本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種自保護(hù)藥芯焊絲。

背景技術(shù)：

自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊焊接方法具有野外抗風(fēng)能力強(qiáng)、成型美觀、焊接缺陷少、焊接效率高和易于掌握等優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)輸油氣管道焊接施工中占據(jù)重要地位。2007年開始建設(shè)的西氣東輸二線，第一次大規(guī)模應(yīng)用國(guó)產(chǎn)x80鋼級(jí)材質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)高鋼級(jí)管道的大規(guī)模應(yīng)用從追趕到領(lǐng)跑的歷史性飛躍，但高鋼級(jí)管道自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊焊縫沖擊韌性離散性大且個(gè)別沖擊吸收功偏低的問題在施工過(guò)程中逐漸顯現(xiàn)，隨著全社會(huì)對(duì)清潔能源的迫切需求油氣管道工程的日益增多，西氣東輸三線一中靖聯(lián)絡(luò)線、陜京四線、中俄東線等一批國(guó)家戰(zhàn)略重點(diǎn)工程的開工，該問題亟待需要解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種用于x80管線鋼的新型自保護(hù)藥芯焊絲，以在焊接過(guò)程中，除焊材化學(xué)成分過(guò)渡到焊縫中外，母材化學(xué)成分也融入到焊縫中，達(dá)到良好的匹配，改善焊縫韌性及其離散性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種用于x80管線鋼的新型自保護(hù)藥芯焊絲，包括藥芯和外皮；

所述藥芯成分包括如下重量份數(shù)的組分，fe2o36-9份；碳酸鹽4-7份；al-mg17-20份；氟化物49-60份；稀土硅鐵9-13份；al2o34-10份；鉬鐵粉1-4份；金屬錳4-7份；金屬鉻1-3份；鎳粉8-10份。

優(yōu)選的，所述氟化物包括如下重量份數(shù)的組分，baf220-25份；caf213-16份；lif216-19份。

優(yōu)選的，所述碳酸鹽為baco3。

優(yōu)選的，所述藥芯成分包括所述藥芯成分包括如下重量份數(shù)的組分，fe2o38-9份；碳酸鹽5-7份；al-mg19-20份；baf220-23份；caf213-15份；lif216-17份；稀土硅鐵9-10份；al2o38-10份；鉬鐵粉3-4份；金屬錳6-7份；金屬鉻1-2份；鎳粉8-9份。

優(yōu)選的，所述稀土硅鐵包括如下重量份數(shù)的組分，稀土為稀土硅鐵總量的24-27％；硅為稀土硅鐵總量的≤43％；余量為fe。

優(yōu)選的，所述鎳粉純度為99％以上。

優(yōu)選的，所述藥芯填充率為19-30％。

優(yōu)選的，所述外皮采用優(yōu)質(zhì)低碳鋼，牌號(hào)ayhs1；包括如下重量百分比的成分：c≤0.03％,mn≤0.35％,si≤0.03％,p≤0.015％,s≤0.015％,余量為fe。

優(yōu)選的，所述al2o3其顆粒大小為110-120目。

下面是關(guān)于組成本發(fā)明中藥芯各組分的作用及含量范圍的說(shuō)明。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究與分析，創(chuàng)新性的向藥芯中添加了fe2o3，并控制重量份數(shù)為6-9份，添加fe2o3可提高熔渣的熔點(diǎn)和粘度及電弧穿透力，提高焊接的操控性能，實(shí)現(xiàn)全位置焊接；但是，當(dāng)氧化鐵的用量過(guò)多時(shí)，會(huì)使熔渣和電弧中的氧含量增加，容易引起氧化物夾雜以及惡化焊接工藝。

al-mg，為脫氧劑和脫氮?jiǎng)?，起純凈焊縫，降低焊縫金屬的氧含量和氮含量，以提高焊縫的韌性，使焊縫具有低溫韌性。

其中氟化物主要是造氣、造渣和去氫，使自保護(hù)藥芯焊絲在燃燒時(shí)產(chǎn)生保護(hù)氣體；caf2具有強(qiáng)烈的稀渣作用，含量太低，稀渣能力不足，含量過(guò)高，容易引起飛濺，電弧穩(wěn)定性下降；所有含量控制在13-16％。baf2主要在焊接時(shí)可以支持很短的電弧，降低了電弧能量和焊絲燃燒速度，更好的控制熔池。氟化鋰中鋰元素為低電離電位的物質(zhì)，可作為穩(wěn)弧劑，改善焊縫成型。

稀土硅鐵中的稀土，通過(guò)改善組織均勻性和細(xì)化晶粒來(lái)達(dá)到提高韌性的目的。

al2o3可改善熔渣的物理性能，改善脫渣性能。

加入碳酸鋇的目的在于產(chǎn)生氣體，提高保護(hù)效果和增強(qiáng)電弧吹力，從而有利于提高熔深和焊縫成形，避免產(chǎn)生未熔合、夾渣等缺陷。但是含量過(guò)高時(shí)飛濺明顯，惡化操作環(huán)境。

合金中p和s為雜質(zhì)元素，在焊接金屬中過(guò)多存在下，焊接金屬的韌性和延展性一起劣化，容易誘發(fā)高溫裂紋，優(yōu)選的盡量減少s和p含量。

si和al均為脫氧元素，減少焊接金屬中的氧含量，提高焊接金屬的清潔度，但是含量過(guò)多時(shí)，會(huì)降低焊接金屬的韌性。

cr具有焊接部的疲勞強(qiáng)度提高的效果，但cr含量超標(biāo)，焊接金屬過(guò)度硬化，會(huì)導(dǎo)致抗裂紋性和韌性的降低。

mo會(huì)抑制在多層多道焊接時(shí)經(jīng)受后續(xù)焊道帶來(lái)的再加熱時(shí)的強(qiáng)度降低，對(duì)韌性的劣化也具有抑制效果，但是過(guò)量時(shí)會(huì)降低焊接金屬韌性。

c的添加會(huì)提高焊接金屬的強(qiáng)度，但是c過(guò)量時(shí)，焊接金屬的韌性劣化，同時(shí)對(duì)高溫開裂及低溫開裂的敏感性升高。

mn為確保焊接金屬的淬透性、提高強(qiáng)度所需的元素。當(dāng)含量過(guò)高時(shí)，會(huì)增加晶界脆化敏感性，焊接金屬的韌性劣化。

ni基本過(guò)渡到焊縫金屬中，使得不僅組織成分的韌性而且焊接金屬的韌性都提高的唯一元素，同時(shí)焊接部的疲勞強(qiáng)度進(jìn)一步提高；但是若大量添加，則焊接金屬的抗裂紋性降低。

ni加入到焊縫組織當(dāng)中，由于固溶強(qiáng)化的作用，使熔敷金屬的抗拉強(qiáng)度增大。同時(shí)，ni是奧氏體形成元素，能夠阻止焊縫在高溫中形成粗大的鐵素體，而起到細(xì)化晶粒的作用。稀土具有脫氧、固氮、細(xì)化焊縫組織、改善焊縫夾雜物的數(shù)量、大小、形狀和分布的作用，從而提高焊縫金屬的韌性，而mn、cr、mo等合金成分的優(yōu)化配比實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的提高，沖擊韌性的穩(wěn)定。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種用于x80管線鋼的新型自保護(hù)藥芯焊絲具有以下優(yōu)勢(shì)：

不僅具有良好的焊接工藝性能和全位置焊接適應(yīng)性，而且該合金成分與新型x80管線鋼的成分達(dá)到良好匹配，抗拉強(qiáng)度達(dá)到等強(qiáng)匹配，焊縫低溫沖擊韌性的離散性得到解決，管道工程質(zhì)量很大程度獲得提高。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

除有定義外，以下實(shí)施例中所用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明創(chuàng)造所屬領(lǐng)域技術(shù)人員普遍理解的相同含義。以下實(shí)施例中所用的試驗(yàn)試劑，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)生化試劑；所述實(shí)驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。

下面將參考并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

實(shí)施例1

一種用于x80管線鋼的新型自保護(hù)藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，所述藥芯包括如下重量的組分，fe2o36kg；baco34kg；al-mg17kg；baf225kg；caf216kg；lif219kg；al2o34kg；稀土硅鐵13kg；鉬鐵粉1kg；金屬錳4kg；金屬鉻3kg；鎳粉10kg。

其中稀土3.12kg；硅5.2kg；fe為4.68kg。

所述鎳粉純度為99.7％。

所述藥芯填充率為20％。

所述al2o3其顆粒大小為110目。

所述熔敷金屬包括如下重量百分比的組分，c0.01％；si0.3％；mn1.2％；s0.015％；p0.015％；cr0.1％；ni3.5％；mo0.1％；al0.6％；余量為fe。

抗拉強(qiáng)度(rm):698mpa；斷裂位置：母材；沖擊韌性(試驗(yàn)溫度-10℃，kv2)：(209、215、226)j。

實(shí)施例2

一種用于x80管線鋼的新型自保護(hù)藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，所述藥芯包括如下重量的組分，fe2o39kg；baco37kg；al-mg20kg；baf220kg；caf213kg；lif216kg；al2o310kg；稀土硅鐵9kg；鉬鐵粉4kg；金屬錳7kg；金屬鉻1kg；鎳粉8kg。

其中稀土2.25kg；硅3.87kg；fe為2.28kg。

所述鎳粉純度為99.8％。

所述藥芯填充率為25％。

所述al2o3其顆粒大小為120目。

所述熔敷金屬包括如下重量百分比的組分，c0.07％；si0.3％；mn1.9％；s0.015％；p0.015％；cr0.1％；ni4.1％；mo0.1％；al1.3％；余量為fe。

抗拉強(qiáng)度(rm):748mpa；斷裂位置：母材；沖擊韌性(試驗(yàn)溫度-10℃，kv2)：(189、197、192)j。

實(shí)施例3

一種用于x80管線鋼的新型自保護(hù)藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，所述藥芯包括如下重量的組分，fe2o37.5kg；baco35.5kg；al-mg18.5kg；baf223kg；caf214.5kg；lif217kg；al2o37kg；稀土硅鐵11kg；鉬鐵粉2kg；金屬錳5kg；金屬鉻2kg；鎳粉9kg。

其中稀土2.97kg；硅4.4kg；fe為3.63kg。

所述鎳粉純度為99.9％。

所述藥芯填充率為30％。

所述al2o3其顆粒大小為115目。

所述熔敷金屬包括如下重量百分比的組分，c0.04％；si0.2％；mn1.5％；s0.01％；p0.01％；cr0.09％；ni3.8％；mo0.09％；al0.9％；余量為fe。

抗拉強(qiáng)度(rm):716mpa；斷裂位置：母材；沖擊韌性(試驗(yàn)溫度-10℃，kv2)：(207、196、204)j。

實(shí)施例4

一種用于x80管線鋼的新型自保護(hù)藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，所述藥芯包括如下重量的組分，fe2o38kg；baco36kg；al-mg18kg；baf221kg；caf215kg；lif217kg；al2o36kg；稀土硅鐵12kg；鉬鐵粉3kg；金屬錳4kg；金屬鉻1kg；鎳粉10kg。

其中稀土3kg；硅4.8kg；fe為4.2kg。

所述鎳粉純度為99％。

所述藥芯填充率為28％。

所述al2o3其顆粒大小為118目。

所述熔敷金屬包括如下重量百分比的組分，c0.05％；si1.18％；mn1.7％；s0.013％；p0.012％；cr0.1％；ni4％；mo0.1％；al0.8％；余量為fe。

抗拉強(qiáng)度(rm):727mpa；斷裂位置：母材；沖擊韌性(試驗(yàn)溫度-10℃，kv2)：(192、196、201)j。

實(shí)施例5

一種用于x80管線鋼的新型自保護(hù)藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，所述藥芯包括如下重量的組分，fe2o37kg；baco35kg；al-mg20kg；baf223kg；caf214kg；lif218kg；al2o34kg；稀土硅鐵10kg；鉬鐵粉4kg；金屬錳4kg；金屬鉻3kg；鎳粉10kg。

其中稀土2.4kg；硅4.3kg；fe為6.7kg。

所述鎳粉純度為99.99％。

所述藥芯填充率為30％。

所述al2o3其顆粒大小為120目。

所述熔敷金屬包括如下重量百分比的組分，c0.03％；si0.3％；mn1.8％；s0.015％；p0.015％；cr0.1％；ni3.7％；mo0.1％；al0.7％；余量為fe。

抗拉強(qiáng)度(rm):710mpa；斷裂位置：母材；沖擊韌性(試驗(yàn)溫度-10℃，kv2)：(199、211、202)j。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明圍之內(nèi)。