一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝制造技术

本发明专利技术公开了一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝，属于焊接材料技术领域，该焊丝是由外皮和药芯粉组成，所述药芯粉包括如下按质量百分比计的组分：镍粉8%‑12%、钼铁0.5%‑1.5%、金属锰12%‑20%、稀土硅铁3%‑7%、钛铁1%‑2%、硼铁1%‑3%、氟硅酸钾0.5%‑1%、石墨0.5%‑1%，余量为铁粉及不可避免的杂质。该可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝焊接的低合金高强钢热处理后具有低扩散氢含量，力学性能稳定，强度合适，‑50℃时的冲击功达到110J以上，且使用该无缝埋弧药芯焊丝焊接后及热处理后的焊缝金属均具备良好的强韧性能，因此适用于需焊后热处理的低合金高强钢的焊接。

A Seamless Submerged Arc Flux Cored Wire for Postweld Heat Treatment

【技术实现步骤摘要】
一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝
本专利技术涉及焊接材料
，尤其涉及一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝。
技术介绍
埋弧焊因其较高的焊接效率和良好的焊接质量而广泛应用于压力容器、海洋平台和重型机械等领域。在埋弧焊接材料方面，无缝埋弧药芯焊丝与实心焊丝相比具有以下优点：(1)电弧稳定、铺展性好，不易出现未熔合、夹渣等缺陷，特别适合中厚板及大厚板的焊接；(2)成分易调，综合力学性能尤其是低温韧性优良；(3)焊丝不吸潮，扩散氢低，方便储存。海洋平台是在海洋上进行作业的特殊场所，其主要是采用低合金高强钢焊接而成的。由于海洋工程结构服役环境恶劣，所用的钢板板厚一般较厚，焊接时拘束应力大，冷裂纹敏感性较大，因此对焊接材料的要求较高，需要拥有良好的低温韧性和良好的抗裂性。且在一些特殊条件下，如海洋油气管线制造中，热煨弯管须经过高温回火处理以释放焊接残余应力，这对所用焊材提出了更进一步的苛刻要求，即所用焊材在焊后进行热处理工艺后仍须有良好的强韧性，而无缝埋弧药芯焊丝因其成分易调、焊接工艺优良、扩散氢低的特点在海洋工程焊接领域独具优势。现有技术中已有的一些无缝埋弧药芯焊丝，虽然能够用于海洋工程焊接，但是却在焊接后的热处理过程中低温韧性恶化严重，如采用本公司研发的两种无缝埋弧药芯焊丝(申请号为201610653026.5的一种适用于海洋工程的无缝埋弧焊药芯焊丝，申请号为201610653022.7的适用于海洋工程的超低氢无缝埋弧药芯焊丝)熔敷金属经(580-620)℃×2.5h热处理后，冲击韧性恶化严重，不满足相关标准要求，无法应用于焊后热处理工况。因此，开发一种符合要求的且能够进行焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝十分重要。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝，使用该焊丝焊接后及热处理后的焊缝金属均具备良好的强韧性能，该焊丝适用于需焊后热处理的低合金高强钢的焊接。为实现上述目的，本专利技术提供了一种可热处理无缝埋弧药芯焊丝，其由外皮和药芯粉组成，所述药芯粉包括如下按质量百分比计的组分：镍粉8％-12％、钼铁0.5％-1.5％、金属锰12％-20％、稀土硅铁3％-7％、钛铁1％-2％、硼铁1％-3％、氟硅酸钾0.5％-1％、石墨0.5％-1％，余量为铁粉及不可避免的杂质。优选地，所述石墨为泥状石墨，所述金属锰为电解金属锰，所述铁粉为雾化铁粉。优选地，所述药芯粉质量占焊丝质量的9％-15％。优选地，所述钛铁的化学成分以质量百分比计为：Ti27％-32％，C≤0.1％，S≤0.03％，P≤0.03％，Al6％-7％，Si3％-4.5％；所述稀土硅铁的化学成分以质量百分比计为：RE30％-33％，Ce/RE≥46，Si≤40％，Ca≤5.0％，Ti≤1.0％，Al≤0.1％；所述铁粉的化学成分以质量百分比计为：Fe≥99％，C≤0.03％，S≤0.03％，P≤0.03％，Al≤0.03％。优选地，所述外皮采用低碳钢带，其所含元素的质量百分比为：C≤0.05％，Si≤0.02％，Mn≤0.3％，S≤0.01％，P≤0.01％，Al≤0.02％，余量为Fe。优选地，其制备方法为先将外皮经轧制机组压制成U型，采用在线同步添加药芯粉，添加药芯粉后的外皮在成形辊轧制下合口呈O型断面的药芯焊丝毛坯，采用高频焊接在合口处进行焊接，使有缝管成为无缝管，再经退火、减径和镀铜，制备出直径为3.2-5.0mm的无缝埋弧药芯焊丝。低合金高强钢采用普通的无缝埋弧药芯焊丝焊接，在焊后热处理时，因碳化物析出和晶粒长大而使冲击韧性恶化严重。为解决现有技术的不足，本专利技术从以下两个方面进行控制：一是合理调整焊丝成分，提高配方中有益元素的含量，二是控制焊缝金属的微量杂质元素，通过控制关键原材料的含量来实现。本专利技术药芯粉中各组分的作用是：药芯粉中加入镍粉的主要目的是提高焊缝金属的低温韧性，其次是提高抗拉强度。镍作为合金元素具有合金强化、韧化基体的作用。药芯粉中加入钼铁的主要作用是提高焊缝金属的抗拉强度。药芯粉中加入金属锰的主要目的是脱氧，同时提高焊缝金属的抗拉强度。加入量过低时脱氧不足容易产生气孔，但金属锰含量过高时将显著降低焊缝的塑性和韧性。因此，金属锰的加入量控制在12％-20％。药芯粉中加入稀土硅铁的主要目的在于脱氧。Si与Mn联合脱氧，使大部分脱氧产物进入熔渣。同时稀土元素使焊缝金属中的残留夹杂物尺寸细化，达到夹杂物改性的目的，促进组织细化，其中元素Ce的细化效果最佳。药芯粉中加入钛铁的主要目的在于脱氧，其次在于改善夹杂物的化学成分，含Ti的夹杂物易形核针状铁素体，提高低温韧性。但是Ti、Al为碳、氮化物形成元素，在热处理过程中有析出行为，破坏晶界完成性，造成冲击韧性的恶化，因而需限制钛铁含量，以在1％-2％范围内为佳。适量的B与焊缝中的Ti联合作用，可达到韧化焊缝金属的效果。药芯粉中加入氟硅酸钾的主要目的在于稳定电弧，同时降低焊缝金属的扩散氢。药芯粉中加入石墨的主要目的是稳定电弧，优选泥状石墨的原因是泥状石墨具有较好的吸附性，能够吸附在其他粉状原料上而混合均匀。有益效果：如上所述，本专利技术的一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝，具有以下有益效果：1：本专利技术制备的无缝埋弧药芯焊丝焊接工艺性良好，可适用于焊后热处理工况，与氟碱型烧结焊剂SR-SJ613配合，经热处理后，抗拉强度大于440MPa，延伸率明显提高，-50℃时的冲击功达到110J以上。2：本专利技术制备的无缝埋弧药芯焊丝抗吸潮性强，有利于降低焊缝金属的扩散氢含量。具体实施方式下面将结合具体实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝，其由外皮和药芯粉组成，所述药芯粉包括如下按质量百分比计的组分：镍粉8％-12％、钼铁0.5％-1.5％、电解金属锰12％-20％、稀土硅铁3％-7％、钛铁1％-2％、硼铁1％-3％、氟硅酸钾0.5％-1％、泥状石墨0.5％-1％，余量为雾化铁粉及不可避免的杂质。该无缝埋弧药芯焊丝的制备方法为先将外皮经轧制机组压制成U型，采用在线同步添加药芯粉，添加药芯粉后的外皮经成型辊轧制下合口呈O型断面的药芯焊丝毛坯，采用高频焊接在合口处进行焊接，使有缝管成为无缝管，再经退火、减径和镀铜，制备出直径为3.2-5.0mm的无缝埋弧药芯焊丝。所述药芯粉质量占焊丝质量的9％-15％。下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料，除非另作说明，都使用常规市售产品。在本专利技术的说明书以及下述实施例中，如没有特别说明，“％”都表示质量百分比。实施例1一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝，其药芯粉包括如下按质量百分比计的组分：镍粉12％、钼铁1.0％、金属锰18％、稀土硅铁7％、钛铁2％、硼铁2％、氟硅酸钾1％、石墨1％，余量为铁粉及不可避免的杂质。一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝，包括上述药芯粉和外皮，其中外皮采用低碳钢带，无缝埋弧药芯焊丝的制备方法为：先将外皮经轧制机组压制成U型，采用在线同步添加药芯粉，添加药芯粉后的外皮在成形辊轧制下合口呈O型断面的药芯焊丝毛坯，采用高频焊接在合口处进行焊接，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝，其由外皮和药芯粉组成，其特征在于，所述药芯粉包括如下按质量百分比计的组分：镍粉8%‑12%、钼铁0.5%‑1.5%、金属锰12%‑20%、稀土硅铁3%‑7%、钛铁1%‑2%、硼铁1%‑3%、氟硅酸钾0.5%‑1%、石墨0.5%‑1%，余量为铁粉及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝，其由外皮和药芯粉组成，其特征在于，所述药芯粉包括如下按质量百分比计的组分：镍粉8%-12%、钼铁0.5%-1.5%、金属锰12%-20%、稀土硅铁3%-7%、钛铁1%-2%、硼铁1%-3%、氟硅酸钾0.5%-1%、石墨0.5%-1%，余量为铁粉及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝，其特征在于，所述石墨为泥状石墨，所述金属锰为电解金属锰，所述铁粉为雾化铁粉。3.根据权利要求1所述的一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝，其特征在于，所述药芯粉的质量占焊丝质量的9%-15%。4.根据权利要求1所述的一种可焊后热处理的无缝埋弧药芯焊丝，其特征在于：所述钛铁的化学成分以质量百分比计为：Ti27%-32%，C≤0.1%，S≤0.03%，P≤0.03%，Al6%-7%，Si3%-4.5%；所述稀土硅铁的化学成分以...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱官朋，徐飞，
申请(专利权)人：洛阳双瑞特种合金材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41