專利名稱：一種石油儲罐用垂直氣電立焊金屬芯藥芯焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料加工工程中的焊接領(lǐng)域，更具體地，涉及一種利用碳鋼鋼帶包裹多種合金粉末和少量礦物粉末制造的熔敷金屬為12MnNiVR和B610E以及國外相應(yīng)鋼種的藥芯焊絲，其主要應(yīng)用于儲罐側(cè)板，也可用于立焊船舶的外殼及各種內(nèi)部構(gòu)件、橋梁的箱式梁腹板、冶金高爐等中厚板的對接焊縫。
背景技術(shù)：
為了保證我國能源安全，國家從2003年上半年開始建立國家石油戰(zhàn)略儲備，并計劃到2015年實現(xiàn)石油儲備90天的遠期目標。實現(xiàn)該目標的前提條件是建設(shè)用于儲油的10 15萬m3 (或容積更大)的大型原油儲罐。石油儲罐中的 介質(zhì)屬于易燃危險品。因此，建造儲罐所需鋼材和焊材需經(jīng)過國家指定的權(quán)威質(zhì)檢部門認證后，方可使用。垂直氣電立焊的特點是中厚板焊接一次成型，焊接線能量很大，焊縫金屬韌性難以達標，對于母材而言，垂直氣電立焊焊接時熔合線附近區(qū)域的最高溫度超過1400°C，該區(qū)域晶粒變得非常粗大，粗晶區(qū)加寬，HAZ低溫沖擊韌性降低，強度降低。目前，我國大規(guī)模建造的儲罐為容積10萬m3，其壁板主要采用610MPa的大線能量焊接高強度鋼板。610MPa高強度大線能量鋼的配套焊材是垂直氣電立焊專用藥芯焊絲，目前完全依賴進口，主要是日本新日鐵的EG-60和神鋼的DWS-60G。曾有國內(nèi)權(quán)威單位較長時間研究過，但是結(jié)果不能滿足要求，與國外產(chǎn)品差距較大，終于放棄。針對上述情況，開發(fā)一種610MPa高強度大線能量鋼配套焊材垂直氣電立焊專用藥芯焊絲ZY-EG60。用碳鋼鋼帶包裹合金粉末和礦物粉末，使熔敷金屬達到610MPa高強度大線能量鋼的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種石油儲罐用垂直氣電立焊金屬芯藥芯焊絲，可用于焊接610MPa高強度大線能量鋼，焊接質(zhì)量好，焊縫一次成型，效率高。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種石油儲罐用垂直氣電立焊金屬芯藥芯焊絲，由藥粉和外用不銹鋼帶組成，所述藥芯占焊絲總重量的24 28%，其中藥芯各組分占藥芯的重量百分比為電解錳5 10%、硅鐵I 6. 75%、鑰粉0. 5 3%、鈦鐵2 8%、鎳粉2 8%、氟化鈉2 5%、氟化鋰0. 5 2%、氟硅酸鈉I 5%、硼鐵0. I 0. 5%、鎂粉I 5%、鐵粉65 80%。如上所述的藥芯焊絲，優(yōu)選地，所述外用不銹鋼帶為H08A碳鋼鋼帶。如上所述的藥芯焊絲，優(yōu)選地，所述藥芯焊絲與國產(chǎn)610MPa級石油儲罐高強度大線能量用鋼12MnNiVR和B610E以及國外相應(yīng)鋼種在化學(xué)成分、力學(xué)性能上達到良好匹配。如上所述的藥芯焊絲,優(yōu)選地,所述藥芯焊絲的直徑在I. 5mm I. 6mm之間。如上所述的藥芯焊絲，優(yōu)選地，所述藥芯焊絲適用于線能量不大于180KJ/cm的焊接。
如上所述的垂直氣電立焊藥芯焊絲，該焊絲采用NaF+MgO為主的渣系，渣量在2%范圍內(nèi)。焊絲采用部分粉料預(yù)處理(去除結(jié)晶水)、盡量少加入含結(jié)晶水的物質(zhì)、加入稀土等方法來降低擴散氫含量，其焊縫技術(shù)擴散氫含量低于4mL/100g。所述焊絲的焊縫金屬脆性轉(zhuǎn)變溫度遠遠低于零下40度，焊絲焊接工藝性能優(yōu)良，能適應(yīng)不規(guī)則坡口尺寸鋼板的焊接。所述藥芯焊絲的制備方法采用以下步驟I、將鋼帶軋制成U形，向U形槽中加入占本發(fā)明焊絲總重24 28%的本發(fā)明的藥粉；2、將U形槽合口，使藥粉包裹其中，通過拉絲模逐道拉拔、減徑，最后使其達到I. 6mm左右，得到最終的廣品。 本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明的藥芯焊絲焊縫成形美觀，焊接工藝性能優(yōu)良，焊接中厚板一次成形，生產(chǎn)效率高。此焊絲主要應(yīng)用于儲罐側(cè)板，也可用于立焊船舶的外殼及各種內(nèi)部構(gòu)件、橋梁的箱式梁腹板、冶金高爐等中厚板的對接焊縫的焊接。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種石油儲罐用垂直氣電立焊金屬芯藥芯焊絲，其中，該焊絲藥芯中的主要成分的作用如下Fe粉向焊縫過渡金屬，改善導(dǎo)電率。硅鐵可調(diào)整熔渣的熔點、粘度、表面張力和流動性，硅的固熔強化作用很強，因而可以有效的提高焊縫的強度，但含量超過一定范圍會使韌性下降。在冶金方面，硅是良好的脫氧劑并可防止CO氣孔，因此，焊縫中應(yīng)含有一定量的硅，但應(yīng)注意到脫氧產(chǎn)物容易形成硅酸鹽，產(chǎn)生夾渣，低熔點的硅酸鹽可能導(dǎo)致結(jié)晶裂紋，此外硅酸鹽還會增加熔渣和熔化金屬的粘度，引起較嚴重的飛濺，影響焊接質(zhì)量。鈦鐵有脫氧作用，并可以改善電弧的穩(wěn)定性，同時適量的Ti與B促使焊縫在凝固時析出針狀鐵素體，從而起到改善焊縫金屬韌性的作用，本發(fā)明中Ti是以鈦鐵的形式加入的，其用量范圍為焊絲焊芯總重量的2 8%，當Ti含量小于2或大于8時，焊縫金屬強度上升，韌性降低。電解錳主要用作脫氧劑，也有一定的滲合金作用，同時還對脫硫有利。此外錳氧化時放出大量熱量，提高熔池溫度，有利于冶金反應(yīng)。鑰粉可以有效的提高焊縫金屬的強度并通過細化晶粒而達到改善韌性的作用，加入的鑰過多可提高熱強性，并提高熱影響區(qū)的淬硬傾向，使裂紋敏感性增大。鎳粉Ni可以有效提高韌性。其用量范圍為焊絲焊芯總重量的2 8%。少于2%時作用不明顯，大于8%時不能和Mn、Si有效匹配，沖擊功反而下降，而且抗裂性差。氟化物可以提高焊絲抗氣孔能力，降低擴散氫的含量，一定程度上保證了焊縫低溫韌性。下述各實施例的藥芯焊絲，都是由藥芯拉絲機軋制出，其步驟為a.選用寬度為12 13. 5mm,厚度為0. 7 0. 9mm的碳鋼鋼帶；b.先將鋼帶軋成U形，再向U形槽中加入粒度為-80目的混合藥粉(即藥粉粉末的顆粒度均能通過80目篩)，藥粉的填充率(即藥粉重量占焊絲總重的百分比，下同)為24 28%，將U形槽合口，使藥粉包裹其中。實施例I選用12X0. 9mm (表不鋼帶的寬度為12mm,厚度為0. 9mm,下文中米用同樣的表述方式)的H08A碳鋼鋼帶，先將其軋制成U形。取6%電解錳、3%硅鐵、1%鑰粉、5%鈦鐵、5%鎳粉、氟化鈉2. 5%、氟化鋰0. 5%、氟硅酸鈉2%、0. 1%硼鐵、2%鎂粉、72. 9%鐵粉，所取各粉末的顆粒度均能通過80目篩。將所取各種粉末放入混粉機內(nèi)混合45分鐘，然后將混合粉末加入U形H08A碳鋼鋼帶槽中，填充率為24%，將U形槽合口，使其將藥粉包裹其中，然后用拉絲模逐道拉拔、減徑至I. 56mm。在無保護氣體的情況下進行焊接,焊接電流350 400A,焊接電壓38 46V，焊接速度I. 18mm/sec，焊接后測焊縫沖擊功，沖擊功數(shù)值見表I。實施例2 選用13X0. 9mm的H08A碳鋼鋼帶，先將其軋制成U形。取7%電解錳、3%硅鐵、
I.5%鑰粉、4%鈦鐵、3. 5%鎳粉、氟化鈉2. 5%、氟化鋰0. 5%、氟硅酸鈉2%、、0. 1%硼鐵、2%鎂粉、73. 9%鐵粉，所取各粉末的顆粒度均能通過80目篩。將所取各種粉末放入混粉機內(nèi)混合45分鐘，然后將混合粉末加入U形H08A碳鋼鋼帶槽中，填充率為25%，將U形槽合口，使其將藥粉包裹其中，然后用拉絲模逐道拉拔、減徑至I. 56mm。在無保護氣體的情況下進行焊接，焊接電流350 400A，焊接電壓38 46V，焊接速度I. 20mm/sec，焊接后測焊縫沖擊功，沖擊功數(shù)值見表I。實施例3選用13 X 0. 8mm的H08A碳鋼鋼帶，先將其軋制成U形。取6%電解錳、4%硅鐵、1%鑰粉、6%鈦鐵、5%鎳粉、氟化鈉2. 5%、氟化鋰0. 5%、氟硅酸鈉2%、、0. 1%硼鐵、2%鎂粉、70. 9%鐵粉，所取各粉末的顆粒度均能通過80目篩。將所取各種粉末放入混粉機內(nèi)混合45分鐘，然后將混合粉末加入U形H08A碳鋼鋼帶槽中，填充率為25%，將U形槽合口，使其將藥粉包裹其中，然后用拉絲模逐道拉拔、減徑至1.56mm。在無保護氣體的情況下進行焊接，焊接電流350 400A，焊接電壓38 46V，焊接速度I. 17mm/sec，焊接后測焊縫沖擊功，沖擊功數(shù)值見表I。實施例4選用13X0. 7mm的H08A碳鋼鋼帶，先將其軋制成U形。取8%電解錳、5%硅鐵、I. 5%鑰粉、5%鈦鐵、6%鎳粉、氟化鈉2. 5%、氟化鋰0. 5%、氟硅酸鈉2%、、0. 1%硼鐵、2%鎂粉、67. 4%鐵粉，所取各粉末的顆粒度均能通過80目篩。將所取各種粉末放入混粉機內(nèi)混合45分鐘，然后將混合粉末加入U形H08A碳鋼鋼帶槽中，填充率為26%，將U形槽合口，使其將藥粉包裹其中，然后用拉絲模逐道拉拔、減徑至I. 56mm。在無保護氣體的情況下進行焊接，焊接電流350 400A，焊接電壓38 46V，焊接速度I. 19mm/sec，焊接后測焊縫沖擊功，沖擊功數(shù)值見表I。表I實施例效果
權(quán)利要求
1.ー種石油儲罐用垂直氣電立焊金屬芯藥芯焊絲，由藥粉和外用不銹鋼帶組成，其特征在于，所述藥芯占焊絲總重量的24 28%，其中藥芯各組分占藥芯的重量百分比為電解錳5 10%、硅鐵I 6. 75%、鑰粉O. 5 3%、鈦鐵2 8%、鎳粉2 8%、氟化鈉2 5%、氟化鋰O. 5 2%、氟硅酸鈉I 5%、硼鐵O. I O. 5%、鎂粉I 5%、鐵粉65 80%。
2.如權(quán)利要求I所述的藥芯焊絲，其特征在于，所述外用不銹鋼帶為H08A碳鋼鋼帯。
3.如權(quán)利要求I或2所述的藥芯焊絲，其特征在于，所述藥芯焊絲適用于610MPa級石油儲罐用鋼12MnNiVR和B610E。
4.如權(quán)利要求I或2所述的藥芯焊絲,其特征在于,所述藥芯焊絲的直徑在I.5mm .1.6mm之間。
5.如權(quán)利要求I或2所述的藥芯焊絲，其特征在于，所述藥芯焊絲適用于線能量不大于.180KJ/cm的焊接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種石油儲罐用垂直氣電立焊金屬芯藥芯焊絲，由藥粉和外用不銹鋼帶組成，其特征在于，所述藥芯占焊絲總重量的24～28%，其中藥芯各組分占藥芯的重量百分比為電解錳5～10%、硅鐵1～6.75%、鉬粉0.5～3%、鈦鐵2～8%、鎳粉2～8%、氟化鈉2～5%、氟化鋰0.5～2%、氟硅酸鈉1～5%、硼鐵0.1～0.5%、鎂粉1～5%、鐵粉65～80%。本發(fā)明的藥芯焊絲可用于焊接610MPa高強度大線能量鋼，焊接質(zhì)量好，焊縫一次成型，效率高。
文檔編號B23K35/30GK102689106SQ20121019332
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者張孝東, 張莉, 張赫, 曾憲芳, 李楊, 符定梅, 謝晉平, 趙海靜 申請人:中冶建筑研究總院有限公司, 中冶焊接科技有限公司