【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊接材料领域，具体涉及一种药芯焊丝及其制备方法和应用。
技术介绍
1、大线能量焊接如气电立焊(electro-gas welding，egw)等作为一种高能量密度的焊接方式，适用于厚板和大尺寸构件的焊接，其具有操作简便、焊接速度快、质量高、节约能源以及焊接效率高等许多优点，可用于大型海洋工程装备的高效建造。然而，大线能量焊接由于热输入较大，会导致焊接接头的组织恶化，产生如魏氏体等不良组织，从而降低焊接接头的韧性，影响工件的安全性。
2、日本学者90年代提出了氧化物冶金技术，该技术通过向焊缝中添加合金元素，以控制焊缝金属中夹杂物的数量、类型、尺寸和分布状态，从而促进针状铁素体形核，细化原奥氏体晶粒，以改善焊缝金属的强韧性。
3、cn109175773a公开了一种桥梁钢q620qe配套药芯焊丝，由低碳冷轧钢带包裹药芯粉制成，药芯粉占焊丝总质量的20％～65％。药芯成分及用量按质量百分比计为：纳米氮化钛粉0.6％～1.5％，纳米氮化硼粉0.7％～1.7％，纳米氮化铬粉0.5％～0.8％，纳米石墨烯0.3％～0.5％，纳米氧化铈0.3％～0.8％，feba30si35硅钡合金0.2％～0.5％，nb粉0.2％～0.35％，ni粉2.0％～3.5％，cu粉0.2％～0.45％，mn粉2.0％～2.8％，sif4粉1.8％～3.0％，余量为fht100·25还原铁粉，且需满足纳米氮化钛、纳米氮化硼、纳米氮化铬三者的质量百分比之和≤3.2％。通过多种元素的复合强化实现了确保使用强度的前提下，缩小屈强比、有
4、综上所述，利用元素的合理配比或者纳米颗粒的添加促进针状铁素体的形核或阻碍奥氏体的生长已经有了一定的研究，并且可以提高焊缝的强度或低温韧性。但随着海工装备愈发大型化的发展趋势，大线能量焊接也向着更高的线能量发展，如egw的实际焊接能量已经可以超过600kj/cm，在如此高的焊接热输入下，高温停留时间更长，峰值温度更高，导致原奥氏体晶粒更为粗大，在普通大线能量焊接条件下有效的夹杂物质也不再稳定。因此，亟需研发一种适用于超大线能量(≥400kj/cm)焊接的药芯焊丝。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种药芯焊丝。
2、本专利技术的目的之二在于提供一种药芯焊丝的制备方法。
3、本专利技术的目的之三在于提供一种焊接方法。
4、本专利技术的目的之四在于提供上述药芯焊丝和/或上述焊接方法在焊接领域中的应用。
5、为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
6、本专利技术的第一个方面提供了一种药芯焊丝，包括外皮和药粉；所述外皮内填充药粉；所述药粉包括以下质量百分数的组分：mn 2.5-4.5％，si 1-3％，ca 0.001-0.005％，mo0.05-0.78％，v 0.005-0.15％，cu 0.02-0.80％，al 0.002-0.07％，tin 0.3-0.55％，nib2.0-4.0％，造渣剂2.4～5.7％，fe 81～91.7％。
7、优选地，所述药粉是由以下质量百分数的组分组成：mn 2.5-4.5％，si 1-3％，ca0.001-0.005％，mo 0.05-0.78％，v 0.005-0.15％，cu 0.02-0.80％，al 0.002-0.07％，tin 0.3-0.55％，nib 2.0-4.0％，造渣剂2.4～5.7％，fe为余量。
8、本专利技术通过向药芯焊丝中添加nib与tin并适当调控两者比例，在超大线能双丝气电立焊过程中nib与tin将分解为游离的[ni]、[ti]、[b]、[n]，其中ti与ni元素可与o在凝固过程中结合形成大量细小弥散的ti-ni-o氧化物，诱使针状铁素体形核，导致裂纹扩展时的路径变长，裂纹扩展阻力增加，提高焊接接头的韧性；此外，b元素将在晶界处偏聚，抑制原奥氏体晶粒长大与晶界铁素体的形成，n可与钢中al、ti等元素结合形成氮化物重新析出，从而提高焊缝金属的强度。
9、优选地，所述药粉中，氟石的质量百分数不为0％。
10、在本专利技术的药粉中，mn的质量百分数为2.5-4.5％，例如可选自2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％或上述任意两端点组成的范围中的任意点值。
11、在本专利技术的药粉中，si的质量百分数为1-3％，例如可选自1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％或上述任意两端点组成的范围中的任意点值。
12、在本专利技术的药粉中，ca的质量百分数为0.001-0.005％，例如可选自0.001％、0.002％、0.003％、0.004％、0.005％或上述任意两端点组成的范围中的任意点值。
13、在本专利技术的药粉中，mo的质量百分数为0.05-0.78％，例如可选自0.05％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％、0.6％、0.65％、0.75％、0.78％或上述任意两端点组成的范围中的任意点值。
14、在本专利技术的药粉中，v的质量百分数为0.005-0.15％，例如可选自0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、0.009％、0.01％、0.011％、0.012％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％或上述任意两端点组成的范围中的任意点值。
15、在本专利技术的药粉中，cu的质量百分数为0.02-0.80％，例如可选自0.02％、0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％或上述任意两端点组成的范围中的任意点值。
16、在本专利技术的药粉中，al的质量百分数为0.002-0.07％，例如可选自0.002％、0.005％、0.01％、0.015％、0.02％、0.025％、0.03％、0.035％、0.04％、0.045％、0.05％、0.055％、0.06％、0.065％、0.07％或上述任意两端点组成的范围中的任意点值。
17、在本专利技术的药粉中，tin的质量百分数为0.3-0.55％，例如可选本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种药芯焊丝，其特征在于：包括外皮和药粉；所述外皮内填充药粉；所述药粉包括以下质量百分数的组分：Mn 2.5-4.5％，Si 1-3％，Ca 0.001-0.005％，Mo 0.05-0.78％，V0.005-0.15％，Cu 0.02-0.80％，Al 0.002-0.07％，TiN 0.3-0.55％，NiB 2.0-4.0％，造渣剂2.4～5.7％，Fe 81～91.7％。
2.根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于：所述药粉是由以下质量百分数的组分组成：Mn 2.5-4.5％，Si 1-3％，Ca 0.001-0.005％，Mo 0.05-0.78％，V 0.005-0.15％，Cu0.02-0.80％，Al 0.002-0.07％，TiN 0.3-0.55％，NiB 2.0-4.0％，造渣剂2.4～5.7％，Fe为余量。
3.根据权利要求1或2所述的药芯焊丝，其特征在于：所述外皮的材料包括H08A合金钢；
4.根据权利要求1或2所述的药芯焊丝，其特征在于：所述药粉的质量为所述药芯焊丝质量的20～30％。
5.根据权利
6.权利要求1～5任一项所述的药芯焊丝的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.一种焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的焊接方法，其特征在于：所述双丝气电立焊的参数为：背面焊丝的焊接电流为390-510A，背面焊丝的焊接电压为36-45V，无摆动宽度，背面焊丝的焊接速度为50～70mm/min；正面焊丝的焊接电流为401-474A，正面焊丝的焊接电压为39-46V，
9.根据权利要求7所述的焊接方法，其特征在于：所述海洋工程用钢包括EH36钢、EH40钢。
10.权利要求1～5任一项所述的药芯焊丝和/或权利要求7～9任一项所述的焊接方法在焊接领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种药芯焊丝，其特征在于：包括外皮和药粉；所述外皮内填充药粉；所述药粉包括以下质量百分数的组分：mn 2.5-4.5％，si 1-3％，ca 0.001-0.005％，mo 0.05-0.78％，v0.005-0.15％，cu 0.02-0.80％，al 0.002-0.07％，tin 0.3-0.55％，nib 2.0-4.0％，造渣剂2.4～5.7％，fe 81～91.7％。
2.根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于：所述药粉是由以下质量百分数的组分组成：mn 2.5-4.5％，si 1-3％，ca 0.001-0.005％，mo 0.05-0.78％，v 0.005-0.15％，cu0.02-0.80％，al 0.002-0.07％，tin 0.3-0.55％，nib 2.0-4.0％，造渣剂2.4～5.7％，fe为余量。
3.根据权利要求1或2所述的药芯焊丝，其特征在于：所述外皮的材料包括h08a合金钢；
4.根据权利要求1或2所述的药芯焊丝，其特征在于：所述药粉的质量为所述药芯焊丝质...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹晓东，徐相宇，潘琳琳，谢旭，蔡志红，
申请(专利权)人：广东省科学院中乌焊接研究所，
类型：发明
国别省市：
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