本發(fā)明涉及焊接材料技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種適用于全位置焊接的460mpa級無縫藥芯焊絲及制造方法。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，海洋工程裝備、船舶建造和橋梁用鋼板強(qiáng)度級別逐漸增大，特別是海洋工程裝備和船舶長年浸泡在大海中，因此對鋼板和焊縫的強(qiáng)度、耐腐蝕性、沖擊韌性和抗裂性要求越來越高。

460mpa級鋼板具有良好的力學(xué)性能和焊接性能，廣泛應(yīng)用于海洋平臺裝備、船舶建造和橋梁，但與其相配套的焊材因技術(shù)要求比較高，尤其低溫沖擊韌性的穩(wěn)定性和抗裂性難以保證，因此該強(qiáng)度級別藥芯焊絲主要依靠進(jìn)口，但國外焊材價格較高，且供貨無法保證，造成海洋平臺、船舶建造和橋梁工期延誤。

相比有縫藥芯焊絲，無縫藥芯焊絲因在制造過程中采用在線填粉，填充率穩(wěn)定，無空管串粉現(xiàn)象，從而保持藥粉的均勻性以獲得穩(wěn)定的低溫沖擊韌性；在線焊合的方法可有效避免空氣中水蒸氣進(jìn)入到藥粉，拉絲減徑過程中因需經(jīng)過退火處理，退火過程中藥粉里的氫原子會從焊絲中溢出，因此無縫藥芯焊絲能有效降低擴(kuò)散氫的含量，擴(kuò)散氫維持在3.5ml/100g以下的水平，擴(kuò)散氫的降低帶來焊縫的抗裂性增強(qiáng)。

因此，針對目前海洋工程、船舶建造和橋梁用460mpa級藥芯焊絲的現(xiàn)狀，開發(fā)出性能穩(wěn)定的無縫藥芯焊絲迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種適用于全位置焊接的460mpa級無縫藥芯焊絲及制造方法，適用于海洋工程、艦船制造和橋梁等技術(shù)領(lǐng)域。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種適用于全位置焊接的460mpa級無縫藥芯焊絲，所述焊絲包括sphc鋼帶外皮和填充藥粉，填充藥粉成分及含量占藥芯總重量的百分比如下：金紅石：32-42%，石英：2-3%，氟化鈉：1.5-2.5%，鋯英砂：2-3%，長石：3-5%，錳硅合金：14-16%，電解錳：3-5%，低碳錳鐵：3-5%，鋁鎂合金：2-3%，硼鐵：0.3-0.5%，鎳粉：4-6%，余量為鐵粉，藥粉填充率為14-16%。

所述焊絲直徑為1.2mm-1.6mm。

所述sphc鋼帶外皮的性能要求保證值為顯微硬度不大于188hv，抗拉強(qiáng)度不大于340mpa，伸長率不小于44%。

一種如上所述的適用于全位置焊接的460mpa級無縫藥芯焊絲的制造方法，采用在線填粉并焊合的方法制造成無縫藥芯焊絲，利用軋輥和拉絲模具減徑到ф1.2mm-ф1.6mm，減徑過程中進(jìn)行消除應(yīng)力退火。

所述的退火條件為700℃保溫3h。

本發(fā)明藥粉各組分的設(shè)計(jì)原則如下：金紅石是主要的造渣劑、穩(wěn)弧劑，改善焊縫成形，減少飛濺，全位置焊接不可缺少；當(dāng)藥芯中的金紅石量太低，難以體現(xiàn)上述特征，金紅石量太高，會造成焊縫中氧含量的增加，低溫沖擊韌性下降，渣層太厚，影響氣體溢出，造成表面壓坑的存在。金紅石占藥芯總重量的百分比為32-42%時效果最佳；

石英可以調(diào)整液態(tài)熔渣的黏度和流動性，改善焊絲的工藝性。同時在高溫到低溫的過程中sio2會經(jīng)歷相變過程，并且在相變的同時還伴有體積變化，有利于渣殼剝離，石英含量過高或過低都不利于脫渣。石英加入量為2%-3%時效果最佳；

氟化鈉中氟離子能固化氫離子，達(dá)到去氫的目的，鈉離子對穩(wěn)定電弧效果明顯，其加入量太低會造成去氫能力不足，加入量過高會造成焊接飛濺增大。氟化鈉含量維持在1.5-2.5%效果最佳；

鋯英砂的目的在于改善焊縫脫渣，鋯英砂主要成分為zro2及sio2。其中zro2具有負(fù)的線膨脹系數(shù)，在冷卻過程中體積變化，對渣殼順利剝離有正面作用，并且zro2可以調(diào)節(jié)渣池粘度，改善焊縫成型，保證焊縫的工藝性。鋯英砂的加入量為2-3%較為合適。

長石的主要組成為na2o、k2o、sio2、al2o3，其中na2o和k2o可以提高電弧穩(wěn)定性，sio2和al2o3可以改善熔渣和鐵水粘度。當(dāng)藥粉中長石含量較低時難以體現(xiàn)上述特征，含量較高時會造成焊縫含氧量增加，降低焊縫金屬的低溫沖擊韌性。長石占藥芯總重量的百分比為3-5%時效果最佳。

錳硅合金是主要的脫氧劑和合金過渡元素，用于降低焊縫金屬中氧含量，其含量太低脫氧效果不明顯，含量太高會造成焊縫金屬過渡的mn、si量增加，造成強(qiáng)度較高，低溫沖擊韌性降低。錳硅合金含量為14-16%較為合適。

電解錳是主要的脫氧劑，用于降低焊縫金屬中氧含量，mn含量太高會造成焊縫強(qiáng)度增加，低溫沖擊韌性降低。因此，其含量為3-5%時最佳。

低碳錳鐵中含有c，c不僅可以脫氧，而且增加電弧穩(wěn)定性。低碳錳鐵加入量過高會造成焊縫強(qiáng)度升高，低溫沖擊韌性降低。低碳錳鐵占藥芯總重量的百分比為3-5%最佳。

鋁鎂合金中的al和mg是先期脫氧的主要元素，同時可以改善焊接工藝性。al和氧反應(yīng)生成物部分進(jìn)入焊縫形成夾雜，部分進(jìn)入到熔渣提高粘度，mg和氧反應(yīng)生成的氧化物主要進(jìn)入到熔渣中，其含量太低造成脫氧不足，含量太高會造成焊縫塑韌性降低。鋁鎂合金含量2-3%較為合適。

硼鐵中的b可作為原子狀態(tài)偏聚于晶界，這些聚集在晶界的b原子降低晶界能，抑制先共析鐵素體的形核和生長，促進(jìn)針狀鐵素體的形成，改善焊縫韌性，但是焊縫金屬中ti/b比10：1較為合適。硼鐵的加入量為0.3-0.5%最佳。

鎳粉對提高低溫沖擊韌性有利，但ni含量過高會增大熱裂敏感性。鎳粉占藥芯總重量的百分比為4-6%最佳。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的適用于全位置焊接的460mpa級無縫藥芯焊絲，在co2氣體保護(hù)作用下，焊接電弧穩(wěn)定，具有良好的全位置焊接工藝性，可進(jìn)行平焊、立向上、橫焊和仰焊，焊縫成形美觀；

本發(fā)明提供的適用于全位置焊接的460mpa級無縫藥芯焊絲，氧含量維持在500-650ppm之間，拉伸結(jié)果滿足要求，-40℃低溫沖擊韌性>100j；

本發(fā)明提供的適用于全位置焊接的460mpa級無縫藥芯焊絲，其擴(kuò)散氫含量經(jīng)氣相色譜法測定<3.5ml/100g；耐海水腐蝕性能優(yōu)良、強(qiáng)度高且具有良好的抗裂性。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。

實(shí)施例1：藥芯粉中金紅石：34%，石英：2%，氟化鈉：1.5%，鋯英砂：2.5%，長石：4%，錳硅合金：14%，電解錳：3%，低碳錳鐵：4%，鋁鎂合金：2%，硼鐵：0.5%，鎳粉：4%，余量為鐵粉，藥粉填充率15%，焊絲直徑ф1.2mm。

實(shí)施例2：藥芯粉中金紅石：36%，石英：2.5%，氟化鈉：2%，鋯英砂：2.5%，長石：4%，錳硅合金：14%，電解錳：4%，低碳錳鐵：4%，鋁鎂合金：2.5%，硼鐵：0.5%，鎳粉：5%，余量為鐵粉，藥粉填充率15%，焊絲直徑ф1.4mm。

實(shí)施例3：藥芯粉中金紅石：40%，石英：2.5%，氟化鈉：2%，鋯英砂：3%，長石：5%，錳硅合金：16%，電解錳：5%，低碳錳鐵：3%，鋁鎂合金：3%，硼鐵：0.5%，鎳粉：5%，余量為鐵粉，藥粉填充率16%，焊絲直徑ф1.6mm。

本發(fā)明一種適用于全位置焊接的460mpa級無縫藥芯焊絲：外皮選用sphc鋼帶，性能見表1所示。焊絲熔敷金屬化學(xué)成分和力學(xué)性能見表2和表3。熔敷金屬擴(kuò)散氫含量見表4。

表1對sphc鋼帶性能要求

表2焊絲熔敷金屬化學(xué)成分

表3焊絲熔敷金屬力學(xué)性能

表4熔敷金屬擴(kuò)散氫含量（氣相色譜法）