專利名稱：一種具有耐蝕性的氣體保護(hù)焊用藥芯焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種耐腐蝕焊接材料，具體是一種具有耐蝕性的氣體保護(hù)焊用藥芯焊絲。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，重油或煤等燃料中通常含較高量的硫，這些燃料在燃燒過程中產(chǎn)生的煙氣中含有硫的各種形式氧化物，它們與煙氣中的水汽結(jié)合生成亞硫酸和硫酸，當(dāng)環(huán)境溫度處于150°C以下時，煙氣中的硫酸出現(xiàn)露點，產(chǎn)生“硫酸露點腐蝕”現(xiàn)象，使燃燒和熱交換系統(tǒng)設(shè)備受到嚴(yán)重?fù)p害。與普通的大氣腐蝕現(xiàn)象不同，硫酸露點腐蝕不僅腐蝕普通用碳鋼，而且能夠腐蝕不銹鋼，對工業(yè)生產(chǎn)裝置的危害極大。因此，在電力、石化、煙草等工業(yè)領(lǐng)域，以煤或重油為主要燃料的燃燒和熱交換系統(tǒng)，如密集烘烤爐熱交換器、鍋爐低溫部位的空氣預(yù)熱器、省煤器、煙道、煙 以及脫硫裝置等設(shè)備已經(jīng)廣泛的采用了具有耐硫酸露點腐蝕特性的鋼材。 耐硫酸露點腐蝕鋼的推廣及使用，有效解決了硫酸露點腐蝕所引起的材料、設(shè)備的腐蝕問題。然而在這類鋼材使用的過程中發(fā)現(xiàn)，鋼材和焊接材料的耐腐蝕性不匹配問題十分突出。現(xiàn)有焊接材料因不具備耐硫酸露點腐蝕的性能，致使焊接接頭，尤其是焊縫處極易出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，直接影響焊接結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命。因此，開發(fā)具有良好耐硫酸露點腐蝕性的焊絲具有重要意義。實踐證明，在焊絲中加入Ni、Cr、Cu、Mo、Sb、Sn、Se、W等元素，可以明顯提高焊絲的耐腐蝕性能?，F(xiàn)有的耐腐蝕焊絲如中國專利申請?zhí)?00810047484. X公開的湖北猴王焊材有限公司提出的“高強(qiáng)度鐵道車輛用耐候鋼富氬氣體保護(hù)焊絲”專利。其成分(質(zhì)量百分比)如下C 0. 05% 0. 10%、SiO. 3% 0. 5%、Mn I. 2 % I. 45 %、S 彡 0. 015 %、P 彡 0. 015%,CuO. 2%~ 0. 35%,Cr 0. 3% 0. 7%,Ni 0. 2%~ 0. 6%，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。中國專利申請?zhí)?00310108200. 0公開的寶山鋼鐵集團(tuán)提出的“耐候氣體保護(hù)焊絲”專利。其成分(質(zhì)量百分比)如下C彡0. I %、Si彡0. 6%、Mn I. 2% I. 6 %、S^O. 030%, P ^ 0. 030%, Cu 0.1% 0.6%、Cr 0.3% 0.9%，Ni 0.2% 0.6%、Ti0. 03% 0. 06%，余量為鐵。中國專利申請?zhí)?00410013357. x公開的武漢鋼鐵集團(tuán)公司提出的“高強(qiáng)度高韌性高耐候氣保焊絲”專利，其成分(質(zhì)量百分比)如下C 0.04% 0. 12%、Si 0.4% 0. 8%,Mn 1.4% 2.0%、S 彡 0.015%、P<0.02%、Cu 0.3% 0.5%、Cr 0.2% 0.5%、Ni 0. 4% I. 0%,Ti0. 06% 0. 2%,B 0. 002% 0. 0079%,ALs ( 0. 02%余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。以上專利均為耐大氣腐蝕的實芯氣保焊絲，焊絲中加入了 Cr、Ni、Cu等元素，具有一定的耐大氣腐蝕性能。但是，這幾種焊絲對于硫酸露點腐蝕效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種耐硫酸露點腐蝕、耐大氣腐蝕、高韌性的氣體保護(hù)焊用藥芯焊絲。主要適用于具有耐硫酸露點腐蝕和耐大氣腐蝕的鋼種的氣體保護(hù)焊接?？纱_保所得熔敷金屬及焊接接頭具有良好的耐腐蝕性能，同時具有良好的綜合性能，尤其是低溫韌性較好，可達(dá)到_40°C時，沖擊功大于60J，屈服強(qiáng)度大于450MPa。本發(fā)明通過調(diào)整焊絲中的合金元素，研發(fā)出一種具有耐硫酸露點腐蝕，綜合力學(xué)性能良好的氣體保護(hù)焊用藥芯焊絲。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，高韌性耐腐蝕氣體保護(hù)焊用藥芯焊絲，采用鋼制外皮內(nèi)填充合金粉末制成。其中所述的合金粉末中的合金元素占焊絲總質(zhì)量的百分比為C:0. 03% 0. 08%、Si :0. 3% 0. 7%、Mn ;1. I % I. 5%、Cu :0. 2% 0. 5%、Cr :0. 4% 0. 8 %、Ni :0. 2 % 0. 6 %、Ti :0. 03 % 0. I %，Sb :0. 02 % 0. 10 %，S 彡 0. 015 %、P彡0. 02%，同時控制Cu/Sb元素的比例范圍為4. 0 8. 0之間。
本焊絲的成分體系特點是加入了耐腐蝕元素Sb。本發(fā)明的主要成分設(shè)計依據(jù)敘述如下C :在鋼中常以碳化物的形式存在。從腐蝕的角度看，C含量在不同的介質(zhì)中具有不同的影響。在非氧化性的酸性介質(zhì)中，C含量增大，腐蝕速度加快。同時，過高的碳含量促進(jìn)高碳馬氏體的形成，會使焊縫金屬淬硬性增加，塑性降低，增加焊縫金屬冷裂紋敏感性。為了保證焊縫具有較高的耐腐蝕性能及韌性，C含量優(yōu)選范圍在0. 03% 0. 08%之間。Mn :是主要脫氧劑，脫氧反應(yīng)產(chǎn)生的氧化物夾雜和氧硫復(fù)合夾雜可作為針狀鐵素體的形核質(zhì)點。焊縫中的Mn含量低于I. I %時，在熔滴和熔池反應(yīng)階段脫氧不充分，焊縫中氧含量過高，致使焊縫強(qiáng)度偏低。當(dāng)焊絲中Mn含量過高時，易出現(xiàn)偏析，降低焊縫金屬的韌性。本焊絲Mn元素范圍需控制在I. I % I. 5%。Si :與Mn起著聯(lián)合脫氧作用。焊絲中Si的加入量為0.3% 0.7%，此范圍是根據(jù)當(dāng)焊縫中Mn/Si ^ 3時，具有較好的脫氧效果，并考慮在氣體保護(hù)焊中兩種元素的過渡系數(shù)而確定的。Ti :與O、N元素的結(jié)合力較強(qiáng)，易形成TiO、TiO2和打化成為針狀鐵素體的形核質(zhì)點，促進(jìn)奧氏體晶內(nèi)針狀鐵素體的形成，從而細(xì)化焊縫組織，提高韌性。當(dāng)Ti含量低于0. 03%時，其細(xì)化焊縫組織，提高韌性的作用不明顯，而含量高于0. 1%時，過量的Ti元素反而會引起焊縫金屬韌性的下降。同時，Ti元素的加入還可改善焊絲的焊接工藝性。Cr :增加焊縫金屬的抗氧化作用，提高焊絲耐腐蝕性。其優(yōu)選范圍為0.5% 0.8%。當(dāng)含量超過0.8%后，焊縫金屬的低溫韌性嚴(yán)重下降。低于0.4%焊縫金屬的耐腐蝕性不能保證。Ni :可以提高焊絲低溫韌性。保證焊縫金屬在低溫時具有較高的韌性。同時增強(qiáng)焊絲的耐腐蝕性。由于Ni屬于貴重金屬，當(dāng)Ni含量較高時，提高焊絲生產(chǎn)成本。Ni的優(yōu)選范圍為0. 25% 0. 5%0Cu :提高耐腐性最有效的元素。在一定條件下，Cu元素可以促進(jìn)陽極鈍化，從而降低腐蝕速度，當(dāng)焊縫中含有足夠量的銅時，在硫酸腐蝕的過程中可以生成Cu2S保護(hù)膜，阻滯陰、陽極反應(yīng)，從而提高焊縫金屬的耐腐蝕性能，同時Cu在銹層中的富集亦可提高銹層的保護(hù)作用。當(dāng)焊絲中添加Cu為0. I % 0. 5%時，其耐腐蝕性能已有明顯提高，而當(dāng)焊絲中Cu含量超過O. 5%后，焊絲的性能將惡化。Sb :對改善耐蝕性十分有效,與Cu共同作用，可在焊縫表面形成致密的Cu2Sb薄膜，阻止硫酸的進(jìn)一步腐蝕，提高焊縫金屬的耐硫酸露點腐蝕性。當(dāng)Cu元素與Sb元素的含量比例在4. O 8. O之間時，形成的Cu2Sb薄膜情況比較理性，可大大提高焊縫金屬的耐硫酸腐蝕性。但是Sb含量較高時，可導(dǎo)致焊絲的焊接性下降，及焊縫金屬在高溫環(huán)境中的耐腐蝕性變差。S、P作為雜質(zhì)元素，應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)，當(dāng)焊絲中的P > O. 02%, S > 0.015%時，焊絲的焊接性及焊縫金屬的力學(xué)性能和耐蝕性能均會嚴(yán)重下降。本發(fā)明采用冷軋鋼帶進(jìn)行藥芯焊絲的制作，使用的合金粉末粒度為80 100目，將合金粉末混合均勻按一定的填充率在焊絲軋制到U型時添加到焊絲中，將該焊絲經(jīng)過12道次的拉拔，端面形狀依次變?yōu)閂-U-0，制作成直徑為I. 6mm的成品焊絲，焊絲拉拔道次依次為4. 6mm-4. 3mm~4. Omm-3. 6mm-3. 2mm-3. Omm-2. 8mm~2. 6mm-2. 4mm~2. 2mm~2. Omm-1 · 8mm-I. 6mm?！け景l(fā)明的氣體保護(hù)焊用藥芯焊絲生產(chǎn)過程與普通氣體保護(hù)焊用藥芯焊絲無差異。I、本發(fā)明的焊絲熔敷金屬和焊接接頭具有良好的力學(xué)性能熔敷金屬抗拉強(qiáng)度大于550MPa，_40°C沖擊韌性在60J以上。2、本發(fā)明的氣體保護(hù)焊絲具有耐大氣腐蝕和耐硫酸露點腐蝕性能的綜合性能。3、本發(fā)明焊絲焊接參數(shù)范圍調(diào)節(jié)寬，焊接工藝穩(wěn)定，焊縫成型美觀，適合全位置焊接。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做詳細(xì)說明，本發(fā)明焊絲其中所述的合金粉末中合金元素占焊絲總質(zhì)量的百分比為C:O. 03% O. 08%、Si :0. 3% O. 7%、Mn :1. I % I. 5%、Cu :0. 2% O. 5%、Cr :0. 4% O. 8 %、Ni :0· 2 % O. 6 %、Ti :0· 03 % O. I %，Sb :0· 02 % O. 10 %，S^O. 015P^O. 02%，同時控制Cu/Sb元素的比例范圍為4. O 8. O之間。采用冷軋鋼帶進(jìn)行藥芯焊絲的制作，鋼帶厚度O. 9mm,寬度10mm。所使用的合金粉末粒度為80 100目。鋼帶經(jīng)過藥芯焊絲軋機(jī)軋制后，端面形狀依次變?yōu)閂-U-O，將合金粉末混合均勻按一定的填充率在焊絲軋制到U型時添加到焊絲中，最終可成型為Φ4. 6mm的藥芯焊絲。之后將該焊絲經(jīng)過12道次的拉拔,制作成直徑為I. 6mm的成品焊絲,焊絲拉拔道次依次為4. 6mm_4. 3mm_4. Omm-3. 6mm-3. 2mm-3. Omm-2. 8mm-2. 6mm-2. 4mm-2. 2mm-2. Omm-1. 8mm-1. 6mm。本實施方案中，按不同的藥芯組份配比，表I為配比表，進(jìn)行了藥芯焊絲制作。制作焊絲的總質(zhì)量為4kg，焊絲中合金粉填充率為15%。表I藥芯組份配比表
權(quán)利要求
1.ー種具有耐蝕性的氣體保護(hù)焊用藥芯焊絲，其特征在于，其中合金粉末的化學(xué)成分及含量占焊絲總質(zhì)量的百分比為CO. 03% O. 08%、Si O. 3% 0.7%、Mn 1.1% I.5%,S ^ O. 015%,P^0. 02%,Cu 0.2% 0.5%、Cr 0.4% 0.8%、Ni 0.2% 0.6%、Ti O. 03% O. l%,SbO. 02% O. 10%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)，同時控制Cu/Sb元素的比例范圍為4. O 8. O。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有耐蝕性的氣體保護(hù)焊用藥芯焊絲，其特點是，合金粉末的化學(xué)成分及含量占焊絲總質(zhì)量的百分比為C0.03％～0.08％、Si 0.3％～0.7％、Mn 1.1％～1.5％、S≤0.015％、P≤0.02％、Cu 0.2％～0.5％、Cr 0.4％～0.8％、Ni 0.2％～0.6％、Ti 0.03％～0.1％，Sb0.02％～0.10％，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)，同時控制Cu/Sb元素的比例范圍為4.0～8.0。本發(fā)明的焊絲熔敷金屬和焊接接頭具有良好的力學(xué)性能熔敷金屬抗拉強(qiáng)度大于550MPa，-40℃沖擊韌性在60J以上。其氣體保護(hù)焊絲具有耐大氣腐蝕和耐硫酸露點腐蝕性能的綜合性能。同時其焊絲焊接參數(shù)范圍調(diào)節(jié)寬，焊接工藝穩(wěn)定，焊縫成型美觀，適合全位置焊接。
文檔編號B23K35/368GK102825401SQ20111016001
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者劉芳芳, 付魁軍, 王佳驥, 呂冬, 及玉梅, 郭曉宏 申請人:鞍鋼股份有限公司