一種用於焊接x90管線鋼的自保護藥芯焊絲及製備方法
2023-06-25 19:33:16
一種用於焊接x90管線鋼的自保護藥芯焊絲及製備方法
【專利摘要】一種用於焊接X90管線鋼的自保護藥芯焊絲及製備方法，本發明製備的自保護藥芯焊絲不僅具有電弧穩定、電弧吹力大、熔化速度快、飛濺小、脫渣容易等優點，本發明具有焊接工藝性好，可全位置焊接，力學性能穩定，可以很好的解決油氣管道用X90級別管線鋼焊接問題，本發明獲取的焊絲不僅適用於X90管線鋼的焊接，同樣還適用於長輸管道、儲油罐、橋梁、海洋平臺、高層鋼結構建築等焊接。
【專利說明】一種用於焊接X90管線鋼的自保護藥芯焊絲及製備方法
[0001]【【技術領域】】 本發明涉及一種焊絲及製備方法，尤其涉及一種自保護藥芯焊絲及製備方法，具體涉 及一種用於焊接X90管線鋼的自保護藥芯焊絲及製備方法。
[0002] 【【背景技術】】 已知的，隨著社會經濟的快速發展，我國的石油天然氣長輸管線建設項目越來越多，其 中包括西氣東輸一線，川氣東送，西氣東輸二線和即將開工的西氣東輸三線等，在上述項目 中管線的直徑越來越大，鋼的等級越來越高，2011年6月，以X80管線鋼為主幹的西氣東 輸二線工程正式貫通送氣，工程設計年輸氣能力300億立方米，西氣東輸三線工程也與於 2012年10月16日開工，計劃2015年完工，為了滿足對天然氣日益增長的需求，天然氣管 道正在朝著長距離、高壓力、大口徑方向發展，使用的管線用鋼的強度級別也不斷提高，除 X70、X80鋼以外，X90等更高級別的管線鋼在我國油氣管線上的應用前景廣闊。
[0003] 但是由於X90管線鋼強度級別更高，對配套焊材的強韌性提出了更高的要求，那 麼如何提供一種適合焊接X90管線鋼的焊絲就成了本領域技術人員的技術訴求。
[0004] 【
【發明內容】
】 為了克服【背景技術】中存在的不足，本發明提供了一種用於焊接X90管線鋼的自保護藥 芯焊絲及製備方法，通過本發明獲取的自保護藥芯焊絲不僅具有電弧穩定、電弧吹力大、熔 化速度快、飛濺小、脫渣容易等優點，同時本發明具有焊接工藝性好，可全位置焊接，力學性 能穩定，可以很好的解決油氣管道用X90級別管線鋼焊接問題。
[0005] 為實現如上所述的發明目的，本發明採用如下所述的技術方案： 一種用於焊接X90管線鋼的自保護藥芯焊絲，包括外皮和藥芯粉，所述外皮為低碳鋼 帶，在外皮內設有藥芯粉，所述藥芯粉的成分按質量百分比包括如下成分： 氟鋇鋰LiBaF3 35?50% ; 氟化鎂MgF2 3?5% ; 氟化鈉 NaF 0?4% ; 氟化鈣CaF2 1?3% ; 鐵紅 Fe2O3 4 ?12% ; 氟化稀土 ReF 1?3% ; 金屬錳Mn 4?8% ; 鋁鎂合金Al-Mg 10?18% ; 金屬鎳Ni 6?10% ; 金屬鋯Zr 0. 5?2% ; 金屬鉻Cr (λ 5?2% ; 金屬鑰Mo 0. 1?0. 5% ; 餘量為鐵粉Fe。
[0006] 所述的用於焊接X90管線鋼的自保護藥芯焊絲，所述藥芯粉在自保護藥芯焊絲中 的填充率為18?24%。
[0007] -種用於焊接X90管線鋼的自保護藥芯焊絲的製備方法，所述製備方法具體包括 如下步驟： 一、 製備藥芯粉： 首先將適量的氟鋇鋰LiBaF3、氟化鎂MgF2、氟化鈉 NaF、氟化鈣CaF2、鐵紅Fe2O3、氟化稀 土 ReF、金屬錳Μη、鋁鎂合金Al-Mg、金屬鎳Ni、金屬鋯Zr、金屬鉻Cr、金屬鑰Mo以及鐵粉Fe 混合併攪拌均勻後獲取藥芯粉； 二、 製備外皮： 接上步，將低碳鋼帶經成型乳棍卷製成U形； 三、 製備自保護藥芯焊絲： 接上步，在線往U形外皮內添加藥芯粉後，由成型軋輥軋製成0形的半成品焊絲，然後 將半成品焊絲經細減徑拉拔成成品焊絲。
[0008] 採用如上所述的技術方案，本發明具有如下所述的優越性： 本發明所述的一種用於焊接X90管線鋼的自保護藥芯焊絲及製備方法，通過本發明獲 取的自保護藥芯焊絲不僅具有電弧穩定、電弧吹力大、熔化速度快、飛濺小、脫渣容易等優 點，本發明具有焊接工藝性好，可全位置焊接，力學性能穩定，可以很好的解決油氣管道用 X90級別管線鋼焊接問題，本發明獲取的焊絲不僅適用於X90管線鋼的焊接，同樣還適用於 長輸管道、儲油罐、橋梁、海洋平臺、高層鋼結構建築等焊接。
[0009] 【【具體實施方式】】 通過下面的實施例可以更詳細的解釋本發明，本發明並不局限於下面的實施例： 本發明所述的一種用於焊接X90管線鋼的自保護藥芯焊絲，包括外皮和藥芯粉，所述 外皮為低碳鋼帶，在外皮內設有藥芯粉，所述藥芯粉的成分按質量百分比包括如下成分： 氟鋇鋰LiBaF 3 35?50%; 氟化鎂MgF2 3?5% ; 氟化鈉 NaF 0?4% ; 氟化鈣CaF2 1?3% ; 鐵紅Fe2O3 4?12% ; 氟化稀土 ReF 1?3% ; 金屬錳Mn 4?8% ; 鋁鎂合金Al-Mg 10?18% ; 金屬鎳Ni 6?10% ; 金屬鋯Zr 0· 5?2% ; 金屬鉻Cr 0· 5?2% ; 金屬鑰Mo 0· 1?0· 5% ; 餘量為鐵粉Fe。
[0010] 其中所述藥芯粉在自保護藥芯焊絲中的填充率為18?24%。
[0011] 一種用於焊接X90管線鋼的自保護藥芯焊絲的製備方法，所述製備方法具體包括 如下步驟： 一、 製備藥芯粉： 首先將適量的氟鋇鋰LiBaF3、氟化鎂MgF2、氟化鈉 NaF、氟化鈣CaF2、鐵紅Fe2O3、氟化稀 土 ReF、金屬錳Μη、鋁鎂合金Al-Mg、金屬鎳Ni、金屬鋯Zr、金屬鉻Cr、金屬鑰Mo以及鐵粉Fe 混合併攪拌均勻後獲取藥芯粉； 二、 製備外皮： 接上步，將低碳鋼帶經成型乳棍卷製成U形； 三、 製備自保護藥芯焊絲： 接上步，在線往U形外皮內添加藥芯粉後，由成型軋輥軋製成0形的半成品焊絲，然後 將半成品焊絲經細減徑拉拔成成品焊絲。
[0012] 本發明中氟鋇鋰LiBaF3、氟化鎂MgF2、氟化鈉、氟化I丐CaF 2均屬於金屬氟化物類， 氟鋇鋰LiBaF3作為主要的造氣和造渣劑，因為氟鋇鋰LiBaF 3的熔點較低約為900°C，遠低於 氟化鋇的熔點1353°C和氟化鈣的熔點1403°C。焊接過程中在電弧熱的作用下氟鋇鋰LiBaF 3 更容易被氣化，形成保護氣囊保護熔池和熔滴，阻止空氣中的氧氮對熔池和熔滴產生侵害。 氟鋇鋰LiBaF3相比於氟化鋇或氟化鈣可以實現更短的電弧控制，更有利於全位置焊接和減 少空氣對熔池和熔滴的侵害，同時氟鋇鋰LiBaF 3在電弧熱作用下更容易電離出鋰離子，電 離出的鋰離子可以起到穩弧的作用，而氟鋇鋰LiBaF3在焊接過程中分解產生的氟化鋇也可 以起到造氣和造渣的作用。因此選用氟鋇鋰LiBaF 3作為主要的造氣和造渣劑相比於傳統 的氟化鋇或氟化鈣可以實現一舉多得的益處。
[0013] 本發明在實施過程中，當金屬氟化物的總含量少於40%時，其造氣、造渣不充分且 產生的熔渣少、容易產生氣孔；當金屬氟化物的總含量大於60%時，容易淌渣且焊縫中過渡 的合金兀素相對含量偏低，焊縫金屬的強度較低。
[0014] 其中鐵紅Fe2O3可以調節鐵水的粘度，鐵紅Fe 2O3加入量低於4份時其鐵水流動性 不足，不利於熔池的鋪展和浸潤；鐵紅Fe2O 3加入量高於12份時鐵水太稀，全位置焊接時容 易淌渣。焊接材料使用鐵紅而不使用赤鐵礦。
[0015] 其中鋁鎂合金Al-Mg主要用於脫氧，當鋁鎂合金加入量低於10份時其脫氧不足容 易產生氣孔，當鋁鎂合金加入量高於18份時其焊縫中過渡的殘留鋁含量過高，導致焊縫金 屬中容易形成粗大的鐵素體和形成氧化鋁夾雜，最終影響焊縫的力學性能，尤其是低溫衝 擊韌性。
[0016] 其中氟化稀土 ReF主要用於淨化熔池，提高焊縫金屬的低溫韌性。
[0017] 其中利用金屬鋯Zr的細晶強化作用可以提高焊縫金屬的強度和韌性，達到強韌 匹配之作用。
[0018] 其中金屬錳Mn在脫氧的同時可以提高焊縫金屬的抗拉強度和韌性，含量過低焊 縫金屬強度過低，含量過高導致焊縫金屬強度過高但韌性下降。
[0019] 其中金屬鎳在於提高焊縫金屬的低溫衝擊韌性。
[0020] 其中金屬鉻作用在於提高焊縫金屬的強度。
[0021] 其中金屬鑰的在於提高焊縫金屬的強度和韌性。
[0022] 本發明製備藥芯粉的實施如下： 實施例1 : 選用氟鋇鋰50%，氟化鎂5%，氟化鈣3%，鐵紅Fe2O3 4%，氟化稀土 3%，金屬錳7%，鋁鎂合 金18%，金屬鎳6%，金屬鋯0. 5%，金屬鉻2%，金屬鑰0. 1%，餘量鐵粉製備藥芯粉，填充率控制 在18?24%，焊絲直徑能達2. 0_。
[0023] 實施例2 : 選用氟鋇鋰35%，氟化鎂3%，氟化鈉1%，氟化鈣1%，鐵紅Fe2O3 6%，氟化稀土 1%，金屬錳 8%，鋁鎂合金16%，金屬鎳10%，金屬鋯1. 0%，金屬鉻0. 5%，金屬鑰0. 5%，餘量鐵粉製備藥芯 粉，填充率控制在18?24%，焊絲直徑能達2. 0mm。
[0024] 實施例3 : 選用氟鋇鋰49%，氟化鎂5%，氟化鈉4%，氟化鈣2%，鐵紅Fe2O3 12%，氟化稀土 2%，金屬錳 4%，鋁鎂合金10%，金屬鎳8%，金屬鋯2%，金屬鉻1%，金屬鑰0. 3%，餘量鐵粉製備藥芯粉，填充 率控制在18?24%，焊絲直徑能達2. 0mm。
[0025] 其中填充率=【單位長度內所含所述藥芯粉的重量】/【單位長度內自保護藥芯焊 絲的總重】，自保護藥芯焊絲=【所述藥芯粉+外皮】，填充率是一個範圍值，在該範圍值內均 符合本發明的要求。
[0026] 按常規方式將上述實施例中各物質混合攪拌均勻既得所述藥芯粉，然後將低碳鋼 帶經成型軋輥卷製成U形，在線往U形外皮內添加藥芯粉後，由成型軋輥軋製成0形的半成 品焊絲，然後將半成品焊絲經細減徑拉拔成成品焊絲，自保護藥芯焊絲的最小直徑能達到 2. Omm0
[0027] 對低碳鋼帶的性能要求見下表。
【權利要求】
1. 一種用於焊接X90管線鋼的自保護藥芯焊絲，包括外皮和藥芯粉，其特徵是：所述 外皮為低碳鋼帶，在外皮內設有藥芯粉，所述藥芯粉的成分按質量百分比包括如下成分： 氟鋇鋰LiBaF3 35?50% ; 氟化鎂MgF2 3?5% ; 氟化鈉 NaF 0?4% ; 氟化鈣CaF2 1?3% ; 鐵紅 Fe203 4 ?12% ; 氟化稀土 ReF 1?3% ; 金屬錳Μη 4?8% ; 鋁鎂合金Al-Mg 10?18% ; 金屬鎳Ni 6?10% ; 金屬鋯Zr 0. 5?2% ; 金屬鉻Cr (λ 5?2% ; 金屬鑰Mo 0. 1?0. 5% ; 餘量為鐵粉Fe。
2. 根據權利要求1所述的用於焊接X90管線鋼的自保護藥芯焊絲，其特徵是：所述藥 芯粉在自保護藥芯焊絲中的填充率為18?24%。
3. 利用權利要求1?2任一權利要求所述的一種用於焊接X90管線鋼的自保護藥芯焊 絲的一種用於焊接X90管線鋼的自保護藥芯焊絲的製備方法，其特徵是：所述製備方法具 體包括如下步驟： 一、 製備藥芯粉： 首先將適量的氟鋇鋰LiBaF3、氟化鎂MgF2、氟化鈉 NaF、氟化鈣CaF2、鐵紅Fe203、氟化稀 土 ReF、金屬錳Μη、鋁鎂合金Al-Mg、金屬鎳Ni、金屬鋯Zr、金屬鉻Cr、金屬鑰Mo以及鐵粉Fe 混合併攪拌均勻後獲取藥芯粉； 二、 製備外皮： 接上步，將低碳鋼帶經成型乳棍卷製成U形； 三、 製備自保護藥芯焊絲： 接上步，在線往U形外皮內添加藥芯粉後，由成型軋輥軋製成0形的半成品焊絲，然後 將半成品焊絲經細減徑拉拔成成品焊絲。
【文檔編號】B23K35/40GK104259684SQ201410363688
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】郭純, 朱官朋, 孔紅雨 申請人:洛陽雙瑞特種合金材料有限公司