1Ni9低温钢用自保护药芯焊丝及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种1祖9低温钢用自保护药芯焊丝，本发明还涉及该药芯焊丝的制备方法。
【背景技术】
[0002]lNi9钢是美国Inco公司20世纪40年代发明的一种优良的低温低碳钢，其含镍量为8.5?9.5%，亦被称为lNi9钢或9% Ni钢，此外也有人将其称为铁素体钢，以区别于奥氏体钢。实际上它是一种低碳调质钢，为马氏体型低温用钢。lNi9钢在-196°C具有优良的强韧性和焊接性，与具有优良性能的不锈钢相比，有合金含量少、价格便宜的优点；与低温用铝合金相比，有许用应力大、热膨胀率小的优点。因此lNi9钢被认为是制造低温压力容器的优良材料，目前已成为各国储罐(液化天然气)的主要材料。
[0003]药芯焊丝作为新一代的焊材，具有熔敷率高，熔敷速度快；工艺性能好，成形美观；成分容易调整，焊接适应性强等三大优点。近年来药芯焊丝逐渐成为首选焊材。
[0004]自保护药芯焊丝由于是在没有外加气体保护的条件下进行焊接的。所以药芯中要加入一定量的焊剂，主要依靠药芯焊丝自身产生的熔渣，气体对焊接熔池进行保护，同时焊剂中还需加入一定量的脱氧剂，如硅铁、锰铁、铝镁等组分除去熔池中的有害杂质氧元素。自保护药芯焊丝所用焊剂中需要含有造渣剂，造气剂，脱氧剂，三种成分，从造渣，造气，脱氧，三个层次对熔池进行保护，才能达到理想的保护效果。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种1祖9低温钢用自保护药芯焊丝，专用于1祖9低温钢焊接，施焊时不需外加保护气体，可实现自保护焊接。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种1祖9低温钢用自保护药芯焊丝的制备方法。
[0007]本发明所采用的技术方案是，lNi9低温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:Ni40% -50%, Crl % -3 %, Mn5 % -7 %,CaF215% -16%, Si025% -7%, Ti023% -5%, CaC035% -8%, Li2C034% -6%, Al-Mg 合金粉7% -9%，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100%。
[0008]本发明的特点还在于:
[0009]外皮材料为低碳钢H08A钢带。
[0010]该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为20%-25%。
[0011]该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
[0012]本发明所采用的另一个技术方案是，1Ν?9低温钢用自保护药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下:
[0013]步骤1，按质量百分比分别称取Ni40 % -50 %, Crl % -3 %, Mn5 % -7 %,CaF215% -16%, Si025% -7%, Ti023% -5%, CaC035% -8%, Li2C034% -6%, Al-Mg 合金粉7% -9%，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100% ；
[0014]步骤2，将步骤I称取的CaF2, S12, T12, CaCO3, Li2CO3, Al-Mg合金粉加入水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目之间的混合粉；
[0015]步骤3，将步骤I称得的Ni，Cr，Mn，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时；
[0016]步骤4，将低碳钢H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为25% _30%，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm-2.0mm，得到药芯焊丝；
[0017]步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
[0018]本发明的特点还在于，
[0019]步骤2中水玻璃粘结剂的添加量为粉体总重量的20%。
[0020]步骤2中烧结的温度为500-650°C，时间为3_4h。
[0021]本发明的有益效果是，
[0022]1.本发明药芯焊丝施焊时不需外加保护气体，可实现自保护焊接。
[0023]2.该药芯焊丝用于低温钢1祖9的焊接，可得到性能优异的焊接接头，有利于lNi9钢在低温环境中的使用。
[0024]3.该药芯焊丝具有很好的焊接工艺性，焊接飞溅少，焊接烟尘少。
[0025]4.发明药芯焊丝适用于自动焊接设备，具有较高的生产效率。
【具体实施方式】
[0026]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0027]本发明1祖9低温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:Ni40% -50%, Crl % -3%, Mn5% -7%, CaF215% -16%, Si025% ~?%,Ti023% -5%, CaC035% -8%, Li2C034% -6%, Al-Mg 合金粉 7% -9%，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100%。外皮材料为低碳钢H08A钢带。
[0028]该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为20% -25%。该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm0
[0029]上述1祖9低温钢用自保护药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下:
[0030]步骤1，按质量百分比分别称取Ni40 % -50 %, Crl % -3 %, Mn5 % -7 %,CaF215% -16%, Si025% -7%, Ti023% -5%, CaC035% -8%, Li2C034% -6%, Al-Mg 合金粉7% -9%，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100% ；
[0031]步骤2，将步骤I称取的CaF2, S12, T12, CaCO3, Li2CO3, Al-Mg合金粉加入药粉总质量20 %水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结温度为500-650°C，时间为3-4h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目之间的混合粉；
[0032]步骤3，将步骤I称得的Ni，Cr, Mn，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时；
[0033]步骤4，将低碳钢H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为25% _30%，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm-2.0mm，得到药芯焊丝；
[0034]步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
[0035]药芯中各组分的作用:
[0036]1、Ni具有奥氏体化作用，一定的Ni元素，可以使焊缝中出现所需的逆转奥氏体。Ni还具有细化晶粒，提高焊缝低温韧性的作用。
[0037]2、Cr，Mn可在一定程度提高焊缝的强度。
[0038]3、Si，Mn还具有脱氧的作用，可在一定程度除去好的中的氧元素，净化焊缝。
[0039]4、CaF2, S12, T12都具有造渣的作用，焊接时产生熔渣对熔池具有保护作用。CaF2, S12, T12同时还有调整熔渣粘度和碱度的作用。
[0040]5、CaCO3, 1^20)3具有造气的作用，焊接时产生二氧化碳气体，对熔池进行保护。
[0041]6、Al-Mg合金粉具有除氧的作用，焊接时易与氧气结合，从而保护了其他组分。
[0042]7、铁用来补充剩余质量，是粉芯的质量达到100%。
[0043]实施例1
[0044]步骤1，分别称取 Ni400g，Cr30g, Mn70g，CaF2160g，Si0250g，Ti0250g，CaC0380g，Li2C0340g，Al-Mg 粉 90g，Fe20g ；
[0045]步骤2，将步骤 I 称取的 CaF2, S12, T12, CaCO3, Li2CO3, Al-Mg 粉加入 200g 水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结的温度为600°C，时间为3h。碾碎后过筛，筛选粒度80-100目之间的混合粉；
[0046]步骤3，将步骤I称得的Ni，Cr, Mn，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时；
[0047]步骤4，将低碳钢H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为27%，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.6mm，得到药芯焊丝；
[0048]步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
[0049]实施例1制备的药芯焊丝采用药芯焊丝电弧焊(FCAW)，无需外加保护气体。焊接电流为180-220A，焊接电压为20-23V。焊接接头的抗拉强度为710Mpa，屈服极限为500Mpa，断面收缩率为59%，冲击功为139J。性能符合lNi9钢的使用要求。
[0050]实施例2
[0051]步骤1，分别称取 Ni420g，CrlOg, Mn60g，CaF2150g，Si0270g，Ti0250g，C