
实施例4
步骤1，称取石英40g、氟化钙90g、金红石60g、氧化铝40g和铝镁粉60g混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入200g水玻璃粘结剂并混合均匀，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为580℃，烧结时间为3.5h，再依次进行研磨、过筛处理，过筛的目数为80目，得到混合粉b；
步骤2，称取金属铬380g、金属镍150g、钼90g、电解锰30g和铁粉60与步骤1制得的混合粉b混合，搅拌均匀后放入烘干炉中烘烤3h，烘烤温度为280℃，得到药芯粉末；
步骤3，称取质量为3800g的碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，再通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽碾压闭合，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到双相不锈钢用自保护药芯焊丝。
采用实施例4的方法制得的双相不锈钢用自保护药芯焊丝，无需外加保护气体，在焊接电流为180a-200a，焊接电压为20v-22v时，焊接接头的抗拉强度为707mpa，屈服极限为567mpa，断面收缩率56％，冲击功为72j；性能符合双相不锈钢的使用要求。
实施例5
步骤1，称取石英40g、氟化钙90g、金红石60g、氧化铝40g和铝镁粉60g混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入200g水玻璃粘结剂并混合均匀，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为650℃，烧结时间为3.2h，再依次进行研磨、过筛处理，过筛的目数为100目，得到混合粉b；
步骤2，称取金属铬320g、金属镍130g、钼140g、电解锰20g和铁粉110与步骤1制得的混合粉b混合，搅拌均匀后放入烘干炉中烘烤3h，烘烤温度为280℃，得到药芯粉末；
步骤3，称取质量为4000g的碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，再通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽碾压闭合，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到双相不锈钢用自保护药芯焊丝。
采用实施例5的方法制得的双相不锈钢用自保护药芯焊丝，无需外加保护气体，在焊接电流为180a-200a，焊接电压为20v-22v时，焊接接头的抗拉强度为692mpa，屈服极限为554mpa，断面收缩率52％，冲击功为68j；性能符合双相不锈钢的使用要求。
实施例6
步骤1，称取石英40g、氟化钙60g、金红石50g、氧化铝30g和铝镁粉30g混合，得到混合药粉a，向混合药粉a中加入200g水玻璃粘结剂并混合均匀，之后置于加热炉中烧结，烧结温度为610℃，烧结时间为3h，再依次进行研磨、过筛处理，过筛的目数为90目，得到混合粉b；
步骤2，称取金属铬400g、金属镍120g、钼80g、电解锰40g和铁粉150与步骤1制得的混合粉b混合，搅拌均匀后放入烘干炉中烘烤3h，烘烤温度为200℃，得到药芯粉末；
步骤3，称取质量为3000g的碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽，然后向u型槽中添加经步骤2得到的药芯粉末，再通过成型机将碳钢钢带轧制成u型槽碾压闭合，得到药芯焊丝半成品；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备得到的药芯焊丝半成品拉直，盘成圆盘，密封包装，最终得到双相不锈钢用自保护药芯焊丝。
采用实施例6的方法制得的双相不锈钢用自保护药芯焊丝，无需外加保护气体，在焊接电流为180a-200a，焊接电压为20v-22v时，焊接接头的抗拉强度为712mpa，屈服极限为591mpa，断面收缩率58％，冲击功为66j；性能符合双相不锈钢的使用要求。
本发明双相不锈钢用自保护药芯焊丝，由外皮和药芯组成，外皮材料为低碳钢钢带，用于双相不锈钢，焊接时飞溅少，焊缝成型美观，利用矿物渣系产生熔渣，对焊接熔池进行保护，得到的焊缝具有高耐蚀性能和力学性能。本发明还提供了上述双相不锈钢用自保护药芯焊丝的制备方法，将石英，氟化钙，金红石，氧化铝，铝镁粉加入粘结剂混合后烧结，研磨后过筛；将其与金属铬，金属镍，钼，电解锰，铁粉混合后烘干；添加到碳钢钢带轧制成的u型槽、碾压闭合、拉拔、拉直，盘成圆盘，密封包装即可得到，制备方法简单。