本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種自保護藥芯焊絲。

背景技術(shù)：

自保護藥芯焊絲半自動焊焊接方法具有野外抗風(fēng)能力強、成型美觀、焊接缺陷少、焊接效率高和易于掌握等優(yōu)點，在長輸油氣管道焊接施工中占據(jù)重要地位。2007年開始建設(shè)的西氣東輸二線，第一次大規(guī)模應(yīng)用國產(chǎn)x80鋼級材質(zhì)，實現(xiàn)了中國高鋼級管道的大規(guī)模應(yīng)用從追趕到領(lǐng)跑的歷史性飛躍，但高鋼級管道自保護藥芯焊絲半自動焊焊縫沖擊韌性離散性大且個別沖擊吸收功偏低的問題在施工過程中逐漸顯現(xiàn)，隨著全社會對清潔能源的迫切需求油氣管道工程的日益增多，西氣東輸三線一中靖聯(lián)絡(luò)線、陜京四線、中俄東線等一批國家戰(zhàn)略重點工程的開工，該問題亟待需要解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種用于x80管線鋼的新型自保護藥芯焊絲，以在焊接過程中，除焊材化學(xué)成分過渡到焊縫中外，母材化學(xué)成分也融入到焊縫中，達到良好的匹配，改善焊縫韌性及其離散性。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種用于x80管線鋼的新型自保護藥芯焊絲，包括藥芯和外皮；

所述藥芯成分包括如下重量份數(shù)的組分，fe2o36-9份；碳酸鹽4-7份；al-mg17-20份；氟化物49-60份；稀土硅鐵9-13份；al2o34-10份；鉬鐵粉1-4份；金屬錳4-7份；金屬鉻1-3份；鎳粉8-10份。

優(yōu)選的，所述氟化物包括如下重量份數(shù)的組分，baf220-25份；caf213-16份；lif216-19份。

優(yōu)選的，所述碳酸鹽為baco3。

優(yōu)選的，所述藥芯成分包括所述藥芯成分包括如下重量份數(shù)的組分，fe2o38-9份；碳酸鹽5-7份；al-mg19-20份；baf220-23份；caf213-15份；lif216-17份；稀土硅鐵9-10份；al2o38-10份；鉬鐵粉3-4份；金屬錳6-7份；金屬鉻1-2份；鎳粉8-9份。

優(yōu)選的，所述稀土硅鐵包括如下重量份數(shù)的組分，稀土為稀土硅鐵總量的24-27％；硅為稀土硅鐵總量的≤43％；余量為fe。

優(yōu)選的，所述鎳粉純度為99％以上。

優(yōu)選的，所述藥芯填充率為19-30％。

優(yōu)選的，所述外皮采用優(yōu)質(zhì)低碳鋼，牌號ayhs1；包括如下重量百分比的成分：c≤0.03％,mn≤0.35％,si≤0.03％,p≤0.015％,s≤0.015％,余量為fe。

優(yōu)選的，所述al2o3其顆粒大小為110-120目。

下面是關(guān)于組成本發(fā)明中藥芯各組分的作用及含量范圍的說明。

經(jīng)過長期的研究與分析，創(chuàng)新性的向藥芯中添加了fe2o3，并控制重量份數(shù)為6-9份，添加fe2o3可提高熔渣的熔點和粘度及電弧穿透力，提高焊接的操控性能，實現(xiàn)全位置焊接；但是，當氧化鐵的用量過多時，會使熔渣和電弧中的氧含量增加，容易引起氧化物夾雜以及惡化焊接工藝。

al-mg，為脫氧劑和脫氮劑，起純凈焊縫，降低焊縫金屬的氧含量和氮含量，以提高焊縫的韌性，使焊縫具有低溫韌性。

其中氟化物主要是造氣、造渣和去氫，使自保護藥芯焊絲在燃燒時產(chǎn)生保護氣體；caf2具有強烈的稀渣作用，含量太低，稀渣能力不足，含量過高，容易引起飛濺，電弧穩(wěn)定性下降；所有含量控制在13-16％。baf2主要在焊接時可以支持很短的電弧，降低了電弧能量和焊絲燃燒速度，更好的控制熔池。氟化鋰中鋰元素為低電離電位的物質(zhì)，可作為穩(wěn)弧劑，改善焊縫成型。

稀土硅鐵中的稀土，通過改善組織均勻性和細化晶粒來達到提高韌性的目的。

al2o3可改善熔渣的物理性能，改善脫渣性能。

加入碳酸鋇的目的在于產(chǎn)生氣體，提高保護效果和增強電弧吹力，從而有利于提高熔深和焊縫成形，避免產(chǎn)生未熔合、夾渣等缺陷。但是含量過高時飛濺明顯，惡化操作環(huán)境。

合金中p和s為雜質(zhì)元素，在焊接金屬中過多存在下，焊接金屬的韌性和延展性一起劣化，容易誘發(fā)高溫裂紋，優(yōu)選的盡量減少s和p含量。

si和al均為脫氧元素，減少焊接金屬中的氧含量，提高焊接金屬的清潔度，但是含量過多時，會降低焊接金屬的韌性。

cr具有焊接部的疲勞強度提高的效果，但cr含量超標，焊接金屬過度硬化，會導(dǎo)致抗裂紋性和韌性的降低。

mo會抑制在多層多道焊接時經(jīng)受后續(xù)焊道帶來的再加熱時的強度降低，對韌性的劣化也具有抑制效果，但是過量時會降低焊接金屬韌性。

c的添加會提高焊接金屬的強度，但是c過量時，焊接金屬的韌性劣化，同時對高溫開裂及低溫開裂的敏感性升高。

mn為確保焊接金屬的淬透性、提高強度所需的元素。當含量過高時，會增加晶界脆化敏感性，焊接金屬的韌性劣化。

ni基本過渡到焊縫金屬中，使得不僅組織成分的韌性而且焊接金屬的韌性都提高的唯一元素，同時焊接部的疲勞強度進一步提高；但是若大量添加，則焊接金屬的抗裂紋性降低。

ni加入到焊縫組織當中，由于固溶強化的作用，使熔敷金屬的抗拉強度增大。同時，ni是奧氏體形成元素，能夠阻止焊縫在高溫中形成粗大的鐵素體，而起到細化晶粒的作用。稀土具有脫氧、固氮、細化焊縫組織、改善焊縫夾雜物的數(shù)量、大小、形狀和分布的作用，從而提高焊縫金屬的韌性，而mn、cr、mo等合金成分的優(yōu)化配比實現(xiàn)強度的提高，沖擊韌性的穩(wěn)定。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種用于x80管線鋼的新型自保護藥芯焊絲具有以下優(yōu)勢：

不僅具有良好的焊接工藝性能和全位置焊接適應(yīng)性，而且該合金成分與新型x80管線鋼的成分達到良好匹配，抗拉強度達到等強匹配，焊縫低溫沖擊韌性的離散性得到解決，管道工程質(zhì)量很大程度獲得提高。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

除有定義外，以下實施例中所用的技術(shù)術(shù)語具有與本發(fā)明創(chuàng)造所屬領(lǐng)域技術(shù)人員普遍理解的相同含義。以下實施例中所用的試驗試劑，如無特殊說明，均為常規(guī)生化試劑；所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下面將參考并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

實施例1

一種用于x80管線鋼的新型自保護藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，所述藥芯包括如下重量的組分，fe2o36kg；baco34kg；al-mg17kg；baf225kg；caf216kg；lif219kg；al2o34kg；稀土硅鐵13kg；鉬鐵粉1kg；金屬錳4kg；金屬鉻3kg；鎳粉10kg。

其中稀土3.12kg；硅5.2kg；fe為4.68kg。

所述鎳粉純度為99.7％。

所述藥芯填充率為20％。

所述al2o3其顆粒大小為110目。

所述熔敷金屬包括如下重量百分比的組分，c0.01％；si0.3％；mn1.2％；s0.015％；p0.015％；cr0.1％；ni3.5％；mo0.1％；al0.6％；余量為fe。

抗拉強度(rm):698mpa；斷裂位置：母材；沖擊韌性(試驗溫度-10℃，kv2)：(209、215、226)j。

實施例2

一種用于x80管線鋼的新型自保護藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，所述藥芯包括如下重量的組分，fe2o39kg；baco37kg；al-mg20kg；baf220kg；caf213kg；lif216kg；al2o310kg；稀土硅鐵9kg；鉬鐵粉4kg；金屬錳7kg；金屬鉻1kg；鎳粉8kg。

其中稀土2.25kg；硅3.87kg；fe為2.28kg。

所述鎳粉純度為99.8％。

所述藥芯填充率為25％。

所述al2o3其顆粒大小為120目。

所述熔敷金屬包括如下重量百分比的組分，c0.07％；si0.3％；mn1.9％；s0.015％；p0.015％；cr0.1％；ni4.1％；mo0.1％；al1.3％；余量為fe。

抗拉強度(rm):748mpa；斷裂位置：母材；沖擊韌性(試驗溫度-10℃，kv2)：(189、197、192)j。

實施例3

一種用于x80管線鋼的新型自保護藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，所述藥芯包括如下重量的組分，fe2o37.5kg；baco35.5kg；al-mg18.5kg；baf223kg；caf214.5kg；lif217kg；al2o37kg；稀土硅鐵11kg；鉬鐵粉2kg；金屬錳5kg；金屬鉻2kg；鎳粉9kg。

其中稀土2.97kg；硅4.4kg；fe為3.63kg。

所述鎳粉純度為99.9％。

所述藥芯填充率為30％。

所述al2o3其顆粒大小為115目。

所述熔敷金屬包括如下重量百分比的組分，c0.04％；si0.2％；mn1.5％；s0.01％；p0.01％；cr0.09％；ni3.8％；mo0.09％；al0.9％；余量為fe。

抗拉強度(rm):716mpa；斷裂位置：母材；沖擊韌性(試驗溫度-10℃，kv2)：(207、196、204)j。

實施例4

一種用于x80管線鋼的新型自保護藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，所述藥芯包括如下重量的組分，fe2o38kg；baco36kg；al-mg18kg；baf221kg；caf215kg；lif217kg；al2o36kg；稀土硅鐵12kg；鉬鐵粉3kg；金屬錳4kg；金屬鉻1kg；鎳粉10kg。

其中稀土3kg；硅4.8kg；fe為4.2kg。

所述鎳粉純度為99％。

所述藥芯填充率為28％。

所述al2o3其顆粒大小為118目。

所述熔敷金屬包括如下重量百分比的組分，c0.05％；si1.18％；mn1.7％；s0.013％；p0.012％；cr0.1％；ni4％；mo0.1％；al0.8％；余量為fe。

抗拉強度(rm):727mpa；斷裂位置：母材；沖擊韌性(試驗溫度-10℃，kv2)：(192、196、201)j。

實施例5

一種用于x80管線鋼的新型自保護藥芯焊絲，包括藥芯和外皮，所述藥芯包括如下重量的組分，fe2o37kg；baco35kg；al-mg20kg；baf223kg；caf214kg；lif218kg；al2o34kg；稀土硅鐵10kg；鉬鐵粉4kg；金屬錳4kg；金屬鉻3kg；鎳粉10kg。

其中稀土2.4kg；硅4.3kg；fe為6.7kg。

所述鎳粉純度為99.99％。

所述藥芯填充率為30％。

所述al2o3其顆粒大小為120目。

所述熔敷金屬包括如下重量百分比的組分，c0.03％；si0.3％；mn1.8％；s0.015％；p0.015％；cr0.1％；ni3.7％；mo0.1％；al0.7％；余量為fe。

抗拉強度(rm):710mpa；斷裂位置：母材；沖擊韌性(試驗溫度-10℃，kv2)：(199、211、202)j。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明圍之內(nèi)。