專利名稱：一種改善埋弧焊焊縫金屬韌性的工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及埋弧焊制造技術，具體的說是一種改善埋弧焊焊縫金屬韌性的工藝。
背景技術：
目前鋼材的冶煉和制造技術的發展取得長足的進步，使得鋼材的純凈度達到很高的水平，尤其是控軋控冷技術的使用，通過形變強化使鋼材的強度和韌性水平遠遠高于焊縫金屬。相比之下，焊縫金屬的純凈度和韌性則很難與之匹配。所以有必要通過采取一些工藝措施提高焊縫金屬的純凈度，提高焊縫金屬的韌性，盡可能的提高焊縫金屬的韌性與純凈度。
一般來講，埋弧焊焊縫金屬中的N有兩種形式存在，即化合態的N和固溶N，惡化焊縫金屬韌性的主要是固溶N，而且埋弧焊焊縫金屬中的N大部分以固溶形式存在。埋弧焊過程中的N主要有以下幾種進入焊縫金屬的方式，一方面是由焊接材料進入焊縫的，比如焊劑和焊絲；另外母材中的N通過稀釋也可以進入焊縫金屬；還有就是通過焊接過程中空氣中的N進入焊縫金屬。由于現代冶煉水平的進步，焊絲和母材中的N含量已經很低，所以由此而帶入焊縫金屬中的N含量應該不多，因為焊縫金屬中的N含量是焊絲或母材中N含量的10～100倍，而由焊劑進入焊縫的N含量至今沒有做過研究，所以不太清楚。但是可以知道的是，焊接過程中焊接電弧雖然受熔化焊劑的保護，由空氣進入電弧而使焊縫金屬受到N的污染是不可避免的，所以使得焊縫金屬的N含量遠高于母材中的N含量。
固溶形式存在的N處于基體金屬的間隙位置使基體金屬的原子產生畸變，或者N偏聚于位錯附近，形成柯氏氣團使位錯難以移動，從而使金屬脆化，降低了材料的韌性。目前，雖然采取微合金化措施減少焊縫金屬中的固溶N含量，但是不能降低焊縫金屬中的總的N含量。
發明內容
本發明的目的是提供一種降低埋弧焊焊縫金屬中總的N含量的改善埋弧焊焊縫金屬韌性的工藝。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是通過在埋弧焊過程中采用氬氣保護來降低埋弧焊焊縫中的總的N含量來提高焊縫金屬的韌性；所述氬氣保護為在沿焊接方向、電弧的前方施加氬氣保護；所述氬氣保護為在電弧的四周施加氬氣保護；所述氬氣保護的氬氣流量為5～15ml/min；在所述埋弧焊焊接過程中所使用焊劑為燒結焊劑。
本發明具有如下優點1.能有效降低埋弧焊焊縫金屬中總的N含量。采用本發明，通過采用氬氣保護降低埋弧焊焊縫金屬中總的N含量，其降低最高可達55ppm，從而改善焊縫金屬低溫韌性，使焊縫金屬的韌性提高近30～50％。
2.采用本發明方法簡單、易行，可方便地適用于埋弧焊焊接過程中。
圖1為本發明一個實施例沿焊接方向、在電弧的前方施加氬氣保護的氬氣保護示意圖。
圖2為本發明另一個實施例在電弧的四周施加氬氣保護的氬氣保護示意圖。
具體實施例方式
下面結合實施例詳述本發明。
實施例1在埋弧焊焊接過程中采用氬氣保護，通過降低焊縫金屬總的N含量來改善焊縫金屬的韌性，具體為所述氬氣保護方式為沿焊接方向、在電弧的前方施加氬氣，進行氬氣保護，如圖1所示，其中1為導電嘴，2為焊絲，3為施加氬氣的導管；所述氬氣保護的氬氣流量分別為7.5、11、14ml/min，在所述埋弧焊焊接過程中采用寶鋼產的一種X60管線鋼，使用的焊劑為燒結焊劑SJ102，選用埋弧焊焊絲E1，其埋弧焊焊絲E1熔敷金屬的化學成分見表1，焊接所得熔敷金屬總的N含量如表2所示。
表1 E1焊絲熔敷金屬的化學成分(質量分數，％)
表2 氬氣流量對熔敷金屬O、N含量的影響氬氣流量/ml/min [O]/％(mm) [O]/％(mm)00.0300.0117.5 0.0410.007311 0.0390.006414 0.0400.0056
由表2的數據可知采用氬氣保護工藝，隨著氬氣流量的增加，熔敷金屬中總的N含量降低。而O含量基本保持不變，這主要是因為熔敷金屬中的O來自焊接材料，而氬氣保護主要降低了由空氣進入熔敷金屬總的N含量，采用本發明工藝使熔敷金屬中總的N含量降低最高達55ppm。
實施例2為了保證該工藝的重復性，本實施例采用寶鋼產的一種X60管線鋼，用E2焊絲(其熔敷金屬的成分如表3所示)匹配燒結焊劑SJ102，所述氬氣保護方式為在電弧的四周施加氬氣，使電弧處于氬氣氣氛中進行氬氣保護，如圖2所示，其中1為導電嘴，2為焊絲，3為氬氣的導管。
表3 E2焊絲熔敷金屬的化學成分(質量分數，％)
所述氬氣保護的氬氣流量分別為5、8、11ml/min，以降低熔敷金屬中的N的總含量，氬氣流量對焊縫金屬O、N含量的影響見表4。
表4氬氣流量對熔敷金屬O、N含量的影響氬氣流量/ml/min [O]/％(mm) [N]/％(mm)0 0.0360.00725 0.0360.00658 0.0330.0061110.0360.0059由表4的數據可知，采用另一種氬氣保護工藝，隨著氬氣流量的增加，熔敷金屬中總的N含量亦降低。
實施例3采用寶鋼產的一種X60管線鋼用E1和E2焊絲分別匹配SJ102焊劑焊接所得焊縫金屬在不同溫度下的沖擊韌性，分別如表5、6所示，使焊縫金屬的韌性提高近30～50％。
表5 氬氣保護的埋弧焊工藝接頭性能試驗結果[O]/％(mm) [N]/％(mm) aKV-1℃/J·cm-2175.7，110.4，165.9未加氬氣保護 0.0370.0091平均值150.7215.6，179.7，181.4加氬氣保護 0.0310.0050平均值192.2表6 氬氣保護的埋弧焊工藝接頭性能試驗結果[O]/％(mm) [N]/％(mm) aKV-40℃/J·cm-2130.7，158.7，74未加氬氣保護 0.0320.0091平均值121.1177.5，204.3，177.3加氬氣保護 0.0340.0050平均值186.權利要求
1.一種改善埋弧焊焊縫金屬低溫韌性的工藝，其特征在于在埋弧焊焊接過程中采用氬氣保護，通過降低焊縫金屬的N含量來改善焊縫金屬的韌性。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于所述氬氣保護為在沿焊接方向、電弧的前方施加氬氣保護。
3.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于所述氬氣保護為在電弧的四周施加氬氣保護。
4.根據權利要求1、2或3所述的工藝，其特征在于所述氬氣保護的氬氣流量為5～15ml/min。
5.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于在所述埋弧焊焊接過程中所使用焊劑為燒結焊劑。
全文摘要
本發明涉及埋弧焊制造技術，具體地說是一種改善埋弧焊焊縫金屬韌性的工藝。在埋弧焊焊接過程中采用氬氣保護，通過降低焊縫金屬總的N含量來改善焊縫金屬的韌性；所述氬氣保護為沿焊接方向、在電弧的前方或在電弧的四周施加氬氣保護，其氬氣流量為5～15ml/min。采用本發明能降低焊縫金屬總的N含量達10～55ppm，使接頭的低溫沖擊韌性提高30～50％。
文檔編號B23K9/16GK1411939SQ0113330
公開日2003年4月23日 申請日期2001年10月17日 優先權日2001年10月17日
發明者錢百年, 薛小懷, 國旭明, 于少飛, 莫春立 申請人:中國科學院金屬研究所