[发明专利]高铬镍全奥氏体不锈钢气保护焊接用药芯焊丝

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，涉及一种高铬镍全奥氏体不锈钢气保护焊接用药芯焊丝。

背景技术

传统不锈钢（如304不锈钢）的显微组织由奥氏体和少量铁素体组成，少量铁素体的存在提高奥氏体不锈钢的抗裂性能。但对于在高温或在严酷腐蚀条件下使用的不锈钢而言，铁素体的存在反而会损伤不锈钢的高温性能和耐腐蚀性能。因此，对于高温或严酷腐蚀条件工况条件，需要使用全奥氏体不锈钢，即由单一奥氏体组织构成的不锈钢。

最为典型的全奥氏体不锈钢为Cr25Ni20合金系310不锈钢，铬含量为24.0～26.0％，镍含量为19.0～22.0％，是高铬镍的奥氏体不锈钢。目前，高铬镍全奥氏体不锈钢主要用焊条焊接，焊条是断续焊接，且不锈钢具有较大的电阻率，容易尾部发红要求焊条单根长度短，因此采用焊条焊接时会导致因焊条头产生更大的浪费，特别是对于高铬镍含量的焊条，其合金元素的浪费更为严重。

相对于焊条焊接而言，焊丝是连续焊接。但由于实心焊丝的成分受限于钢铁企业盘条种类，且其焊接工艺性能较差，难以满足高要求、高品质的不锈钢焊接。因此，开发适用于高铬镍全奥氏体不锈钢焊接的气保护药芯焊丝具有显著的经济效益，目前尚未有与之相关的专利或文献报道。

本发明提供一种高铬镍全奥氏体不锈钢气保护焊接用药芯焊丝，克服了焊丝配方开发和生产制造的技术难点，焊丝具有良好的焊接工艺性能和力学性能，适用于高铬镍全奥氏体不锈钢的全位置气保护焊接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高铬镍全奥氏体不锈钢气保护焊接用的药芯焊丝，该焊丝具有良好的焊接工艺性能，适用于高铬镍全奥氏体不锈钢的全位置气保护焊接。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高铬镍全奥氏体不锈钢焊接用药芯焊丝，由药粉和外用不锈钢带组成，其中，所述药芯占焊丝总重量的28.0～30.0%，其中药芯各组分占药芯的重量百分比为：金属铬粉：25.0～28.0％，金属镍粉：29.0～32.0％，电解金属锰：4.0～5.0％，高碳铬铁：2.0～4.0％，金红石：18.0～20.0％，石英：1.0～2.0％，锆英砂：1.0～2.0％，长石：1.0～3.0％，萤石：0.5～1.0％，碳酸钡：0.5～1.5％，碳酸钙：0.5～1.5％，其余为铁粉。

如上所述的药芯焊丝，优选地，所述外用不锈钢带为奥氏体不锈钢带309。

如上所述的药芯焊丝，优选地，所述外用不锈钢带和药粉各组分的硫含量均不高于0.010％，磷含量均不高于0.025％。

如上所述的药芯焊丝，优选地，所述药粉中碳酸钡与碳酸钙的含量总和不超过2.5％。

如上所述的药芯焊丝，优选地，所述药芯焊丝的熔敷金属的含碳量不低于0.08％。

如上所述的药芯焊丝，优选地，所述药芯焊丝的直径为1.2mm。

如上所述的药芯焊丝，其制备方法步骤如下：

（1）按照所述药芯组成配置好药芯粉末，将309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28.0～30.0％的药芯粉末；

（2）将U形槽合口后，依次进行轧制成型、连续拉拔减径处理，得到焊丝；

（3）对焊丝表面进行机械清理，得到所述高铬镍全奥氏体不锈钢气保护焊接用药芯焊丝的最终产品。

本发明的有益效果为：

对于生产制造高铬镍的不锈钢药芯焊丝而言，若采用常用的304不锈钢带为焊丝外用钢带，要保证焊丝的成分达到AWS标准或者国标要求的成分（如铬含量25.0～28.0％，镍含量20.0～22.5％），需要将焊丝的加粉系数（即焊丝药粉占焊丝重量的百分比）提高至40％以上，同时则需增加外用钢带宽度、降低钢带厚度。当加粉系数高于40％时，生产气保护焊接用药芯焊丝（焊丝直径为1.2mm）的轧制、拉拔、减径等工艺难度极大，不能实现生产。本发明采用更高铬镍含量的309不锈钢带为焊丝外用钢带，增加钢带对焊缝熔敷金属的合金元素过渡量，将焊丝加粉系数降至30％以下，达到生产许可范围，以保证焊丝的加工性能。

对高铬镍全奥氏体不锈钢气保护药芯焊丝材料而言，其铬镍当量比约为1.2（小于1.5），显微组织中不含有铁素体，缺乏阻止热裂纹产生和扩展的第二相，故此类焊丝的抗热性能很差，即使采用小热输入焊接，杂质聚集形成的晶间液膜仍易形成热裂纹，热裂倾向非常显著。