專利名稱：一種含釩耐熱鋼焊接用氣體保護藥芯焊絲的制作方法
技術領域：
本發明屬于金屬材料焊接生產用焊絲，特別是一種含釩耐熱鋼焊接用金屬粉型氣體保護焊藥芯焊絲；該藥芯焊絲尤其適合用于12CrIMoVR類低合金容器用耐熱鋼的焊接及不清渣多層連續焊接。
背景技術：
12CrIMoVR鋼是世界各國廣泛應用的珠光體耐熱鋼，其化學成分C 0. 08-0. 15%, Mn :0. 40-0. 70%, Si :0. 15-0. 40%, Cr :0. 90-1. 20%, Mo :0. 25-0. 35%, V 0. 15-0. 30%, S ^ 0.010%, P^O. 025%，余量為鐵及不可避免的雜質；力學性能抗拉強度Rm :440-590Mpa、屈服強度ReL彡245Mpa、伸長率A彡19%,20°C kv彡!34J，是被用于高壓、超高壓、亞臨界電站鍋爐的過熱器、集箱和主蒸汽管道的主要鋼種，該鋼種焊接性能良好。常用的焊接材料有焊條、實芯焊絲，藥芯焊絲(酸性、堿性)。采用焊條(E5515-B2-V) 焊接時，焊接工藝性能和力學性能良好，但采用焊條電弧焊，無法半自動或自動焊接，每根焊條都要丟掉20 30mm的焊條頭，會造成材料的浪費且焊接效率低下；為了提高焊接效率，通常采用實心或普通藥芯焊絲焊接，其中藥芯焊絲與實心焊絲相比，在同樣的焊接規范下、藥芯焊絲的熔敷速度比實芯焊絲高20-30% ；但目前采用普通的藥芯焊絲對12CrlMoVR 類低合金容器用含釩耐熱鋼進行焊接，因此存在焊接工藝性能和理化性能較差，而且焊接過程中會產生大量熔渣，無法進行不清渣多層連續焊接，既降低了焊接效率、又增加了焊工的勞動強度及焊接成本，且焊縫的綜合性能較差等缺陷。

發明內容
本發明的目的是提供一種含釩耐熱鋼焊接用氣體保護藥芯焊絲，采用金屬粉型藥芯以有效提高含釩耐熱鋼焊接的工藝性能和理化性能，達到焊接工藝性能良好，電弧穩定、 飛濺小、焊縫成型美觀，大幅度降低焊接后的熔渣量至可進行不清渣連續多層焊接，以及有效提高焊縫的綜合性能及焊接效率，降低焊工的勞動強度及焊接成本，且通過短路過渡還可實現立向下焊接等目的。本發明藥芯焊絲的解決方案是焊絲的金屬外皮采用含C 0.01-0. Iwt Mn 0. 1-0. 4wt%, Si 0. 01-0. 03wt%, S 0. 005-0. 015wt%, P 0. 005-0. 015wt%、余量為鐵的低碳鋼薄鋼帶作為焊絲的金屬外皮；其藥芯中各成分以全部焊絲的重量百分比計、分別為中碳錳鐵 1.2-3. 0wt%、硅鐵粉 0. 20-2. Owt(Mg)粉 0. 05-0. 5wt%、金屬鉻(Cr) 粉 1. 5-2. Owt %、鉬鐵粉 0. 2-2. Owt %、釩鐵 0. I-Iwt %、電熔鎂砂 0. 05-0. 2wt %、氟化物 0. 01-0. 2wt%、鐵粉7-15wt% ；將藥芯中各成分混合均勻后、置于作為焊絲外皮的低碳鋼薄鋼帶上，卷制(包裹)成條、并拉至成所需直徑的絲。上述藥芯焊絲中藥芯的含量占全部焊絲重量的14-25wt%、藥芯的直徑為 Φ1. 0-3. 0mm。所述氟化物為氟化鈣、氟化鈉、氟鈦酸鉀及冰晶粉中的一種或幾種。而所述鐵粉為還原鐵粉或霧化鐵粉。本發明所述藥芯焊絲焊接后的熔敷金屬中擴散氫含量小于4mL/100go
本發明藥芯中各成分的主要作用如下
中碳錳鐵錳是重要的脫氧劑，同時也是焊縫金屬重要的合金劑。對焊縫金屬的強度和韌性有重要影響。錳可以降低奧氏體向鐵素體轉變溫度，促進AF(針壯鐵素體)形成； 錳含量增加可以提高焊縫的低溫沖擊韌性，但太高時則相反，此外，錳還能與硫形成MnS、降低焊縫的雜質含量。
硅鐵硅是重要的脫氧劑同時也是焊縫金屬重要的合金劑，硅可以降低焊縫金屬的含氧量，提高焊縫金屬的沖擊韌性，但太高時則相反；采用硅錳聯合脫氧其效果較好。
鎂粉鎂是強脫氧劑，對控制焊縫金屬的含氧量具有重要作用，同時還能起到穩弧的作用；但含量過高時會增加焊接煙塵、不利于焊工的健康。
金屬鉻鉻是耐熱鋼常用的合金成分，鉻在合金中可起到細化晶粒的作用，在所有金屬碳化物中、鉻的碳化物是最細小的一種，并可均勻地分布在鋼體內；在短時間的高熱條件下有阻礙晶粒長大作用，因而可降低焊縫(熔敷金屬)對過熱的敏感效應(性)。
鉬鐵鉬能顯著提高焊縫金屬強度，也有細化晶粒的作用，并可降低焊縫金屬的過熱傾向性及回火脆性，但過高會影響焊縫金屬韌性；為了控制過渡(滲入)到焊縫金屬的鉬含量、本發明采用鉬鐵作為鉬的來源。
釩釩與碳、氧有極強的親和力，與之形成相應的穩定化合物；其主要作用是細化鋼的組織和晶粒，降低鋼對過熱的敏感性；但若其含量過高、則會降低焊縫的沖擊韌性，本發明采用釩鐵作為釩的來源。
電熔鎂砂用于改善焊縫成型，增加熔渣堿度和焊縫的低溫韌性，對熔渣的透氣性有一定幫助。
氟化物氟用以降低熔敷金屬中擴散氫的含量，但氟化物含量過高，焊接時電弧不穩、飛濺變大、電弧聲音變差，本發明采用氟化鈣、氟化鈉、氟鈦酸鉀及冰晶粉中的一種或幾種。
鐵粉藥芯中加入鐵可提高焊接效率和提供少量的氧用于穩弧，為了保證高的熔敷效率、本發明主要采用還原鐵粉或霧化鐵粉。
本發明即通過上述藥芯及其成分的有機組配并與低碳鋼外皮配合從而實現其發明目的。
本發明采用金屬粉型藥芯焊絲對12CrlMoVR類低合金容器用含釩耐熱鋼進行焊接后，其熔敷金屬的抗拉強度彡550MPa、屈服強度彡470MPa、延伸率彡19%、20°C沖擊達到 70J，熔敷金屬擴散氫含量小于4mL/100g。從而提高了對含釩耐熱鋼焊接的工藝性能和理化性能；從而具有焊接工藝性能好，電弧穩定、飛濺小、焊縫成型美觀，焊接后幾乎無渣、可有效進行不清渣連續多層焊接且速度快，焊縫的綜合性能及焊接效率高，且通過短路過渡還可實現立向下焊接，焊工的勞動強度和焊接的成本低等特點。
具體實施方式
實施例1 本實施例采用(寬X厚)14*0. 9mm的鋼帶制作金屬外皮，其化學成分 C 0. 04wt%,Mn 0. 25wt%,Si 0. 015wt%,S 0. 01wt%,P 0. 01wt%、余量為鐵，以配制生產 IOOKg焊絲為例，本實施例藥芯占整個焊絲重的15wt%，藥芯中各成分為中碳錳鐵2. 4Kg、硅鐵粉1. OKg、鎂(Mg)粉0. 2Kg、金屬鉻(Cr)粉1. 5Kg、鉬鐵粉0. 9Kg、釩鐵粉0. 4Kg、電熔鎂砂0. lKg、氟化物(氟化鈣)0. Ig、加還原鐵粉8. 3Kg至藥芯配料總重15Kg ；然后將藥芯中各成分混合均勻后待用；將鋼帶置于焊絲成型機內、陸續將待用的藥芯混合料注入橫向彎制成“U”型的鋼帶凹槽內，進而卷制成條、經拉至Φ 1.2mm的絲即成。本實施例在焊接參數I = 250-260A.U = ^_30V、氣體流量20L/min、80% Ar+余量0)2，對12CrIMoVR鋼進行焊接，焊后熱處理730°C恒(保)溫Ih ；其熔敷金屬化學成分(％)
權利要求
1.一種含釩耐熱鋼焊接用氣體保護藥芯焊絲，包括金屬外皮及其藥芯，其特征在于焊絲的金屬外皮采用含C 0. 01-0. Iwt Mn 0. 1-0. 4wt Si 0. 01-0. 03wtS 0. 005-0. 015wt%, P 0.005-0. 015wt%、余量為鐵的低碳鋼薄鋼帶作為焊絲的金屬外皮；其藥芯中各成分以全部焊絲的重量百分比計、分別為中碳錳鐵1.2-3. 0wt%、硅鐵粉 0. 20-2. Owt %、鎂粉 0. 05-0. 5wt %、金屬鉻粉 1. 5-2. Owt %、鉬鐵粉 0. 2-2. Owt %、釩鐵 0. l_lwt%、電熔鎂砂0. 05-0. 2wt%、氟化物0. 01-0. 2wt%、鐵粉7_15wt% ；將藥芯中各成分混合均勻后、置于作為焊絲外皮的低碳鋼薄鋼帶上，卷制成條、并拉至成所需直徑的絲。
2.按權利要求1所述含釩耐熱鋼焊接用氣體保護藥芯焊絲，其特征在于所述藥芯焊絲中藥芯的含量占全部焊絲重量的14-25wt%、藥芯的直徑為Φ 1.0-3. 0mm。
3.按權利要求1所述含釩耐熱鋼焊接用氣體保護藥芯焊絲，其特征在于所述氟化物為氟化鈣、氟化鈉、氟鈦酸鉀及冰晶粉中的一種或幾種。
4.按權利要求1所述含釩耐熱鋼焊接用氣體保護藥芯焊絲，其特征在于所述鐵粉為還原鐵粉或霧化鐵粉。
5.按權利要求1所述含釩耐熱鋼焊接用氣體保護藥芯焊絲，其特征在于所述藥芯焊絲焊接后的熔敷金屬中擴散氫含量小于4mL/100g。
全文摘要
該發明屬于含釩耐熱鋼焊接用金屬粉型氣體保護藥芯焊絲，包括含C 0.01-0.1wt％、Mn0.1-0.4wt％、Si 0.01-0.03wt％、S 0.005-0.015wt％、P 0.005-0.015wt％、余量為鐵的低碳鋼外皮；占焊絲總重14-25％的藥芯、藥芯各成分以焊絲總重百分比計分別為中碳錳鐵1.2-3.0％、硅鐵粉0.20-2.0％、鎂粉0.05-0.5％、金屬鉻粉1.5-2.0％、鉬鐵粉0.2-2.0％、釩鐵0.1-1％、電熔鎂砂0.05-0.2％、氟化物0.01-0.2％、鐵粉7-15wt％；各成分混合均勻后、置于薄鋼帶上卷制成條、再拉成絲。該發明具焊接后熔敷金屬上幾乎無熔渣，可進行不清渣連續多層焊接，焊接速度快、效率高，焊接工藝性能好，電弧穩定、飛濺小、成型美觀，通過短路過渡可實現立向下焊接等特點。
文檔編號B23K35/365GK102489895SQ201110407768
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者任軍, 王建剛, 蔣勇 申請人:四川大西洋焊接材料股份有限公司