1Ni9低溫鋼用自保護藥芯焊絲及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于焊接材料技術領域，具體涉及一種1祖9低溫鋼用自保護藥芯焊絲，本發明還涉及該藥芯焊絲的制備方法。
【背景技術】
[0002]lNi9鋼是美國Inco公司20世紀40年代發明的一種優良的低溫低碳鋼，其含鎳量為8.5?9.5%，亦被稱為lNi9鋼或9% Ni鋼，此外也有人將其稱為鐵素體鋼，以區別于奧氏體鋼。實際上它是一種低碳調質鋼，為馬氏體型低溫用鋼。lNi9鋼在-196°C具有優良的強韌性和焊接性，與具有優良性能的不銹鋼相比，有合金含量少、價格便宜的優點；與低溫用鋁合金相比，有許用應力大、熱膨脹率小的優點。因此lNi9鋼被認為是制造低溫壓力容器的優良材料，目前已成為各國儲罐(液化天然氣)的主要材料。
[0003]藥芯焊絲作為新一代的焊材，具有熔敷率高，熔敷速度快；工藝性能好，成形美觀；成分容易調整，焊接適應性強等三大優點。近年來藥芯焊絲逐漸成為首選焊材。
[0004]自保護藥芯焊絲由于是在沒有外加氣體保護的條件下進行焊接的。所以藥芯中要加入一定量的焊劑，主要依靠藥芯焊絲自身產生的熔渣，氣體對焊接熔池進行保護，同時焊劑中還需加入一定量的脫氧劑，如硅鐵、錳鐵、鋁鎂等組分除去熔池中的有害雜質氧元素。自保護藥芯焊絲所用焊劑中需要含有造渣劑，造氣劑，脫氧劑，三種成分，從造渣，造氣，脫氧，三個層次對熔池進行保護，才能達到理想的保護效果。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種1祖9低溫鋼用自保護藥芯焊絲，專用于1祖9低溫鋼焊接，施焊時不需外加保護氣體，可實現自保護焊接。
[0006]本發明的另一個目的是提供一種1祖9低溫鋼用自保護藥芯焊絲的制備方法。
[0007]本發明所采用的技術方案是，lNi9低溫鋼用自保護藥芯焊絲，由外皮和藥芯組成，藥芯按質量百分比由以下組分組成:Ni40% -50%, Crl % -3 %, Mn5 % -7 %,CaF215% -16%, Si025% -7%, Ti023% -5%, CaC035% -8%, Li2C034% -6%, Al-Mg 合金粉7% -9%，其余為鐵，以上組分質量百分比之和為100%。
[0008]本發明的特點還在于:
[0009]外皮材料為低碳鋼H08A鋼帶。
[0010]該藥芯焊絲中藥芯的填充率(質量比)為20%-25%。
[0011]該藥芯焊絲的直徑為1.2-2.0mm。
[0012]本發明所采用的另一個技術方案是，1Ν?9低溫鋼用自保護藥芯焊絲的制備方法，具體步驟如下:
[0013]步驟1，按質量百分比分別稱取Ni40 % -50 %, Crl % -3 %, Mn5 % -7 %,CaF215% -16%, Si025% -7%, Ti023% -5%, CaC035% -8%, Li2C034% -6%, Al-Mg 合金粉7% -9%，其余為鐵，以上組分質量百分比之和為100% ；
[0014]步驟2，將步驟I稱取的CaF2, S12, T12, CaCO3, Li2CO3, Al-Mg合金粉加入水玻璃粘結劑混合均勻，然后放置在加熱爐中燒結，碾碎后過篩，篩選粒度80-100目之間的混合粉；
[0015]步驟3，將步驟I稱得的Ni，Cr，Mn，鐵粉與步驟2制得的混合粉充分攪拌，混合之后放入烘干爐中烘干200攝氏度、2小時；
[0016]步驟4，將低碳鋼H08A鋼帶放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上，通過成型機將低碳鋼H08A鋼帶軋制成U型槽，然后向U型槽中添加步驟3得到的藥芯粉末，控制藥芯粉末的填充率為25% _30%，再通過成型機將U型槽碾壓閉合，并將其拉拔至1.2mm-2.0mm，得到藥芯焊絲；
[0017]步驟5，最后用拉絲機將步驟4制備的藥芯焊絲拉直，盤成圓盤，密封包裝即可。
[0018]本發明的特點還在于，
[0019]步驟2中水玻璃粘結劑的添加量為粉體總重量的20%。
[0020]步驟2中燒結的溫度為500-650°C，時間為3_4h。
[0021]本發明的有益效果是，
[0022]1.本發明藥芯焊絲施焊時不需外加保護氣體，可實現自保護焊接。
[0023]2.該藥芯焊絲用于低溫鋼1祖9的焊接，可得到性能優異的焊接接頭，有利于lNi9鋼在低溫環境中的使用。
[0024]3.該藥芯焊絲具有很好的焊接工藝性，焊接飛濺少，焊接煙塵少。
[0025]4.發明藥芯焊絲適用于自動焊接設備，具有較高的生產效率。
【具體實施方式】
[0026]下面結合【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0027]本發明1祖9低溫鋼用自保護藥芯焊絲，由外皮和藥芯組成，藥芯按質量百分比由以下組分組成:Ni40% -50%, Crl % -3%, Mn5% -7%, CaF215% -16%, Si025% ~?%,Ti023% -5%, CaC035% -8%, Li2C034% -6%, Al-Mg 合金粉 7% -9%，其余為鐵，以上組分質量百分比之和為100%。外皮材料為低碳鋼H08A鋼帶。
[0028]該藥芯焊絲中藥芯的填充率(質量比)為20% -25%。該藥芯焊絲的直徑為1.2-2.0mm0
[0029]上述1祖9低溫鋼用自保護藥芯焊絲的制備方法，具體步驟如下:
[0030]步驟1，按質量百分比分別稱取Ni40 % -50 %, Crl % -3 %, Mn5 % -7 %,CaF215% -16%, Si025% -7%, Ti023% -5%, CaC035% -8%, Li2C034% -6%, Al-Mg 合金粉7% -9%，其余為鐵，以上組分質量百分比之和為100% ；
[0031]步驟2，將步驟I稱取的CaF2, S12, T12, CaCO3, Li2CO3, Al-Mg合金粉加入藥粉總質量20 %水玻璃粘結劑混合均勻，然后放置在加熱爐中燒結，燒結溫度為500-650°C，時間為3-4h，碾碎后過篩，篩選粒度80-100目之間的混合粉；
[0032]步驟3，將步驟I稱得的Ni，Cr, Mn，鐵粉與步驟2制得的混合粉充分攪拌，混合之后放入烘干爐中烘干200攝氏度、2小時；
[0033]步驟4，將低碳鋼H08A鋼帶放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上，通過成型機將低碳鋼H08A鋼帶軋制成U型槽，然后向U型槽中添加步驟3得到的藥芯粉末，控制藥芯粉末的填充率為25% _30%，再通過成型機將U型槽碾壓閉合，并將其拉拔至1.2mm-2.0mm，得到藥芯焊絲；
[0034]步驟5，最后用拉絲機將步驟4制備的藥芯焊絲拉直，盤成圓盤，密封包裝即可。
[0035]藥芯中各組分的作用:
[0036]1、Ni具有奧氏體化作用，一定的Ni元素，可以使焊縫中出現所需的逆轉奧氏體。Ni還具有細化晶粒，提高焊縫低溫韌性的作用。
[0037]2、Cr，Mn可在一定程度提高焊縫的強度。
[0038]3、Si，Mn還具有脫氧的作用，可在一定程度除去好的中的氧元素，凈化焊縫。
[0039]4、CaF2, S12, T12都具有造渣的作用，焊接時產生熔渣對熔池具有保護作用。CaF2, S12, T12同時還有調整熔渣粘度和堿度的作用。
[0040]5、CaCO3, 1^20)3具有造氣的作用，焊接時產生二氧化碳氣體，對熔池進行保護。
[0041]6、Al-Mg合金粉具有除氧的作用，焊接時易與氧氣結合，從而保護了其他組分。
[0042]7、鐵用來補充剩余質量，是粉芯的質量達到100%。
[0043]實施例1
[0044]步驟1，分別稱取 Ni400g，Cr30g, Mn70g，CaF2160g，Si0250g，Ti0250g，CaC0380g，Li2C0340g，Al-Mg 粉 90g，Fe20g ；
[0045]步驟2，將步驟 I 稱取的 CaF2, S12, T12, CaCO3, Li2CO3, Al-Mg 粉加入 200g 水玻璃粘結劑混合均勻，然后放置在加熱爐中燒結，燒結的溫度為600°C，時間為3h。碾碎后過篩，篩選粒度80-100目之間的混合粉；
[0046]步驟3，將步驟I稱得的Ni，Cr, Mn，鐵粉與步驟2制得的混合粉充分攪拌，混合之后放入烘干爐中烘干200攝氏度、2小時；
[0047]步驟4，將低碳鋼H08A鋼帶放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上，通過成型機將低碳鋼H08A鋼帶軋制成U型槽，然后向U型槽中添加步驟3得到的藥芯粉末，控制藥芯粉末的填充率為27%，再通過成型機將U型槽碾壓閉合，并將其拉拔至1.6mm，得到藥芯焊絲；
[0048]步驟5，最后用拉絲機將步驟4制備的藥芯焊絲拉直，盤成圓盤，密封包裝即可。
[0049]實施例1制備的藥芯焊絲采用藥芯焊絲電弧焊(FCAW)，無需外加保護氣體。焊接電流為180-220A，焊接電壓為20-23V。焊接接頭的抗拉強度為710Mpa，屈服極限為500Mpa，斷面收縮率為59%，沖擊功為139J。性能符合lNi9鋼的使用要求。
[0050]實施例2
[0051]步驟1，分別稱取 Ni420g，CrlOg, Mn60g，CaF2150g，Si0270g，Ti0250g，C