藥芯焊絲焊接冶金

1、藥芯焊絲焊接冶金一、關(guān)于藥芯焊絲渣系 如同好的熔渣可以煉好鋼 焊接熔渣決定了藥芯焊絲的焊接性能與質(zhì)量 熔渣的主成分架構(gòu)稱為渣系 渣系是藥芯配方設(shè)計(jì)依托焊接煉鋼二、我國(guó)藥芯焊絲渣系概況我國(guó)藥芯焊絲所采用的渣系概況生產(chǎn)廠家主要生產(chǎn)品種所采用的渣系武漢鐵錨民品YJ501，鈦型 ；軍品HH907FCW，鈦-氟-原位反應(yīng)型天津金橋民品YJ501，鈦型北京安泰民品YJ501，鈦型天津三英民品YJ501，鈦型北京大紅門民品YJ507 ，堿性 廣東福維德民品GW-66V,鈦-氟-原位反應(yīng)型絕大多數(shù)廠家的主要產(chǎn)品：鈦型渣系（全位置型）北京大紅門的主要產(chǎn)品：堿性渣系（非全位置型）武漢鐵錨的軍品與廣東福維德的民品：

2、鈦-氟-原位反應(yīng)型（全位置型）以及其它的渣系。1、 堿性渣系的冶金特點(diǎn)堿性渣系冶金分析 早期的藥芯焊絲依托堿性渣系（ CaF2 SiO2 CaO ） 堿性渣系由于有CaF2 除氫，加上堿度較高，使得其抗裂、抗氣孔性優(yōu)良，且韌性較好。 但由于堿性渣系不能全位置焊接，一直發(fā)展很緩慢。堿性渣系性能要求全位置焊接抗裂、抗氣孔堿性渣系冶金分析2、 鈦型渣系的冶金特點(diǎn)鈦型渣系冶金分析 80年代日本人發(fā)明鈦型渣系（ TiO2 SiO2 Al2O3 ）后，實(shí)現(xiàn)了全位置焊接，且工藝性能十分優(yōu)秀。各國(guó)對(duì)此進(jìn)行跟蹤研究，我國(guó)也不例外。藥芯焊絲才得到飛速發(fā)展。 但鈦型渣系藥芯焊絲始終存在抗裂、抗氣孔性差的問題。性能要

3、求全位置焊接抗裂、抗氣孔鈦型渣系鈦型渣系冶金分析 由于氫是裂紋、氣孔的根源，必須最大限度去氫 而去氫的最有效手段是渣系引入氟化物 F + H HF 但氟化物卻奪取電子使電弧不穩(wěn)定 降低熔渣粘度破壞立向上焊接立向上焊接鈦型渣系冶金分析 因此，鈦型渣系藥芯焊絲為維持全位置焊接性及追求電弧柔和性而基本放棄用氟化物去氫。這樣一來，鈦型渣系藥芯焊絲的去氫能力大為降低。這是其抗裂、抗氣孔性差的實(shí)質(zhì)所在。 加上我國(guó)基本都是有縫型藥芯焊絲，焊絲開真空包裝后便開始吸潮，這就使得焊縫的含氫量進(jìn)一步提高。鈦型渣系冶金分析 能源工程、壓力容器工程以及橋梁工程等領(lǐng)域目前以不同方式拒絕使用鈦型藥芯焊絲的理由就在這里。這樣

4、一來，鈦型藥芯焊絲基本在造船市場(chǎng)的局面沒有改變。 這幾年所發(fā)生的船舶藥芯焊絲焊縫產(chǎn)生延遲裂縫以及船廠用藥芯焊絲在車間底漆板上自動(dòng)角焊頻出氣孔的原因也在這里。鈦型渣系冶金分析 在藥芯中減少造渣劑，可極大增強(qiáng)焊接熔渣的透氣能力而降低焊縫的含氫量，從而增強(qiáng)藥芯焊絲的抗裂、抗氣孔能力這便導(dǎo)致了金屬粉型藥芯焊絲。但在CO2氣保護(hù)條件下，金屬粉型藥芯焊絲與堿性藥芯焊絲一樣，不具備全位置焊接性，從而不為市場(chǎng)所普遍接受。鈦型渣系冶金分析3、鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金特點(diǎn)鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析 鈦-氟-原位反應(yīng)渣系引入氟化物去氫。但不可避免問題也是： 氟化物奪取電子破壞電弧穩(wěn)定性； 氟化物破壞全位置焊接性。

5、鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析原位反應(yīng)的引入較好地解決了氟化物的引入與這兩者之間的矛盾。由于利用了氟化物去氫，軍用HH907FCW藥芯焊絲的熔敷金屬擴(kuò)散氫達(dá)到超低氫水平，即水銀法4ml/100g。鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析有縫藥芯焊絲必須解決開包吸潮的問題，這樣才能做到真正意義上的抗裂、抗氣孔的問題。鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析 在焊絲制作時(shí)，可以通過高溫將藥芯中礦物分子的吸附水、結(jié)晶水去除； 如果不對(duì)這些失水的礦物分子實(shí)行有效的屏蔽，它們對(duì)水具有極強(qiáng)的吸引力，將把這些被除掉的水重新吸回來。成品焊絲一旦再吸水則無法去除。吸水鍵 含結(jié)晶水礦物失結(jié)晶水礦物礦物再吸水鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析 必

6、須在烘焙時(shí)同步對(duì)失水礦物分子進(jìn)行屏蔽 將熔點(diǎn)低于除水溫度Tc的屏蔽組分（如Li2CO3等）與礦物組分一起加熱到除水溫度Tc 并保溫 在保溫過程中，屏蔽組分變成液態(tài)，包裹礦物分子，礦物中的水脫出，穿過液態(tài)屏蔽層進(jìn)入大氣 降溫過程中，液態(tài)屏蔽層凝固，形成保護(hù)Tc 保 溫降 溫含結(jié)晶水礦物失結(jié)晶水礦物被包裹不再吸水礦物鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析上述藥芯處理工藝的引入，加上堅(jiān)持利用氟化物去氫，使得藥芯焊絲不僅做到超低氫，而且還耐吸潮：軍用HH907FCW藥芯焊絲熔敷金屬的擴(kuò)散氫為4ml/100g（水銀法），達(dá)到超低氫；軍用HH907FCW藥芯焊絲抗吸潮放置24h后僅為4.3ml/100g （水銀法）

7、，仍然保持超低氫。鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析“夾雜物冶金”在非調(diào)質(zhì)鋼焊縫韌化中的積極作用鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析近年來興起的所謂“氧化物冶金（Oxides Metallurgy）”新方法的重要思路，是利用非金屬夾雜物誘導(dǎo)晶內(nèi)鐵素體形核，細(xì)化晶粒，提高組織的強(qiáng)度和韌性。對(duì)于屈服強(qiáng)度級(jí)別不超過440MPa的非調(diào)質(zhì)船體鋼焊縫金屬來說，利用主要以氧化夾雜物為核心形核的針狀鐵素體來達(dá)到韌化是合適的。 鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析這里涉及夾雜物的選擇問題。在焊縫金屬中，所形成夾雜物往往是復(fù)合型的。 焊縫中的不同類型的夾雜物的熱膨脹系數(shù)與奧氏體基體是不同的，與奧氏體基體之間的熱膨脹系數(shù)差別最大，這將使

8、其周圍的奧氏體在冷卻階段產(chǎn)生較大的應(yīng)變，由此促進(jìn)針狀鐵素體的形核 。 鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析因此，活用復(fù)合化合物在焊縫中刻意制造這些可以刺激針狀鐵素體組織生長(zhǎng)，是韌化非調(diào)質(zhì)船體鋼焊縫金屬的冶金手段之一。軍用HH907FCW藥芯焊絲選擇了與與奧氏體基體之間的熱膨脹系數(shù)差別較大的復(fù)合夾雜物來促進(jìn)針狀鐵素體的生長(zhǎng)，從而達(dá)到韌化。鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析微合金化元素Nb、V對(duì)焊縫韌性的有害作用與冶金對(duì)策鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析微合金化元素Nb、V由母材引入焊縫焊縫金屬中的Nb對(duì)其韌性的有害作用為較多的研究者所共識(shí)。用HH907FCW藥芯焊絲焊接含微Nb的連鑄907A鋼時(shí)，熔敷金屬的-40

9、沖擊功滿足34J的指標(biāo)要求，而對(duì)接接頭焊縫的-40沖擊功卻時(shí)有不滿足34J的指標(biāo)要求。這是由于焊縫金屬含有從母材進(jìn)入的微量Nb減少焊縫中針狀鐵素體的含量。鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析當(dāng)今藥芯焊絲的制作，所有原材料的含C量已經(jīng)很低，如所用主材料的鋼帶的含C量往往降至0.03（wt%）以下。原材料中C含量的降低，加上焊縫中的強(qiáng)碳化物形成元素的存在，使得焊縫中的微量Nb以碳化物（NbC）析出的可能性降低。這樣一來，將增加微量Nb的固溶效果。而Nb的固溶將刺激脆性組織板條鐵素體的生長(zhǎng)，削弱韌性組織針狀鐵素體的生長(zhǎng)，導(dǎo)致韌性，特別是低溫韌性的惡化。 鈦-氟-原位反應(yīng)渣系冶金分析針對(duì)這種情況，應(yīng)合理運(yùn)用C的微合金化，以實(shí)現(xiàn)Nb：C符合NbC的化學(xué)計(jì)量比，以減少Nb的固溶。 HH907FCW藥芯焊絲的改進(jìn)研究實(shí)踐證明，這樣做是有效的。并且，大線能量焊接時(shí)，韌性提高更多。這是由于大線能量所導(dǎo)致的冷卻速度減慢，使得NbC有更多析出而脫離固溶態(tài)，從而削弱固溶Nb的