低錳氣體保護(hù)藥芯焊接焊條的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】低錳氣體保護(hù)藥芯焊接焊條 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本公開(kāi)大體上涉及氣體保護(hù)藥芯（flux cored)電弧焊焊條，并且更具體地涉及具 有低錳含量的氣體保護(hù)藥芯電弧焊焊條。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 美國(guó)焊接學(xué)會(huì)規(guī)范AWS A5. 20/A5. 20M和AWS A5. 36/A5. 36M、以及其它類(lèi)似全球 性的規(guī)范、管理著對(duì)設(shè)計(jì)用于焊接碳鋼的藥芯焊條的技術(shù)要求。對(duì)于被歸類(lèi)為E7XT-1C、 E7XT-1M、E7XT-9C、E7XT-9M、E7XT-12C 和 E7XT-12M 并包括基于二氧化鈦（TiO2)的渣系的 氣體保護(hù)藥芯碳鋼焊條，AWS A5. 20/A5. 20M和AWS A5. 36/A5. 36M要求焊接金屬中的合金含 量不大于 1. 75%錳（對(duì)于 E7XT-12 類(lèi)型為 L 60% )、0· 12%碳、0· 90%硅、0· 20%鉻、0· 50% 鎳、0. 30%鉬、0. 08%釩和0. 35%銅。雖然鎳對(duì)焊接金屬韌性和延展性特性是有益的，這些 焊條類(lèi)型中的最大容許的鎳水平受到嚴(yán)格限制。因此，碳、錳、鉬和硅水平通常被調(diào)整以?xún)?yōu) 化焊接金屬特性。
[0004] 一般來(lái)說(shuō)，帶有基于二氧化鈦的渣系的常規(guī)氣體保護(hù)藥芯焊接焊條包括顯著水平 的錳，并且還可包括小濃度的硼以實(shí)現(xiàn)期望焊接金屬韌性、拉伸和延展性特性。包括基于二 氧化鈦的渣系的常規(guī)氣體保護(hù)藥芯焊接焊條的缺點(diǎn)是這些焊條包括的顯著錳水平可能并 不符合某些排放控制法規(guī)。例如，在美國(guó)環(huán)保局法規(guī)第40條第63節(jié)第XXXXXX分節(jié)（最近 已經(jīng)開(kāi)始生效）下的金屬制造有害空氣污染物（MFHAP)要求限制某些焊接焊條的錳含量基 于焊條總重量而小于1. 0重量百分比。
[0005] 本公開(kāi)的目標(biāo)在于提供一種帶有基于二氧化鈦的渣系的氣體保護(hù)藥芯焊條，所述 氣體保護(hù)藥芯焊條包括相對(duì)低的錳含量并且產(chǎn)生包括相對(duì)低的錳水平的焊接煙塵，但會(huì)產(chǎn) 生具有符合某些適用要求的機(jī)械特性的焊接沉積物（weld deposit)。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 本公開(kāi)提供了一種氣體保護(hù)藥芯焊接焊條，所述氣體保護(hù)藥芯焊接焊條包括含鐵 金屬護(hù)套和在所述護(hù)套內(nèi)的芯。以基于芯和所述護(hù)套的總重量的重量百分比計(jì)，芯和護(hù)套 總共包括：〇. 25至1. 50錳；0. 02至0. 12碳；0. 003至0. 02硼；0. 2至1. 5硅；0至0. 3鉬； 鈦、鎂和鋁中的至少一種，其中鈦、鎂和鋁的總含量為0. 2至2. 5 ;3至12二氧化鈦；至少一 種電弧穩(wěn)定劑，其中電弧穩(wěn)定劑的總含量為〇. 05至I. 0 ;不大于10的另外助焊劑系組分； 其余為鐵；以及附帶雜質(zhì)。焊接焊條包括顯著少于某些常規(guī)可商購(gòu)的氣體保護(hù)藥芯焊接焊 條的錳，然而可配置成提供類(lèi)似于包括顯著較高錳含量的常規(guī)焊條的拉伸以及其它特性。
[0008] 在考慮以下本發(fā)明的某些非限制性實(shí)施方案的詳細(xì)描述后，讀者將會(huì)了解本發(fā)明 的前述細(xì)節(jié)以及優(yōu)點(diǎn)，以及其它細(xì)節(jié)以及優(yōu)點(diǎn)。讀者也可在做出和/或使用本發(fā)明內(nèi)的實(shí) 施方案時(shí)領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的此類(lèi)另外細(xì)節(jié)以及優(yōu)點(diǎn)。
[0009] 附圖簡(jiǎn)述
[0010] 舉例來(lái)說(shuō)，現(xiàn)將參考附圖描述所公開(kāi)的裝置的具體實(shí)施方案，在附圖中：
[0011] 圖1是繪出在使用75% Ar/25% 0)2保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊期間作為1/16英 寸直徑E71T-9M藥芯焊接焊條中的錳濃度的函數(shù)的、焊接煙塵中的錳重量百分比的圖。
[0012] 圖2是繪出在使用75% Ar/25 % CO2保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊時(shí)并且在使用 1/16英寸直徑E71T-9M藥芯焊接焊條來(lái)形成沉積物時(shí)作為焊接焊條錳濃度的函數(shù)的、焊接 沉積物中的錳重量百分比的圖。
[0013] 圖3是繪出在使用75% Ar/25 % CO2保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊時(shí)并且在使用 1/16英寸直徑E71T-9M藥芯焊接焊條來(lái)形成沉積物時(shí)作為焊接焊條錳濃度的函數(shù)的、焊接 沉積物的屈服強(qiáng)度（YS)和極限抗拉強(qiáng)度（UTS)的圖。
[0014] 圖4是繪出在使用75% Ar/25 % CO2保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊時(shí)并且在使用 1/16英寸直徑E71T-9M藥芯焊接焊條來(lái)形成沉積物時(shí)作為焊接焊條錳含量的函數(shù)的、焊接 沉積物的夏比V形缺口（CVN)沖擊韌性（在-20° F下評(píng)估）的圖。
[0015] 圖5是繪出在使用75% Ar/25 % CO2保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊時(shí)并且在使用 1/16英寸直徑E71T-9M藥芯焊接焊條來(lái)形成沉積物時(shí)作為焊接焊條錳含量的函數(shù)的煙塵 產(chǎn)生率（FGR)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 在本說(shuō)明書(shū)中描述了各種焊接焊條實(shí)施方案，以提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。應(yīng)當(dāng) 理解，本說(shuō)明書(shū)中描述的各種實(shí)施方案為非限制性和非窮盡性的。因此，本發(fā)明不限于本說(shuō) 明書(shū)中公開(kāi)的各種非限制性和非窮盡性實(shí)施方案的描述。在適當(dāng)情況下，結(jié)合各種實(shí)施方 案描述的特征和特性可與其它實(shí)施方案的特征和特性組合。這樣的修改和變化意圖被包括 在本說(shuō)明書(shū)的范圍內(nèi)。因此，可將權(quán)利要求書(shū)修正成表述本說(shuō)明書(shū)中明確或固有地描述的、 或以其它方式明確或固有地受本說(shuō)明書(shū)支持的任何步驟、元件、限制、特征和/或特性。另 外，申請(qǐng)人保留修正權(quán)利要求書(shū)以果斷放棄對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的步驟、元件、限制、特征和/ 或特性（無(wú)論是否在本文中明確描述此類(lèi)特征）的權(quán)利。因此，任何此類(lèi)修正都應(yīng)遵守35 U. S. C. § 112第1段和35 U. S. C. § 132(a)的要求。在本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)并描述的各種實(shí)施 方案可包括如本文中不同地描述的元件、限制、特征和/或特性、由所述元件、限制、特征和 /或特性構(gòu)成、和/或基本由所述元件、限制、特征和/或特性構(gòu)成。
[0017] 本文中確定的任何專(zhuān)利、出版物或其它公開(kāi)材料通過(guò)引用整體并入本說(shuō)明書(shū)，除 非另外指明，但這種并入的程度僅僅限于所并入的材料不與現(xiàn)有定義、陳述、或本說(shuō)明書(shū)中 明確闡明的其它公開(kāi)材料沖突。因此，并且在必要時(shí)，如在本說(shuō)明書(shū)中明確闡明的公開(kāi)內(nèi)容 取代通過(guò)引用并入本文中的任何沖突材料。被認(rèn)為是通過(guò)引用并入本說(shuō)明書(shū)中的任何材料 或其部分若與現(xiàn)有定義、陳述、或本文中闡明的其它公開(kāi)材料沖突，則僅并入其不引起所并 入的材料和現(xiàn)有公開(kāi)材料之間沖突的材料。申請(qǐng)人保留修正本說(shuō)明書(shū)以便明確表述通過(guò)引 用并入本文中的任何主題或其部分的權(quán)利。
[0018] 語(yǔ)法冠詞"一個(gè)"、"一（a/an) "和"所述"（如果本說(shuō)明書(shū)使用的話且在用于本說(shuō) 明書(shū)中時(shí)）意圖包括"至少一個(gè)"或"一個(gè)或多個(gè)"，除非另外指明。因此，冠詞在本說(shuō)明書(shū) 中用于指代所述冠詞的語(yǔ)法對(duì)象的一個(gè)或一個(gè)以上、而非一個(gè)（即，指代"至少一個(gè)"）。舉 例來(lái)說(shuō)，"一部件"表示一個(gè)或多個(gè)部件，并且因此可能的是，在所描述的實(shí)施方案的實(shí)施方 式中構(gòu)想并可采用或使用一個(gè)以上的部件。另外，使用單數(shù)名詞包括復(fù)數(shù)形式，并且使用復(fù) 數(shù)名詞包括單數(shù)形式，除非使用的上下文另有要求。
[0019] 本文所描述的各種實(shí)施方案涉及了包括基于二氧化鈦的渣系和相對(duì)低的錳含量 的氣體保護(hù)藥芯焊接焊條。本文所描述的藥芯焊接焊條的實(shí)施方案中的相對(duì)低的錳含量產(chǎn) 生包括低于某些常規(guī)氣體保護(hù)藥芯焊接焊條的錳水平的焊接煙塵。根據(jù)本公開(kāi)的氣體保護(hù) 藥芯焊接焊條的某些非限制性實(shí)施方案的錳含量符合關(guān)于合金元素含量的美國(guó)環(huán)保局法 規(guī)第40條第63節(jié)第XXXXXX分節(jié)下的某些金屬制造有害空氣污染物（MFHAP)要求。具體 來(lái)說(shuō)，EPA第XXXXXX分節(jié)要求焊條合金含量（基于焊條總重量計(jì)）不大于I. 0重量百分比 的錳、0. 1重量百分比的鎳、0. 1重量百分比的鉻、0. 1重量百分比的鎘和0. 1重量百分比的 鉛。
[0020] 雖然已知的是錳增強(qiáng)了某些焊接金屬特性，但還考慮到了從電弧焊工藝排放的焊 接煙塵中的有害組分，如果所吸入的高于某些健康和安全組織所建立的水平的話。減少常 規(guī)氣體保護(hù)藥芯焊條中的錳含量可以減少焊接煙塵中的錳含量。例如，圖1示出在使用 75 % Ar/25 % C02保護(hù)氣體的氣體保護(hù)電弧焊期間作為1/16英寸直徑E71T-9M藥芯焊接焊 條中的焊條錳濃度的函數(shù)的、焊接煙塵中的錳重量百分比