[发明专利]奥氏体不锈钢焊接用药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明属于材料加工工程的焊接领域，特别地，涉及一种奥氏体不锈钢焊接用的超低碳细直径药芯焊丝。

背景技术

细直径（直径不超过1.2mm）药芯焊丝焊接奥氏体不锈钢具有效率高、成本低、自动化程度高的特点，是今后不锈钢锈钢焊接技术的发展方向。

在不锈钢焊接中，焊接接头的耐腐蚀性是关注的重点之一，其中晶间腐蚀裂纹最为常见。碳是影响不锈钢焊接接头耐晶间腐蚀性能的重要元素，特别是当不锈钢中不含有钛、铌等稳定化元素时，焊缝含碳量的增加会显著降低焊接接头的耐晶间腐蚀性能。对于18-8奥氏体不锈钢（如最为常见的304不锈钢），经过敏化温度区间（450~850°C）时，会在晶界沉淀析出(Cr, Fe)₂₃C₆碳化物，使晶界边界层的含铬量低于12％，导致晶界贫铬，产生晶间腐蚀。为了防止焊接接头晶间腐蚀，降低焊接接头的含碳量是控制途径之一。

不锈钢焊接要求焊接材料具有良好的焊接工艺性能，即具有电弧稳定性高，焊接飞溅少，脱渣性好等优点。对不锈钢药芯焊丝而言，增加药粉中碱金属或碱金属氧化物的含量，降低电离势，是改善焊接工艺性能，尤其是提高电弧稳定性、降低焊接飞溅的重要途径。碱金属氧化物一般通过碳酸盐或长石引入焊丝药粉中，但碳酸盐的分解、长石中的酸性氧化物SiO₂反而会对焊丝的工艺性能造成影响。因此如何选择含碱金属氧化物的稳弧剂是本发明解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于奥氏体不锈钢焊接用的超低碳细直径药芯焊丝，该焊丝具有良好的焊接工艺性能，适用于奥氏体不锈钢的全位置焊接，特别是奥氏体不锈钢薄板的焊接。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种奥氏体不锈钢焊接用药芯焊丝，它由药芯和外用钢带组成，所述外用钢带为含碳量小于0.025％（重量）的奥氏体不锈钢带，并且所述药芯的含碳量不高于0.04％（重量）；

所述药芯占焊丝总重量的18.0~24.0％，其中药芯各组分占药芯重量的百分比为：金属铬粉：18.5~25.0％，金属镍粉：8.0~10.0％，电解金属锰：2.0~5.0％，铝镁合金粉：1.0~3.0％，金红石：28.0~35.0％，石英：3.0~5.0％，锆英砂：2.0~5.0％，长石：2.0~5.0％，冰晶石：1.0~2.0％，稳弧剂：2.0~5.0％，余量为铁粉；

所述稳弧剂由K₂O、Na₂O和TiO₂组成，它们的重量比依次为6.0~8.0：8.0~10.0：68.0~70.0，且该稳弧剂含水量不高于400ppm。

如上所述的奥氏体不锈钢焊接用药芯焊丝，其中所述外用钢带优选为含碳量小于0.025%（重量）的304L不锈钢带。

如上所述的奥氏体不锈钢焊接用药芯焊丝，其中所述焊丝的直径优选在0.9mm~1.2mm之间。

一种用于添加在奥氏体不锈钢焊接用药芯焊丝中的稳弧剂，它由K₂O、Na₂O和TiO₂组成，它们的重量比依次为6.0~8.0：8.0~10.0：68.0~70.0，且该稳弧剂含水量不高于400ppm。

上述奥氏体不锈钢焊接用药芯焊丝的制备方法，步骤如下：

（1）按照所述药芯的配方配置好药芯粉末，将含碳量小于0.025％（重量）的奥氏体不锈钢带轧成U形，向U形槽内加入占本焊丝总重量18~24％的药芯粉末；

（2）将U形槽合口后，依次进行轧制成型、光亮退火、拉拔减径处理，得到焊丝；

（3）对焊丝表面进行机械清理，得到所述奥氏体不锈钢焊接用药芯焊丝的最终产品。

本发明的有益效果为：

不锈钢药芯焊丝从两个方面入手降低焊接接头的含碳量，方法一是降低药芯焊丝原材料中的含碳量；方法二是通过优化药芯焊丝配方，适当增加焊丝熔渣渣系的氧化性，用冶金方法降低焊接接头的含碳量，其中方法一是主要途径。本发明中涉及的不锈钢药芯焊丝所使用的外用钢带为超低碳不锈钢，即其含碳量小于0.025％，而药粉的含碳量也不高于0.04％。