一种用于X90管线钢焊接的药芯焊丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于X90管线钢焊接的药芯焊丝，包括药芯和外皮，药芯按质量百分比由以下组分组成：氟化物30～55％，氧化物10～20％，碳酸盐2～5％，Al-Mg合金粉7～10％，镍粉8～15％，铬粉0.5～2.5％，钼粉3～6％，铜粉1～3％，电解金属锰10～15％，铌铁1～4％，钛铁0.5～1.5％，硅铁2～4％。本发明专利技术药芯焊丝，通过控制脱氮、氧剂的加入，再配以氟化物及碳酸盐的造渣、造气功能，达到很好的渣-气-金三位一体的自保护效果；起弧及稳弧性能良好，熔池流动性好，飞溅颗粒细小，焊后熔渣覆盖均匀，脱渣容易，焊缝成型细致美观。

【技术实现步骤摘要】
一种用于X90管线钢焊接的药芯焊丝及其制备方法
本专利技术属于金属焊接材料
，具体涉及一种用于X90管线钢焊接的药芯焊丝，本专利技术还涉及该药芯焊丝的制备方法。
技术介绍
随着石油、天然气的需求在全球范围内持续增长，提高输送效率、降低铺设管线费用成为全球经济中的重要一环，因此高等级管线钢将成为油气管线铺设的主要用钢。因此研制与之相匹配焊接材料和成套工艺技术及产品开发的问题成为重中之重。研制出焊接工艺性能好、力学性能优、施工效率高以及能满足全位置焊接施工的自保护药芯焊丝将极大解决匹配焊材的开发问题。目前X90只是小范围的应用，市场没有与它相匹配的药芯焊丝，而且大多利用埋弧焊焊接，很难进行野外作业。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于X90管线钢焊接的药芯焊丝，该药芯焊丝具有自保护效果；起弧及稳弧性能良好，飞溅颗粒细小，焊后熔渣覆盖均匀，脱渣容易，焊缝成型细致美观。本专利技术的另一个目的是提供一种用于X90管线钢焊接的药芯焊丝的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种用于X90管线钢焊接的药芯焊丝，包括药芯和外皮，药芯按质量百分比由以下组分组成：氟化物30％～55％，氧化物10％～20％，碳酸盐2％～5％，Al-Mg合金粉7％～10％，镍粉8％～15％，铬粉0.5％～2.5％，钼粉3％～6％，铜粉1％～3％，电解金属锰10％～15％，铌铁1％～4％，钛铁0.5％～1.5％，硅铁2％～4％，各组分的质量百分比之和为100％。本专利技术的特点还在于，氟化物为氟化钡和氟化锂以质量比为6：1组成的混合物。氧化物为氧化镁、三氧化二铝、氧化钛和二氧化硅的混合物。碳酸盐为碳酸钠。本专利技术所采用的另一个技术方案是，一种用于X90管线钢焊接的药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：步骤1，按照质量百分比分别称取氟化物30％～55％，氧化物10％～20％，碳酸盐2％～5％，Al-Mg合金粉7％～10％，镍粉8％～15％，铬粉0.5％～2.5％，钼粉3％～6％，铜粉1％～3％，电解金属锰10％～15％，铌铁1％～4％，钛铁0.5％～1.5％，硅铁2％～4％，各组分的质量百分比之和为100％；步骤2，将氟化物、氧化物和碳酸盐在混粉机中进行干混处理后放进喷雾式造粒机中，用水做粘结剂进行造粒，颗粒粒径控制在2～3mm；步骤3，将步骤2得到的颗粒经过烧结后破碎，筛选出粒度为60～100目的药粉；步骤4，将步骤3得到的药粉与Al-Mg合金粉、镍粉、铬粉、钼粉、铜粉、电解金属锰、铌铁、钛铁、硅铁混合均匀得到药芯粉末；步骤5，将步骤4得到的药芯粉末放在药芯焊丝生产设备加料机上，将尺寸14×0.6(mm)的普通低碳冷轧钢带放在放带机上，经过钢带清洗设备，进行碱洗、温水清洗、烘干处理后进行轧U型槽与加粉操作，控制填充率14.5～15.5％，随后通过成型机进行钢带合口，形成直径4.0mm的焊丝；步骤6，将步骤5得到的焊丝进粗拉设备，经过6道减径处理，然后在精拉生产线的放线机上，进行9级减径的精拉处理，得到直径1.2mm的焊丝。本专利技术的特点还在于，步骤1中氟化物、氧化物和碳酸盐，在称取前在250℃下烘1.5h；Al-Mg合金粉、镍粉、铬粉、钼粉、铜粉、电解金属锰、铌铁、钛铁、硅铁，在称取前在150℃下烘1.5h。步骤1中氟化物为氟化钡和氟化锂以质量比为6：1组成的混合物；氧化物为氧化镁、三氧化二铝、氧化钛和二氧化硅的混合物；碳酸盐为碳酸钠。步骤2中干混处理时间为0.5～0.8h。步骤3中烧结温度为700～750℃，时间为0.5～0.8h。本专利技术的有益效果是，1.本专利技术用于X90管线钢焊接的药芯焊丝，通过控制脱氮、氧剂(Al-Mg合金粉、锰铁)的加入，再配以氟化物及碳酸盐的造渣、造气功能，达到很好的渣-气-金三位一体的自保护效果；起弧及稳弧性能良好，熔池流动性好，飞溅颗粒细小，焊后熔渣覆盖均匀，脱渣容易，焊缝成型细致美观。2.本专利技术用于X90管线钢全位置焊接的焊丝的制备方法，药粉经预处理后，颗粒度较为均匀，矿物粉的比重得到很大提高，药粉的填充率能够很好的控制，同时，药粉的流动性较好，生产出来的焊丝药粉均匀，性能稳定。附图说明图1是使用本专利技术实施例1制备的焊丝焊接后焊缝中心的金相组织图；图2是使用本专利技术实施例2制备的焊丝焊接后焊缝中心的金相组织图；图3是使用本专利技术实施例3制备的焊丝焊接后焊缝中心的金相组织图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术用于X90管线钢焊接的药芯焊丝，包括药芯和外皮，药芯按质量百分比由以下组分组成：氟化物30％～55％，氧化物10％～20％，碳酸盐2％～5％，Al-Mg合金粉7％～10％，镍粉8％～15％，铬粉0.5％～2.5％，钼粉3％～6％，铜粉1％～3％，电解金属锰10％～15％，铌铁1％～4％，钛铁0.5％～1.5％，硅铁2％～4％，各组分的质量百分比之和为100％。氟化物为氟化钡和氟化锂以质量比为6：1组成的混合物。氧化物为氧化镁、三氧化二铝、氧化钛和二氧化硅的混合物。碳酸盐为碳酸钠。上述用于X90管线钢焊接的药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：步骤1，按照质量百分比分别称取氟化物30％～55％，氧化物10％～20％，碳酸盐2％～5％，Al-Mg合金粉7％～10％，镍粉8％～15％，铬粉0.5％～2.5％，钼粉3％～6％，铜粉1％～3％，电解金属锰10％～15％，铌铁1％～4％，钛铁0.5％～1.5％，硅铁2％～4％，各组分的质量百分比之和为100％；其中氟化物、氧化物和碳酸盐，在称取前在250℃下烘1.5h；Al-Mg合金粉、镍粉、铬粉、钼粉、铜粉、电解金属锰、铌铁、钛铁、硅铁，在称取前在150℃下烘1.5h；氟化物为氟化钡和氟化锂以质量比为6：1组成的混合物；氧化物为氧化镁、三氧化二铝、氧化钛和二氧化硅的混合物；碳酸盐为碳酸钠；步骤2，将氟化物、氧化物和碳酸盐在混粉机中进行干混处理0.5～0.8h后放进喷雾式造粒机中，用水做粘结剂进行造粒，颗粒粒径控制在2～3mm；步骤3，将步骤2得到的颗粒经过烧结温度为700～750℃，时间为0.5～0.8h，然后破碎，筛选出粒度为60～100目的药粉；步骤4，将步骤3得到的药粉与Al-Mg合金粉、镍粉、铬粉、钼粉、铜粉、电解金属锰、铌铁、钛铁、硅铁混合均匀得到药芯粉末；步骤5，将步骤4得到的药芯粉末放在药芯焊丝生产设备加料机上，将尺寸14×0.6(mm)的普通低碳冷轧钢带放在放带机上，经过钢带清洗设备，进行碱洗、温水清洗、烘干处理后进行轧U型槽与加粉操作，控制填充率14.5～15.5％，随后通过成型机进行钢带合口，形成直径4.0mm的焊丝；步骤6，将步骤5得到的焊丝进粗拉设备，经过6道减径处理，然后在精拉生产线的放线机上，进行9级减径的精拉处理，得到直径1.2mm的焊丝。本专利技术中使用大量的氟化物(30％～55％)作为造气、造渣剂，其主要成分是BaF2和LiF。Ba的化合物在焊接过程中可以支持很短的电弧，LiF作为一种氟化物，除了具有降低熔渣粘度和熔点，增加熔渣流动性的作用之外，其最主要的作用是稳定电弧。氧化物(MgO、Al2O3、TiO2、SiO2)，是自保护药芯焊丝渣系中非常重要的一种组分，对焊接工艺性能和力学性能的改善有很重要的作用。Al2O3能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于X90管线钢焊接的药芯焊丝，其特征在于，包括药芯和外皮，药芯按质量百分比由以下组分组成：氟化物30％～55％，氧化物10％～20％，碳酸盐2％～5％，Al‑Mg合金粉7％～10％，镍粉8％～15％，铬粉0.5％～2.5％，钼粉3％～6％，铜粉1％～3％，电解金属锰10％～15％，铌铁1％～4％，钛铁0.5％～1.5％，硅铁2％～4％，各组分的质量百分比之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种用于X90管线钢焊接的药芯焊丝，包括药芯和外皮，其特征在于，药芯按质量百分比由以下组分组成：氟化物30％～55％，氧化物10％～20％，碳酸盐2％～5％，Al-Mg合金粉7％～10％，镍粉8％～15％，铬粉0.5％～2.5％，钼粉3％～6％，铜粉1％～3％，电解金属锰10％～15％，铌铁1％～4％，钛铁0.5％～1.5％，硅铁2％～4％，各组分的质量百分比之和为100％；氧化物为氧化镁、三氧化二铝、氧化钛和二氧化硅的混合物。2.根据权利要求1所述的用于X90管线钢焊接的药芯焊丝，其特征在于，氟化物为氟化钡和氟化锂以质量比为6：1组成的混合物。3.根据权利要求1所述的用于X90管线钢焊接的药芯焊丝，其特征在于，碳酸盐为碳酸钠。4.一种用于X90管线钢焊接的药芯焊丝的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，按照质量百分比分别称取氟化物30％～55％，氧化物10％～20％，碳酸盐2％～5％，Al-Mg合金粉7％～10％，镍粉8％～15％，铬粉0.5％～2.5％，钼粉3％～6％，铜粉1％～3％，电解金属锰10％～15％，铌铁1％～4％，钛铁0.5％～1.5％，硅铁2％～4％，各组分的质量百分比之和为100％；步骤2，将氟化物、氧化物和碳酸盐在混粉机中进行干混处理后放进喷雾式造粒机中，用水做粘结剂进行造粒，颗粒粒径控制在2～3mm；步骤3，将步骤2得到的颗粒经过烧结后破碎，筛选出粒度为60～100目...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，任晓龙，刘明志，舒绍燕，张明，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61