[发明专利]一种高强度高韧性气电立焊药芯焊丝及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料制备技术，尤其是涉及一种级高强度高韧性气电立焊药芯焊丝及制备方法，其强度为600MPa级。

背景技术

目前，我国经济处于高速发展阶段，对能源的需求量增长迅速，国家对于石油储备的建设加大投入，我国石油储罐正向大型化、集群化方向发展。10万立方石油储罐的建造技术也随之提高，自动焊技术逐渐取代手工焊，被广泛应用于石油储罐焊接，尤其是气电立焊技术在10万立方石油储罐建设中的成功应用，大大提高了焊接质量和焊接效率，并降低了焊工的劳动强度。

目前，我国10万立方石油储罐使用的主体材料主要是日本进口的高强度调质钢板SPV490Q，与之配套的气电立焊焊接材料同样是日本进口，其中有新日铁公司生产的气电立焊焊丝牌号为EG-60或神户制钢公司生产的气电立焊焊丝牌号为DW-S1LG。日本焊接材料采购周期长、采购成本高，使我国大型石油储罐建设成本提高。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种高强度高韧性气电立焊药芯焊丝及制备方法，该焊丝强度达到600MPa级，配套钢板SPV490Q使用，满足10万立方石油储罐的建设需求。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种高强度高韧性气电立焊药芯焊丝，焊丝药芯由如下重量份数的原料制备而成：氟化物30-60份﹑碳酸盐10-30份、二氧化硅0-10份、二氧化钛0-10份、氧化钾0-10份、氧化钠0-10份、氧化镁0-10份、氧化钙0-10份、硅锰合金40-80份、电解锰10-40份、硅铁10-40份、铝镁合金5-10份、镁粉5-10份、钼铁10-20份、镍粉50-100份、钛铁10-40、硼铁1-5份、铁粉600-750份。

优选的，所述氟化物为氟化钙、氟化钠和氟化钡中的一种或两种以上混合物。

优选的，所述碳酸盐为碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡中的一种或两种以上混合物。

优选的，所述硅锰合金的型号为FeMn64Si23或FeMn62Si23；所述硅铁的型号为FeSi75；所述铝镁合金的铝镁比例为1：1；所述钼铁的型号为FeMo60；所述钛铁的型号为FeTi30或FeTi40；所述硼铁的型号为FeB22或FeB23。。

优选的，氟化物、碳酸盐、二氧化硅、二氧化钛、氧化钾、氧化钠、氧化镁以及氧化钙这几种物质总量占药粉总量的重量百分比为5％～15％。

气电立焊焊接工艺的焊接方向是垂直向上，电弧会始终作用在熔池上方，熔池中的熔渣量非常重要，应保持焊丝生成熔渣量与焊缝表面形成的焊渣保持平衡。焊丝生成焊渣过多，会使熔池表面焊渣越积越多，影响电弧稳定性，以及熔合不良、夹渣等缺陷；焊丝生成焊渣过少，会使焊缝表面焊渣覆盖不全，影响焊缝成形。因此，气电立焊药芯焊丝中造渣剂的具体物质选择以及造渣剂的总量对于焊接工艺和焊接性能都有很大的影响，保持熔渣生成量与排出量的平衡非常重要。

优选的，以SPCC-SD冷轧低碳钢钢带为焊丝原材料。

本发明中的配方分析：本发明提供的高强度高韧性气电立焊药芯焊丝，强度为600MPa级，主要用于10万立方石油储罐纵缝的焊接。该焊丝使用钢带为普通碳钢钢带SPCC-SD。加入各种药粉的作用如下：

氟化物为主要造渣剂，高强钢焊丝必然要加入合金元素提高强度，较多的合金元素会提高熔渣粘度，氟化物可以起到稀渣作用，有利于焊渣排除，覆盖到焊缝表面。

碳酸盐为造渣剂，主要作用改善熔渣粘度，分解生成的CO₂起到保护熔池的作用。

氧化物为造渣剂，主要作用改善熔渣粘度，稳定电弧，优化焊缝成形，改善焊缝脱渣性能。

硅锰合金、硅铁和电解锰，作为主要合金剂向熔敷金属过渡合金元素，提高金属强度，并且作为脱氧剂，起到净化熔池作用。

铝镁合金、镁粉为脱氧剂，起到净化熔池作用，并且保护了有效合金元素向熔池过渡。

钼铁、镍粉、钛铁、硼铁共同作用主要起细化晶粒和提高低温冲击性能的作用。

本发明还提供了一种制备如上所述的高强度高韧性气电立焊药芯焊丝的方法，包括如下制备步骤：

(1)、烘烤：将氟化物、碳酸盐、二氧化硅、二氧化钛、氧化钾、氧化钠、氧化镁、氧化钙在混合配粉前先在高温烘烤设备中进行烘烤；

(2)、配粉：将上述步骤(1)中处理好的药芯粉末以及其他的粉末在混粉设备内混合；

(3)、裁带：选用SPCC-SD冷轧低碳钢钢带，裁取适合尺寸，经轧机成型辊轧制成“U”型；