自保护药芯焊丝研究的现状
自保护药芯焊丝的发展及在高强管线钢焊接中的应用
ＡＷＳ 分类
Ｅ Ｏ 一 ３ ７ Ｔ Ｅ ０ 一 ３ ７ Ｔ
焊缝金属及表面不洁工件的焊接。
三 、关键技术
自 保护药芯焊工艺区别于其他弧焊 工艺 的关 键技术 是焊接过程 中镇静熔池金属的渣 与金属 的反 应 ，以确保 熔池金属中有效脱气 的渣系 的物理特征 。同时 ，强脱 氧 脱氮剂的添加 与渣 系 的设 计也 对性能 带来 一定 的挑 战 。 从材料体系而言 ，自 护药芯焊之焊缝 金属对焊 材设计 保 要求更高。对于焊缝金 属的性能与焊丝 的操作性 ，熔渣
第 二代
、 ■－ｒＡ ＿ ■，
表２ ，所 列 的所 有 产 品 目前 仍 在 广 泛 使 用 中。其 中
第三 代
八
第代 四
第 五代
／－ ？ Ｔ ：
▲
， 彝 ＼ —
Ｅ ０＿４ Ｅ ０ ＿７ ７ Ｆ＿ 和 ７ Ｆ＿ 主要用 于钢 结构 建筑 的高 效焊接 。 相对较高 的铝 含量 使得 这 些焊 丝 可采 用 较 大的 操作 区 间。此外 ，采 用 长 的干 伸 长 、大直 径 焊 丝 （ ７ Ｔ ， Ｅ０ 一７
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构 的野外施工 ，尤其适用于气保焊无 法应用或 造价非 常 高的场合 。例如 ，在钢结 构 建筑 的施 工 现场 和输 油／ 气 管线的施工 中，该工艺被广泛采 用。此外 ， 自 护药 芯 保
．
１７ ｍ ｘ ０ ９ ｍ ｘ １８ ａ ００ ｍ ｘ ００ ｍ ｘ ．５ ａ ．０ ａ ．ｍ ｘ ．３ ａ ．３ ａ
Ｏ． ４ ４ ０． ８ ４ Ｏ． ８１ Ｏ． ７１ Ｏ． ７ ２ Ｏ． Ｏ １ Ｏ． Ｏ ２ Ｏ． ７ １ １２ ．２ １３ ．６ １Ｏ ．２ １５ ．Ｏ ＜０． ｏ ｏ ３ ＜０． ０ ０ ３ ＜０． ０ ０ ３ ＜０． ０ ０ ３ Ｏ． ０ ｏ７ Ｏ． ｏ ｏ ７ ０． ０ ０１ Ｏ． ｏ ｏ ７
自保护药芯焊丝焊缝金属化学成分与性能的研究
固溶 限度 的氧 是 以 Ｆ Ｏ（ Ｆ ２ ） 形式 存 在 ， ｅ 或 ｅ ｏ３ 的 没 有经 过脱 氧处理 或脱 氧不 完全 的焊缝 金属 常有 ＦＯ ｅ （ Ｆ ２ ３ 形式 存在 的夹 杂 物 。焊 接过 程 脱 氧有 三 或 ｅ０ ） 个途 径 ， 即先期脱 氧 、 沉淀 脱 氧 和扩 散脱 氧 ， 别 在 分 熔滴反应 区、 熔池 反 应 区通 过 钢 丝 或 药芯 配科 中过 渡的脱 氧元 素来 完成 ， 自保 护 焊 因 不 可避 免 地 带人 较多 的氧到 熔池 ， 用 锰 、 脱 氧外 ， 除 硅 还应 加 入 脱 氧 能力更 强 的铝 、 等金 属来达 到脱 氧 的 目的。 钛
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第１ ２卷 第 ２ 期
２ ０ 年 ６月 ０２
湖 南 工 程
学 院 学 报
Ｖ０ ２ Ｎｏ ２ ｌ１ ．
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨｕ ａ ｎ ｔ ｕｅｏ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｏ ｒ ａ ｎ ｎ Ｉｓｉ ｔ ｆＥ ｇ ｎ ｅｉ ｏ ｔ ｎ
采用 碱 性 ｃ —Ｔｉ２ ａ ０ 一Ｇ【 渣 系 以 保证 相 应 台 金 Ｏ 元素 的过 渡
２ ２ １ 钛 的 含 量 ．．
铝 以铝粉 、 以锰 铁 的形式 加 人药 芯 中， 图 ２ 锰 按
中结 果可见 ， 自保 护焊 焊缝 中氧 、 氮含量 远 高于 ０ 气 体保 护焊 。锰 、 含 量 则明 显 低 于 ａ 气 体 保 护 硅
焊． 这些 因素 是造 成 自保护 焊 焊 缝 金 属力 学 性 能 下
收 稿 日期 ：０ ２ ４ １ ２ ０ —０ 一Ｏ
作 者 筒升 ： 安 如 （ ９４一）男 硬 士 ， 师 ． 究 方 向 ； 接及 工 程 材 料 晏 １６ ． 讲 研 焊
铝药芯焊丝制造及应用技术的研究进展
铝药芯焊丝制造及应用技术的研究进展乔培新龙伟民曾大本郑州机械研究所郑州 450052 清华大学摘要回顾了药芯焊丝国内外的发展历程简介了铝药芯焊丝概念的提出及其制造技术以及铝基药芯焊丝的应用情况从活性焊剂钨极气体保护焊A-TIG 的工艺特性和作用机理出发提出了药芯铝焊丝法焊接铝合金的新技术并指出了药芯焊丝的优点借助钢基药芯焊丝的制造原理研究了铝基药芯焊丝的制造工艺研究结果认为最适宜于药芯铝焊丝的制造技术是基于层流流变条件下的等温挤压探讨了铝基药芯焊丝的应用前景关键词铝药芯焊丝 A TIG 焊正极性焊接1 药芯焊丝的发展历程90 年代以来药芯焊丝以其生产效率高焊接质量好综合成本低等无可比拟的技术经济性受到国内外焊接界的极大关注国内造船冶金石油化工电力等行业开始批量使用药芯焊丝在市场需求的推动下国内焊接界迅速掀起药芯焊丝生产线引进热和研制热在1912 年ESAB 公司创始人奥斯卡基尔伯格第一次提到药芯焊丝概念1920 年美国发表了国际上第一个药芯焊丝制造专利50 年代到60 年代国际上进入早期试用阶段60 年代末到80 年代中我国开始进行药芯焊丝的探索与试制目前已经进入产业创建阶段药芯焊丝分有缝和无缝两类有缝药芯焊丝易吸湿受潮表面生锈包装上须采取可靠的防潮措施以确保质量不影响使用无缝药芯焊丝由于表面无缝可以镀铜药芯在管内不受潮有良好的焊接工艺性能是进行自动焊的理想材料无论是有缝药芯焊丝还是无缝药芯焊丝其制造过程都包含轧制拔丝后处理和层绕等几个工序但其制造原理有很大差别有缝药芯焊丝中的药芯是在焊丝轧制时在线添加的而无缝药芯焊丝中的药芯是在焊丝轧制前装入钢管的目前世界各国用于制造药芯焊丝的工艺方案和设备多不胜数已申请各种专利就有十种以上按照产品的结构可分为有缝型与无缝型按所使用的原料可分为冷轧带钢法盘元法和钢管拔制法根据成形工艺又可分为模拔法全连轧法和轧拔法目前有缝药芯焊丝主要采用钢带法和盘元法两种加工方法制造无缝药芯焊丝的制造方法较有缝药芯焊丝复杂其原材料为成盘的钢管钢管可以是无缝钢管也可以是焊接钢管但一般均采用焊接钢管2 活性焊剂TIG 焊A-TIG乌克兰巴顿焊接研究所60 年代初期在焊接钛合金时发明了活性焊剂当时是在金属表面涂一层薄薄的混合物涂层的主要作用是压缩电弧而不是对熔池产生化学作用同传统TIG 焊相比A-TIG焊具有以下明显优点提高劳动生产率同TIG 相比能提高熔深3 倍能提高劳动生产率2 6 倍减小变形，A-TIG由于焊缝无须开坡口且热输入少同时焊道形状为I 形上下基本同宽因此焊接变形较小，节约能源和材料。
自保护药芯焊丝除药芯焊丝特点外的优缺点
自保护药芯焊丝除药芯焊丝特点外的优缺点第一篇：自保护药芯焊丝除药芯焊丝特点外的优缺点自保护药芯焊丝除药芯焊丝特点外的优缺点自保护药芯焊丝作为一种高效及适合室外作业的焊接材料，在船舶、钻井平台、石油管道、集装箱等焊接领域备受青睐。
自保护药芯焊丝除具有药芯焊丝的特点外，还具有以下优点：①不需外加保护气源，减轻了焊枪重量，简化了结构，更便于操作：②具有优良的抗风能力，通常能在四级风下顺利施焊；③对装配尺寸的要求不高；④优良的抗锈能力。
但自保护药芯焊丝也存在工艺参数适应性小、烟尘较大、操作工艺性和接头力学性能很难统一等不足，使其应用受到某些限制。
这是由于其结构和药粉填充量低．药芯在内，钢皮在外，使得对熔滴、熔池的保护不足而引起的。
相对于气保护药芯焊丝而言，自保护药芯焊丝飞溅较大，烟尘较多，熔敷金属的冲击韧性较低。
第二篇：第7讲药芯焊丝电弧焊简介第7讲药芯焊丝电孤焊简介1概述药芯焊丝是继焊条、实芯焊丝之后广泛应用的又一类焊接材料，它是由金属外皮和芯部药粉两部分构成的。
使用药芯焊丝作为填充金属的各种电弧焊方法统称为药芯焊丝电弧焊。
通常用英文简称FCAW （Flux-Cored Arc Welding）表示。
1.1药芯焊丝的发展药芯焊丝最早出现在20世纪20年代的美国和德国。
但真正大量应用于工业生产是在50年代，特别是60、70年代以后，随着细直径（φ2.0mm以下）全位置药芯焊丝的出现，药芯焊丝进入高速发展阶段。
近几年发达国家药芯焊丝的用量约占焊接材料总量的20％～30％，且仍处在稳步上升阶段。
焊条、实芯焊丝、药芯焊丝3大类焊接材料中，焊条年消耗量呈逐年下降趋势，实芯焊丝年消耗量进入平稳发展阶段，而药芯焊丝无论是在品种、规格还是在用量等各方面仍具有很大的发展空间。
我国在60年代开始有关药芯焊丝的相关技术以及制造设备的研究。
80年代初，国内一些重大工程项目开始大量使用药芯焊丝（几乎全部为国外产品），对药芯焊丝的推广使用起到了推动作用。
新型的焊接材料药芯焊丝的研究与分析
2018年 7月上 世界有色金属183前沿技术L eading-edge technology收稿时间：２０１８－０６作者简介：王超，男，生于１９６９年，湖南长沙人，本科，工程师中级，研究方向：焊接设备、焊接工艺及材料。
新型的焊接材料药芯焊丝的研究与分析王 超（兰州电机股份有限公司，甘肃 兰州 ７３００５０）摘 要：随着焊接工艺的快速发展，在焊接领域中，出现了一种新型的焊接材料——药芯焊丝，在实际使用过程当中，有着极大的优势，而本文主要从药芯焊丝概述入手，对药芯焊丝的优势，焊剂成分的各种功能以及我国药芯焊丝的发展情况四个方面展开详细的分析，以下为详细的内容。
关键词：焊接材料；药芯焊丝；优势；研究分析中图分类号：ＴＧ４５４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）１３－０１８３－２Research and analysis of new flux cored wire for welding materialWANG Chao（Ｌａｎｚｈｏｕ ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ ｂｙ Ｓｈａｒｅ Ｌｔｄ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｗｅｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｗｅｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ， ｆｌｕｘ－ｃｏｒｅｄ ｗｉｒｅ， ｈａｓ ａｐｐｅａｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｗｅｌｄｉｎｇ， ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｕｓｅ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｆｌｕｘ－ｃｏｒｅｄ ｗｉｒｅ， ｖａｒｉｏｕｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｆｌｕｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｌｕｘ－ｃｏｒｅｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｆｏｕｒ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｉｌｋ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ． Ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ａｒｅ ｔｈｅ ｄｅｔａｉｌｓ．Keywords: ｗｅｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ； ｆｌｕｘ ｃｏｒｅｄ ｗｉｒｅ； ａｄｖａｎｔａｇｅｓ； ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ焊接材料对于焊接质量有着直接的决定作用，在焊接的过程当中，也需要注意焊接材料和焊接技术的匹配性，主要原因在于，如果焊接材料和焊接技术不匹配，那么将会直接降低焊接的质量。
钢轨自保护药芯焊丝自动窄间隙电弧焊工艺及装备研究
传 给窄 间 隙焊接 技 术 。 间 隙焊接 技 术Байду номын сангаас般 采 用 Ｉ 窄
形 或 Ｕ 形 坡 口 ， 行 每 层 １ ２道 的 多 层 焊 接 。 优 进 ～ 其
点 主要 有 ：１焊 缝 截 面 积 大 幅度 减 小 （ ％－ ０ ， （） ５ ０ ８ ％） 显 著提高焊 接效 率 ， 省焊材 ； ） 节 （ 热输 人相 对较 小 ， ２ 冷 却速 度较 快 ， 头 的残 余 应 力 、 接 残余 变 形 明显 减 小 ， 接 热影 响 区 的塑性 损 伤极 小 ， 焊 一次 焊缝 组 织 品粒 更细 ， 热影 响 区小 ， 头力 学性 能高 ， 防止裂 接 对
（） 劳 试 验 ， 大 载 荷／ 小 载 荷 ３ ０ｋ ／０ｋ 支 ３疲 最 最 ５ Ｎ７ Ｎ， 距 １ ，０ ． ｍ ２ ０万 次 不 断 ； ） 头 抗 拉 强 度 大 于 等 于 ０ （接 ４
与坡 口的偏差 作为 焊枪 对 中信 息 ， 实现 焊缝 跟踪 及
闭 环 控 制 ， 而 达 到 自 动 控 制 的 目的 。 进
易 产 生 缺 陷 ， 用 自保 护 药 芯 焊 丝 焊 接 可 以 有 效 地 利
克服 不抗 风 的缺点 ， 特点是 所有 形成气 体 和熔渣 其
以及 防 止 氧 化 和 氮 化 的 成 分 都 在 药 芯 中 ， 因此 不 需
史 ， 中尤 以 日本 技术 突 出 。 其 电弧焊 作 为最 基本 的
试 验 表 明 ： 芯 焊 丝 的 使 用 极 大 改 善 了飞 溅 大 的 状 药 况 ， 芯 焊 丝 窄 间 隙 电 弧 焊 焊 接 电 弧 稳 定 ， 滴 过 药 熔 渡 均 匀 ， 敷 速 度 高 ， 缝 成 形 良 好 ， 道 表 面 光 熔 焊 焊 滑 ， 宽 大 ， 壁 熔 合 良 好 。 ｌ 焊 后 接 头 整 体 外 熔 侧 图 为
2023年药芯焊丝行业市场调研报告
2023年药芯焊丝行业市场调研报告药芯焊丝行业市场调研报告一、行业概述药芯焊丝是一种新型的焊接材料，也是医疗行业不可或缺的重要产品。
药芯焊丝的主要材料是金属线，通过在金属线上涂上色彩、密度和组分均匀的医用药物，制成可直接在手术中使用的焊接材料。
药芯焊丝的应用范围广泛，包括心脏和血管手术、神经手术、乳腺手术、骨科手术等。
当前，药芯焊丝的主要市场为发达国家，主要厂商包括Aesculap、Ethicon、Medtronic等。
中国市场较为小众，但近年来随着国内医疗技术的不断提高和市场需求的增长，药芯焊丝市场逐渐呈现出了蓬勃发展的趋势。
二、市场现状1.市场规模目前，全球药芯焊丝市场规模约为20亿美元，以美国市场为最大。
中国药芯焊丝市场规模相对较小，但呈快速增长态势。
根据IMS Health的数据，2017年中国手术用焊丝市场规模达到1.8亿元，同比增长25%以上。
2.市场竞争目前国内市场上，药芯焊丝的主要厂商有天津博汇、南京高鸿、沈阳聚丰等。
其中，天津博汇作为国内最早开始生产药芯焊丝的企业，已经发展成了产能较大、技术实力突出的领军企业。
此外，还有一些中小型企业在发展中，但与领军企业相比仍处于较小的市场份额。
3.市场需求随着我国人口老龄化趋势的加重，手术用药芯焊丝需求量将逐渐增大。
另外，在国内医疗技术水平的不断提高和医疗行业对高品质、高效率医疗器械的需求上升，药芯焊丝市场需求也将会有所增加。
三、市场问题1.生产技术方面药芯焊丝生产过程需要高精度生产设备，且生产过程中的各个环节均需掌握严格的技术要求。
但是在现阶段，国内部分小企业的生产设备和技术水平不足，导致药芯焊丝品质存在颇多问题。
2.市场价格方面在药芯焊丝市场中，价格波动较为频繁，其价格差异主要来自品牌差异和质量差异。
目前，市场上主流品牌的药芯焊丝价格均较高，且价格波动比较大，这成为一些中小型企业进入该行业的难点之一。
3.品牌和维护方面在国内，药芯焊丝市场主要由国内知名企业占据，一些中小型企业的品牌知名度较低。
我国药芯焊丝应用现状与发展趋势
和韩 国 、台湾 药 芯 焊 丝 形 成 三 足 鼎 立 之 势 ，市 场 占
有 率 超 过 ３ ％。 ５
９４４ １ ． ｍｍ ｍｍ、 １ ２ ｍｍ × １ ７ Ｘ９ ２２ ２．ｍｍ， 每 根 钢
普 及 率 不 高 ， 自动 与 半 自动 焊 接 的焊 接 材 料 占焊 接
药 芯 焊 丝 作 为新 一 代 焊 接 材 料 ，以 其 工 艺 性 能 材 料 总量 的 比值 ：１ ９ ９ ９年 日本 为 ８ ． ％ ， 西 欧 为 ０６ 好 、力 学 性 能 高 、熔 敷 速 度 快 ，焊 接 质 量 好 ，综 合 ７ ４％ ，美 国 为 ７ ％ ； 而 我 国 在 ２ ０ 年 才 仅 为 １ ００
降 到 １９ ９ ９年 的 １ ％ ；实 芯 焊 丝 从 １ ７ ９ ９ ９年 的 ２ ％上 高 炉 炉 壳 直 径 １ ｍ， 板 厚 ６ ｍｍ ，采 用 ２．ｍｍ、 ３ ７ ５ ０ 升到 １ ９ ９ １年 ４ ％ ． ％ ， 然 后 开 始 逐 渐 下 滑 ， 到 ８ ６ ２． ｍｍ 焊 丝 焊 接 ，总 计 耗 时 ２ ４ ４～２ ｈ，约 比手 工 ６ 另 外 ，堆 焊 药 芯 焊 丝 在 冶 金 行 业 的应 用 更 为 普 １９ ９ ９年 降 到 ３ ． ％ ；药 芯 焊 丝 从 １ ８ ８４ ９ ２年 开 始 始 终 电弧 焊 快 ３倍 。
随 着 药 芯 焊 丝 焊 接 工 艺 在 宝钢 建 设 中 的成 功 使
年 产销 形 势 上看 ，全 年将 达 到 ３ ０ ｔ ０ ０ ，年 增 长 率 超 过 用 ，该 工 艺 在 随后 的 冶 金 工 程 建设 中 迅 速 推 广 ，如 ６ ％ 。再 从 日本 近 ２ ０ ０多年 的 发 展趋 势 来 看 ，手 工 焊 武 钢 ３ 号 高 炉 的 建 设 使 用 了 美 国 林 肯 公 司 的 条在 焊 材 中 的 比重 在 逐 步递 减 ，从 １ ７ ９ ９年 的 ６ ％下 ＮＲ ０ Ｎｉ ３ ２ ３ 、ＮＲ １ ３ １等 牌 号 的 自保 护 药 芯 焊 丝 。 该
药芯焊丝项目可行性研究及应用
１ 我国建立药 芯焊 丝项 目的必要 性 药芯 焊丝在 国外 的发展始 于 ２ 世 纪 ５ 年代 ， ０ ｏ 目 前已在欧洲 、 日本 、 国 、 国等发 达 国家 和 地 区得 美 韩 到广泛应 用 ， 其是 近 ２ 尤 ｏ年来药芯 焊丝 的应 用在 国 外有 突飞猛 进 的发展 。 ２Ｏ 最 新统 计 ． 据 ＯＯ年 世界 各 国焊接材料 （ 包括 电焊 条 、 弧 焊丝 及 焊 剂 、 氧化 埋 二 碳 气体保 护实 芯 焊丝 及药 芯 焊 丝 、 自保 护药 芯 焊丝 等） 总产 量约 ４Ｄ万 ｔ各 国药 芯焊 丝产 量 占焊 材 总 （ ，
根据 变截 面积气 垫叶 片的研究 ， 改造 了叶片 的
牧稿日期：０・ － ２ １２１ Ｃ １ ６
Ｔｈ ｔ ｙ ｏ ａ ｉ ｕ ｅ ｔｏ ａ ｉ ａ ｔ ｉ ｕ ｒ ｎ ｕ ｈ ｏ ｅ ｓ ｕｄ ｆｖ ｒ ｏ ｓ ｓ ｃ ｉ ｎ ｌ ｍ ｎ ｅ ｗｉｈ ａ ｒ ｃ ｒ ｅ ｔ ｃ ｓ ｉ ｎ
１９ ．２ ：＂ ５ ９４ （）２－ ．
田 ４ 磨掼厚度与开孔方式的关系
Ｆ ｇ ４ １ ｅａ ｉ ｅｗｅ ｎｐｙｏ ｅｒｔ ｎａ ｄ ｉ． ｈｅｒ ｌｔ ｂ ｔ ｅ ｌ ｆ ｔｌｉ ｎ ￣ｌ ｄ ｏ ｔｅｗａ ｆ ｂ ｒ ｇｈ ｌｓ ｈ ｙｏ ｏ ｉ ｎ ｏｅ
［２ 膏照 、 ５亲 紊稚射流［ ２北京 ： Ｍ、 高等教育出版社 ， ９ ． ０３
量的 比例如 表 １ 所示 。
襄 １ 药芯焊丝占焊材总■ 比铡
１ａ ． ｌ １ ｂ
ｔ占总量 的 ８％ ； ， ０ 二氧化 碳气 体保护 实芯 焊丝 １ 万 １ ｔ占总量的 ｌ％ ； ， ０ 埋弧 焊材 （ 焊丝 ＋焊剂 ）２ ｔ占 １万 ， 总量 的 １％； 体保护 药芯 焊丝 ０３万 ｔ约 占总 量 ０ 气 ． ， 的 Ｏ３ ， ．％ 堆焊药 芯焊丝 ４０ｔ预 计到 ２０ ０ 。 ０５年 ， 国 我 钢 材消耗量 达到 １４亿 ｔ ． 以上 ． 以焊 接材料 消耗量为 钢 材消耗量 的 ０７ 计 算 ， 类焊 接材料总 量为 １０ ．％ 各 ２ 万 ｔ到 ２Ｏ 年 和 ２１ 年 ， 国各类 焊材 占总产量 的 。 ０５ ００ 我 预计 比例 如表 ２所示 。
自保护药芯焊丝熔滴过渡及飞溅分析
2 试验结果和分析
2.1 自保护药芯焊丝电弧特征及熔滴过渡 形式分析
在观察自保护药芯焊丝电弧行为的高速摄像 图片时，经常发现电弧在滞熔渣柱周围环绕旋转的 现象。自保护药芯焊丝弧桥并存的爆炸过渡和表面 张力过渡的高速摄像图片如图 1 所示。
表 1 焊丝熔滴过渡次数统计
/次 数
弧桥并存
弧桥并存
电弧力
颗粒
爆炸过渡
表面张力过渡
排斥过渡
过渡
100
1
2
3
2.2 焊接飞溅分析
总结 1 min 播放时间内各种飞溅产生的次数
如表 2 所示。 表 2 焊丝飞溅次数统计
/次数
爆炸 电弧力引 气泡放出型 颗粒 熔池 合计
飞溅 起的飞溅
飞溅
偏飞 飞溅
114
2
2.2.4 熔池飞溅 熔池飞溅的高速摄影图片如图 7 所示[7]。图 7a
为熔池引起的气泡放出型飞溅，熔池中冶金反应引 起的气泡放出型飞溅与焊接冶金有密切关系。在加 入 CaF2 和 CaCO3 的自保护药芯焊丝中存在反应：
2CaF2+O2→2CaO+2F2 2CaF2+H2O→CaO+2HF 图 7b 是爆炸引起的熔池飞溅的高速摄像图 片。当爆炸力使液态金属猛烈地冲向后方，液态金 属受到已凝固的熔池金属（即焊缝金属）阻碍时，便 冲向熔池的上方，形成隆起的液柱，当表面张力将 隆起的液柱拉回熔池时，在液柱尖端的金属被分离
耘造藻糟贼则蚤糟 宰藻造凿蚤灶早 酝葬糟澡蚤灶藻 窑119窑
焊接材料
第 源4 卷
图 7 熔池飞溅
我国药芯焊丝技术的发展现状与趋势(上)
编者按 ： 《 属加工》 创刊６ 周 年 ，这 将是 我们 大 家—— 读者 、编者和作 者共 同的 金 Ｏ 节 日。为铭记一代 代金属加 工人 为中 国金属加 工行业所作 出的 巨大贡 献 ，回顾 历史 ，总
结经验 ，激励新一 代金属加 工人 为实现制造 强 国梦继续拼 搏奉献 ，金属加 工杂志社特 举
一
以及２ ０ 年第 １ 、１期 张智 等撰 写的 再 论 药芯焊 丝 ０９ ４ ６ 在 船舶 焊接 中的缺 欠 及对 策》等 。这 些文 章的 发表 极
大地推 动 了该项 新技 术的 发展 、普及 与提 高 ，为我 国
、
我 国药 芯 焊 丝 发 展 历 程 的 回顾
焊接材料 新技 术的推广做出历史性的功绩 。
芯 焊 丝 的特 征 和 影 响 钛 型 药 芯 焊 丝质 量 的 因素 ，金 桥 焊 材 第二 代 改 进 钛 型 渣 系药 芯 焊 丝和 金 属 粉 芯 焊 丝 的研 究
进 展 ．以 及 药 芯 焊 丝 技 术 的 发 展趋 势 。
２ ０ 年 是新 中 国６ 周 年 大 庆 。２ １ 年 金 属加 ０９ ０ ００ 工》 （ 原名 机械 工人 》 ）将 迎 来￣ Ｔ ６ 周年大 庆 。 Ｕ０
的分 类及钛型药芯焊丝的特征 。
焊接 材料 主要 分为 手 工焊条 、镀 铜 实芯焊 丝 、埋
弧焊剂和药芯焊丝。药芯焊丝作为新一代高效率、高
性 能 的焊接 材料 ，深 受各 行业 的欢迎 。其 中全 位 置钛 型药 芯焊 丝最具 有代表 性 ，飞溅 小 、脱渣 容 易和可 调 的性 能 ，可进行 多种 位置 的焊接 。在 船舶 制造 业 、钢
焊 丝制 造技 术的研 究与发 展趋 势》 ；２ ０ 年第 １ 期 刊 ０３ ０ 登 的 新 型高韧性 全位 置 用 自保 护药 芯焊 丝的研 制
多元合金强化型高铬铸铁自保护耐磨堆焊药芯焊丝的研制
【 摘要 】 研制了两种多元合金强化型高铬铸铁 自保护耐磨堆焊药芯焊丝，其焊接工艺性能优 良，堆焊
。
一
层具有高硬度和高耐磨性，对其 自 保护机理和耐磨性进行了分析和讨论。
一
、
概述
的局 面 。
中速磨煤机 抗磨 损 件 （ 主要 是 高铬 铸铁 磨 辊 和磨 盘 ）在磨制煤粉过程 中不断磨损 ，其失 效形式 主要是煤 对抗磨损件的摩擦损耗产生的三体磨 料磨损 ，其磨损方 式主要是煤 中的硬质颗粒对抗 磨损件表 面造成 的显微切 削 、犁沟塑变以及碳化物的破碎与剥落 ：磨损机 理为微 切削磨损 、塑性疲劳磨损 、脆 断和剥落 嘻损三种 机制并 存 ，但以微切削磨损为主。
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Ｒａ Ａｌ ｔ￣ ｔ ． ｅ ｓ ｐ ｅ ＆ ｐ － ａ圈 ｒｓ ｓ
多 元 合 金 强化 型 高 铬 铸 铁 自保 护 耐 磨 堆 焊 药 芯 焊 丝 的研 制
国网北京 电力建设 研究院 （ 北京 １２ ０ ） 丛 相州 ０ ４ １
试样 １
５ — ０ ８ ０． ４ ２ ２ ７
平均 试样 ３
Ｏ． ７ ４ ２ ６
相 对
寸 ：５ ｒｍ× ５ ７ ａ ２ ｍｍ×ｌｒｍ，湿 砂磨 损试验 技术 参数 如 ２ ａ
表 ６所 示 ： 表 ６ 湿 砂 磨 损 试 验 技 术 参数
测试值 ４
８５ Ｉ ８６ １
测试值 ５
８４ ２ ８３ １
ＨＤ Ｌ
８７ Ｉ ８５ １
Ｈ Ｃ换算值 Ｒ
（ ２． ） ６ １ （ １８ ６ ．）
６— ０ ０
５ 堆焊层耐磨性 ．
为考察研制药 芯焊丝堆焊层在不ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ同应力 等级下 的耐
全自动气体保护焊药芯焊丝与实芯焊丝的工艺价值分析
线预制 生产 中 ， 由于当时 对焊 接设备 的性 能 ， 作 但 操
手法不 熟悉 ， 国产 实芯 焊丝 粗细不 均匀 ， 工对 此 自 职 动气体 保 护焊 的意识 不够 ， 因此 ， 在管 线预 制 中其 经
１ 药芯焊丝与实芯焊丝 的气体保护焊 现场焊接对 比试验
１ １ 试 验方 案 ．
进行全程记录， 试验有关 参数 、 材料消耗量、 焊接用 时等 ， 见表 ２ 。
表 １ 全 自动气体 保护焊药芯焊丝与实芯焊丝对比试验 方案
１２ １ 对 比试 验结 果分析 ．．
１ ２ ２ 对 比试验 成本 分析 ．．
根据对 比试 验方 案记 录数据 ， 知 ： 芯焊 丝焊 可 药 接 用 时是实 芯焊 丝 焊接 用 时 的 １５倍 ， ． 即在 理 想 条 件 下 ， 自动气 体保 护 焊 药 芯焊 丝 工 作 效 率是 实 芯 全 焊 丝 的 １４倍 。 ．
济效益 和工效 都 远 远未 能 体 现 出其 真 正 的优 越 性 。 最近 ， 随着全 自动 气 体保 护 焊 在 奥 特公 司相 关 技 术
人 员 的帮助下 ， 用 药 芯焊 丝 和 对该 焊 接 设 备 生 产 采 技术 的提高 ， 焊 时 焊接 性 能 稳定 ， 焊 效率 高 、 施 施 成 本低 ， 能 、 缝成形 美观 、 节 焊 环境 污染 小 ， 对 利于 文 相
艺管线预制 中有推广应用的价值 。
关键词 ： 自动气体保护焊 ； 全 工艺 ； 价值分析
中 图分 类 号 ：Ｇ ４ Ｔ ４０
从 ２０ ０６年开 始 ， 自动气体保 护 焊就 开始 投入 全
应用 于兰 州 石 油化 工 公 司 ８万 ｔａ Ｔ Ｅ装 置 的 管 ／Ｍ Ｂ
经统计 ， 综合工效提高了 ２倍 ， 成本降低了 ４ ％ ， ０ 而 且焊 接质 量受 到 了业 主们 的一致 好 评 。
X80管道钢焊接用自保护药芯焊丝的研制
究 ，成 功 地 开 发 了 Ｘ ０管 道 钢 焊 接 用 自保 护 药 芯 ８ 焊丝 Ｊ 一 ０ Ｃ ３ 。该 焊 丝 的特 点为 ：熔 敷 金属 中含 少 量 Ｍ ，具有 良好 的低 温韧 性 ，抗裂 性能 好 ，熔 敷 效率 高 ，电 弧穿 透 力 大 ，呈 喷 射 状 ，飞溅 小 ，操 作 容 易 ，适 于全 位置 焊 接 。该 焊 丝 还 有 另一 显 著 特 点 ：
于 美 国和前 苏 联 ，在 随 后 的 ４ ０余 年 时 间 里 ， 自保
护 药芯 焊 丝 以其特 有 的 优越 性 得 到 了很 大 的发 展 ，
尤其 在高 层建 筑 、输 油 管道 和海洋 石 油平 台等 领域
中得 到 了广泛应 用 。其率 高 （ 自保 护药 芯焊 丝 的熔 敷 效 率 比焊 条 高 ２～４倍 ） ，尤 其 适 合 于 户
外焊接 。 近年来 ，我 国长 输管 道建 设如 火 如荼 ，并 向大
（ ） 主要 成 分 是 萤 石 （ ａ ，它可 降 低 碱 性 ２ Ｃ Ｆ）
熔 渣 的熔 点 、黏度 和表 面 张 力 ，增 大 熔 渣 的 流 动 性 。焊接 时 Ｃ Ｆ 分 解产 生 Ｈ ａ Ｆ，有利 于 降低 电弧 气 氛 中氢 的分 解 ，从 而起 到去 氢作用 。
的氮 。
（ ）Ａ 一 ４ １Ｍｇ合 金 中 的 Ａ 、Ｍｇ属 于 强脱 氧 剂 和 １
脱 氮剂 ，脱氧 产物 为 Ａ ， Ｍｇ １ 和 ０ Ｏ，可与 氟化 物形
成 较好 的熔 渣 ，保 护 焊缝 金属 ，有 利 于稳定 电弧 和
减 小飞溅 。
（ ）铝 粉是 自保 护药 芯焊 丝 中最 常用 的一 种 物 ５
熟产 品 的应 用 。 由于 中国地形 比较 复杂 ，采 用 自保 护药 芯焊 丝操作 起来 比较 容 易 ，所 以迫 切需 要 开发 出性 能优 良的 Ｘ ０管道 钢 焊接 用 自保护 药 芯 焊丝 ， ８ 以适应 Ｘ ０管道钢 的焊 接需 求 。 ８ 天 津 金 桥 焊材 集 团 有 限 公 司经 过 两年 来 的 研
药芯焊丝和金属粉芯焊丝电弧焊的新发展(一)
到 很 大 的限 制 。到 了 １ ９ ７ ２ 年 ，由 于 突破 了药 芯
药芯焊丝电弧焊 （ 英文缩写Ｆ Ｃ Ａ Ｗ） 发明于 １ ９ ２ ６ 年 ，直到１ ９ ５ ０ 年才开发出第一种焊接碳钢 的
气体保护药芯焊丝 ，但作为一种商品推向市场则
始于 １ ９ ５ ７ 年 ，药芯焊丝 电弧焊与实心焊丝Ｃ ０ １ 气
高标准的要求。此外还研制了低烟尘 、超低烟 尘 、低飞溅的药芯焊丝。克服了传统药芯焊丝
＠ ｗ ＠ Ｖ ＠ ｌ ｍ ⑩ Ｆ Ｃｏ 化设备有限公司 陈裕Ｊ
Ｍｅ ｔ ａ ｌ Ｐ ｅ ｗｄ ｅ ￣Ｃｏ ￣ ￣ ｄ 鸸 Ｇ Ｗｅ ｌ ｄ ￣ｇ
摘 要 ：本文概述 了药芯焊丝和金属粉芯焊 丝电弧焊 的发展历程 ，全面分析 了这两种焊接工艺方 法 的优点 ，详细论述 了药芯焊丝、金属粉 芯焊 丝制造技 术、品种 、性 能、质量和相 关标准 的新发
性等各方 面都胜 出一筹 ，使金属粉芯焊丝电弧
焊在高端制造行业 占据了重要的地位 。 从２ １ 世纪初至今 ，药芯焊丝和金属粉芯焊 丝 电弧焊处于一个高速发展期 。这两种焊丝的 品种不断增加 ，产量快速增长 ，应用范 围以前 所未有 的速度扩大 。据最近的统计资料 ，某些
焊丝关键制造技术 ，适用 于全位置焊 的小直径 （ １ ． Ｏ ｍ ｍ、１ ． ２ ｍ ｍ、１ ． ６ ａ ｒ ｍ） 药芯焊丝面世 ，显 著扩大 了药芯焊丝电弧焊的应用 范围。继后不 久 ，又研制成功了不外加保 护气体 的 自保护药
自保护药芯焊丝双丝堆焊修复钢轨技术研究
Ｚｇ ｎ ４ ０ ０ Ｃ ｉａ ｉ ｇ６ ３ ０ ， ｈｎ ） ｏ
Ａｂｓｒ ｃ Ｉ ｒｅ ｏｅ ｐｏｅｔｅＴ ｃ ｎ ｌｇ ｆｒｐ ｉ ｒｉ ｏ ｏ ｒｈ ａｉｇ ｔｍｐ ｒｔｒｓ ｈｓａｔ ｌ ｅ ｅｒ ｈ ｓｓ ｒ ｃｎ － ｐ ｉ ｄ ｔａ ｔ：ｎ ｏｄ ｒｔ ｘ ｌｒ ｈ ｅ ｈ ｏｏ ｙｏ ｅ ａｒ ａｌ ｎ ｌｗ ｐ ｅ ｅ ｔ ｅ ｅａｕ ｅ ． ｉ ｒ ｃｅｒｓ ａｃ ｅ ｕ ａ ｉｇｒ ａｒ ｎ Ｔ ｉ ｆ ｅ ｅ
史 ， 对 自保 护 药 芯焊 丝 双 丝 焊 的研 究 甚 少 ， 方 而 其 法 有共 熔 池 和 分 离 电弧 两 种 ， 两者 均 可 提 高 生 产
率 ， 者特 别 适 合掺 合 金 堆 焊 或焊 接合 金 钢 ， 者 前 后
能 起 前 弧 预 热 后 弧 填 丝 并 后 热 作 用 ， 达 到 堆 焊 或 以
Ｚ ＨＵ Ｔ ｎ —ｕ ‘Ｃ ｅ ｇｈ ｉ， ＨＥ ｉ， ＡＮＧ Ｊａ —ａ ｇ ，Ｉ Ｇ ｎ ２Ｌ ａ —ｉｏ Ｎ Ｈｕ Ｗ ｉｎ ｇ ｎ ２ＪＡＮ Ｙｏ ｇ ， ＩＸｉｏｘａ
（． ｐ ｒｍｅ ｔｏ ｔｒ ｌＳ ｕｈ ｅｔ ｉ ｔｎ ｎｖｒ ｔ， ｈ ｎ ｄ １ ０ １ Ｃ ｉ ２Ａ ａ ｔ ｈｎ ｅｄｎ ｏ ｓ ｍａ ｌｓ １Ｄｅ ａｔ ｎ ｆ ｍａｅ ａ ，ｏ ｔｗ ｓ Ｊ ｏｏ ｇＵ ｉｅｓｙ Ｃ ｅ ｇ ｕ６ ０ ３ ， ｈ ａ；．ｔ ｎｉ Ｃ ｉａＷ ｌｉｇＣ ｎ ｕ ｂｅ ， ｉ ａ ｉ ｎ ｌ ｃ
（ 西 南 交通 大 学 材 料 学 院 ， 川 成 都 ６ ０ ３ ； ． 川 大 西 洋 焊 接 材 料 股 份 有 限 公 司 ， １ ． 四 １ ０ １ ２四
四川 自贡 ６ ３ ０ ） ４ ０ ０
自保护药芯焊丝的技术经济特点及工程应用前景
１０ ０ １ ５７ｇ ２ ．
４ ４
４ ０Ｊ 在 镍 含 量较 低 的情 况下 通 过 降低 铝含 量 ， ０ 。 调 整 合金 系可 获得低 温 高韧性 。 ｌ 出 了典 型市 售 表 给
依 比例关 系得 Ｃ ： 量 ｘ ５ ．０ ， Ｏ质 ＝ ５３ 可近似认 为 ｇ
ｌ ｇ焊 条碳 排放 为 ５ ．０ｇ忽 略 Ｃ ｋ ５３ （ Ｏ 与合 金元 素参
１０ ０ ０ ｘ ８％ ×２ ｘ１ ８ ２
： —
＿１。 ＿ 上ＤＵ
．
９ ８
２ 自保 护 药 芯 焊 丝 的 技 术 先 进 性
２１ 自保 护 药 芯 焊 丝 的 碳 排 放 ．
自保 护药 芯 焊 丝焊 接 过 程 不 需要 Ｃ ２ 体保 Ｏ 气
护 ， 减 少碳 排 放 。 可 自保 护 药 芯 焊 丝 的 药 芯 组 成 中
气 体可 计算 如下
Ｍｃｃ￣ ０ ｘ ０％ ｘ ０％ ＝ ０ ｇ ．ｏ ＝１０ ０ ｇ ２ ２ ４ Ｃａ ＣＯ３ ＝Ｃａ ＣＯ２ Ｏ＋
Ｅ ０ Ｔ ｌ ５２ ７ Ｔ １型 １０ Ｏ 保护 １ ５ １ － （ ． Ｅ １ 一 ） ０ ％Ｃ ２ 一Ａ ０ ．ｍｍ ６
药芯焊 丝为 例计算 其碳排 放量 。 ３ ３ ０Ａ焊接 在 ０ Ｖ、５ 规范 下 ， 气体 流量 按 ２ ／ ｉ ， ２Ｌｍ ｎ 熔敷 效 率 约 ８ ％ ， ８ 熔 敷速 度 约 １ ０ｇ ｎ ０℃在 一个 大气 压 下 Ｃ ２ 体 ８ ｍｉ ， ／ Ｏ气 的密度 取 １ ８ ， １ 气 保护药 芯焊丝 所需 Ｃ ｚ ． 则 ９ Ｏ ， 气体 可计 算如 下
Ａ ．０ Ｅ １ 一 Ｊ型 自保 护 药 芯 焊 丝 熔 敷 金 属 ５２ ７ Ｔ ８
一
高铬铸铁型自保护药芯焊丝的研制
末 的形 式包 裹在 低 碳 钢 带 中制 成 的 ， 具 有 材 料 利 它
用 率 高 、 源 消耗 量 小 、 产 效 率 高 、 以 实 现 自动 能 生 可 化 连续 生 产等 优点 。 药 芯 焊 丝 一般 又 分 为 埋 弧 焊用 药 芯 焊 丝 、 体 气 保护 焊 用药 芯焊 丝 和 自保 护 药 芯 焊 丝 ， 中 自保 护 其 药 芯焊 丝还 具有 不 需 要 焊 剂 或 保 护 气 体 ， 造 成 本 制 低 ， 产工 艺 简单 ， 作 方便 等 优点 ， 用前 景 广 阔。 生 操 应 本 文介 绍 了一 种典 型 的高 铬铸铁 型 自保 护 药芯 焊丝 的研制 过 程 。
分布 在初 生碳 化 物周 围， 其硬 度约 为 ８ ０ＨＶ 左右 。堆 焊层 洛 氏硬 度 为 ６ ． Ｃ。 ０ ４ ２ＨＲ
关键 词 ： 高铬 铸 铁 ； 自保 护 电弧 焊 ； 芯 焊 丝 ； 面 堆 焊 药 硬 中图分 类号 ： Ｆ ２ Ｔ １５ 文献标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ６ ５ ３ ２ ０ ）３—０ １ １０ —６ ４ （０ ６ ０ ０ ４—０ ５
ｉ ｒ ｎ ｖ ｒ ｅ ｓ ｃ ｉｎ ｕ ｏ １ ７７１ ＨＶ ．Ｔｈ ａ ｂ ｄ ｓ ａ ｅ ｅ ｃｒ ｌ ｄ ｗｉｈ ｅ ｔ ｃ ｉ ａ ｉ ｇ ａ ｈ ｒ ｎｅ ｎ ｔａ ｓ ｅ ｓ ｅ ｔｏ ｐ ｔ ｅ ｃ ｒ ｉ ｅ ｒ ｎ ｉｅｅ ｔ ｕ ｅ ｔｃ ｈ ｖ ｎ ａ ｄ ｓ ａ ｕ ０ ｈｏ ｔ８ ０ ＨＶ ． ｅ ｒ ｃ Ｔｈ ｏ ｋｗｅ ｌｈａ ｄ ｅ ｓｏ ｈ ａ ｄ ａｎ ｓａ ｏ ｔ６ ２ ＨＲＣ ｌ ｒ ｎ ｓ ｆｔ ｅ ｈ ｒ ｆ ｉ ｇ ｉ ｂ ｕ ４． Ｋｅ ｒ ： ｉ ｙ ｗｏ ｄｓ ｈｇｈ— ｃ ｏ ｉｍ ａ ｔｉｏ ｓ ｌ ｈｒ ｍ ｕ ｃ ｓ ｒ ｎ； ｅｆ—ｓ ｅ ｄ ｄ ａ ｃ ｗｅｄ ｎ ｆｕ ｃ ｒ ｄ ｗｉｅ； ａ ｄ ａ ｉ ｇ ｈｉｌ ｅ ｒ ｌ ｉ ｇ；ｌ ｘ ｏ ｅ ｒ ｈ ｒ ｆ ｃｎ
自保护药芯焊丝焊缝组织及性能研究
自保护药芯焊丝焊缝组织及性能研究杨柳青;王宏;隋永莉;尹长华;赵海鸿;夏培培【摘要】采用E71T8-Ni1J自保护药芯焊丝进行X70管线钢管半自动焊接，通过光谱分析、金相、扫描电镜、力学性能等试验手段，研究了X70管线钢管自保护药芯焊丝焊缝不同焊层及层间热影响区的组织特征和力学性能。
试验结果表明，根焊组织主要由细小的等轴晶、板条马氏体和少量粒状贝氏体组成；填充焊层中可以观察到明显的奥氏体晶界，组织主要由准多边形铁素体、粒状贝氏体和M/A组元组成；层间热影响区组织由少量准多边形铁素体、粒状贝氏体、 M/A组元以及沿奥氏体晶界连续分布的“项链状”M/A组成。
焊缝的抗拉强度为720～750 MPa ，-20℃夏比冲击功为78～128.5 J。
层间热影响区组织中沿晶界分布的“项链状”M/A、晶内粒状贝氏体板条间形成的平行排列的条状M/A组元以及焊缝中粗大不均匀的组织会降低焊缝的韧性。
%Adopting E71T8-Ni1J self-shielded flux cored wire to conduct semi-automatic welding for X70 line pipe,the weld microstructure characteristics and mechanical properties of different welding layer and interlayer HAZ of self-shielded flux cored wire were investigated by spectrum analysis, metallographic microscope, scanning electron microscopy (SEM) and mechanical properties test. The experimental results showed that the microstructure of root welding mainly consists of fine equiaxed grains, a small amount of granularbainite(GB) and lath martensite;obvious austenite grain boundaries can be observed on filling welding layer, and the microstructure is mainly composed of quasi-polygonal ferrite, granular bainite and M/A constituents; the heat affected zone(HAZ) microstructure of the weldinglayer is composed of quasi-polygonal ferrite, granular bainite, M/A constituents and the chain-like M/A constituents distributing continuously along the austensite boundaries. The tensile strength of the weld metal is between 720 MPa and 750 MPa, and charpy impact energy is 78~128.5 J at-20℃. The chain-like M/A distributing along the grain boundaries, the parallel arrangement of strip M/A between transgranular granular bainite lath in the weld layer HAZ, and rough and uneven weld metal microstructure will reduce the toughness of weld metal.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2013(000)012【总页数】5页(P15-18,44)【关键词】焊接;X70管线钢;焊缝;自保护药芯焊丝;组织性能【作者】杨柳青;王宏;隋永莉;尹长华;赵海鸿;夏培培【作者单位】中国石油天然气管道科学研究院，廊坊 065000;石油天然气管道工程质量监督站，廊坊 065000;中国石油天然气管道科学研究院，廊坊 065000;中国石油天然气管道科学研究院，廊坊 065000;中国石油天然气管道科学研究院，廊坊 065000;中国石油天然气管道科学研究院，廊坊 065000【正文语种】中文【中图分类】TG422.30 前言目前国内油气管线建设正处于高峰期，X70管线钢已成功用于西气东输管线的建设，X70管线钢为低C，Nb，V和Ti系合金控轧控冷钢，通过C和Mn元素的固溶强化，Nb，V和Ti微合金元素细化晶粒，形成碳化物沉淀，其微观组织主要为多边形铁素体、准多边形铁素体、粒状贝氏体、珠光体和M/A组元等[1]。
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第26卷 第6期2002年12月武汉理工大学学报(交通科学与工程版)Jou rnal of W uhan U n iversity of T echno logy(T ran spo rtati on Science&Engineering)V o l.26 N o.6D ec.2002自保护药芯焊丝研究的现状① 温家伶 王 强 陈明清 程 林 吕奎清 叶元国(武汉理工大学材料科学与工程学院 武汉 430063) (国营武汉船用机械厂 武汉 430084)摘要:介绍了自保护药芯焊丝的特点,并指出加快自保护药芯焊丝研制的重要性和紧迫性.阐述了国内外对自保护药芯焊丝焊缝气孔产生机理、焊缝脱渣以及各种微量元素对自保护药芯焊丝熔敷金属性能影响的研究现状.关键词:自保护药芯焊丝;焊缝;微量元素;性能中图法分类号:T G422.30 引 言自保护药芯焊丝代表了当今世界焊接材料发展的方向.由于自保护药芯焊丝能实现现场焊接以及焊接自动化生产的双重目的,国内外将其作为一种高效而且适合室外作业的新型焊接材料在不同位置,不同强度级别钢材的焊接领域中广泛应用.目前已应用于造船、化工、冶金建筑和机械制造工业部门,以及钻井平台、石油管线、集装箱焊接领域等[1].1 自保护药芯焊丝研究的意义自保护药芯焊丝具有高效、优质、节能等特点,自上世纪80年代起在发达国家广泛应用,但在我国的推广使用却较为缓慢.究其原因是我国没有自己的国产自保护药芯焊丝产品,要从日本、德国、美国进口,价格昂贵,因此推广受限.在一些发达国家,自保护药芯焊丝电弧焊正在成为一种重要的焊接方法.到1990年美国药芯焊丝已经占焊接材料总量的21.1%,其中自保护药芯焊丝占5%.日本自保护药芯焊丝占3%[2].在前苏联及II W成员国,自保护药芯焊丝的应用也非常广泛.药芯焊丝与实芯焊丝的区别在于:前者管内部有药芯.药芯所起的作用和焊条药皮相似,如:稳弧,改善操作性能,起保护作用;添加合金成分,改善接头的力学性能.因此药芯焊丝具备许多优点:(1)生产效率高,可以连续自动和半自动生产;(2)熔敷速度高;(3)焊缝截面大,可以减少坡口角度,节省熔敷金属;(4)对焊缝有明显的冶金改善效果,焊丝的工艺性能、力学性能好.可以说药芯焊丝集焊条和实芯焊丝的优点于一身,这是它迅猛发展的主要原因.自保护药芯焊丝除了具有药芯焊丝的特点外,还具有以下优点:(1)不需要外加保护气源,减少了焊枪的重量,简化了结构,更便于操作;(2)具有优良的抗风能力,通常能在四级风的条件下顺利施焊;(3)对装配尺寸要求不高;(4)优良的抗锈能力;(5)焊接工艺性能好,引弧可靠,自保护效果好,电弧燃烧稳定,焊缝成型美观;(6)工艺适应性强,与普通焊丝相比,自保护药芯焊丝可以适用于各种焊接位置,而且单面焊双面成型良好,焊接质量易于保证;(7)生产效率高,与手工焊相比自保护药芯焊丝的许用I焊大,熔敷效率高.如30mm厚的工件,用N R232.直径1.7mm 自保护药芯焊丝施焊,仅需4层即可以焊满,而用E4303直径4.0mm焊条焊接,至少要6～7层才能完成.自保护药芯焊丝的生产率比手工焊条提高3～5倍.节省丢弃的焊条金属约12%,节省电能40%,可缩短施工周期[3～5].由此可见加速研制国产化的自保护药芯焊丝具有十分重要的意义.①收稿日期:20020828 温家伶:男,47岁,副教授,主要研究领域为新型焊接材料、焊接材料设计专家系统、材料的表面改性2 自保护焊丝研究的现状及问题目前国内自保护药芯焊丝的研制遇到一些问题.相对于气体保护药芯焊丝而言,自保护焊丝熔敷金属的冲击韧性较低;飞溅较大;焊接烟尘较多,另外焊缝气孔也是很棘手的问题之一.国内有些研究单位的焊接材料专家在此方面做了大量的研究工作并取得了可喜的成果,但对自保护药芯焊丝的研究的力度还尚欠缺,对自保护焊丝在研制中遇到的有些问题还缺乏本质上的了解,极大地影响了该焊丝在国内的开发和应用,所以目前国内尚没有真正用于生产的自保护药芯焊丝.3 自保护药芯焊丝研究的主要内容及方向3.1 自保护药芯焊丝熔化及熔滴过渡特性自保护药芯焊丝的熔化和熔滴过渡特性是反映焊丝工艺性能的重要指标.焊接时,O型截面的熔滴首先在金属外皮的个别部位形成、长大和过渡.而后在金属外皮的其他部位重复上述过程.结果是熔滴沿外皮的圆周期性地改变其位置,不断地向熔池中过渡.由于电弧在外侧燃烧,导致药芯的熔化滞后于金属外皮,有可能使药芯从金属外皮中突出形成锥型尖端.这种状况不利于熔滴和药芯进行冶金反应,还会使药芯成块脱落到熔池中.采用复杂截面(如双层、多层折叠式等)的药芯焊丝,可在焊丝端部的截面内提供引弧点,焊丝的溶化比较均匀,但是制造工艺复杂,成本高.因为药芯焊丝的电流密度比实芯焊丝大,药芯焊丝的熔化速度比实芯焊丝快.因此在决定熔滴过渡受力时,电弧力的作用明显增强.熔滴尺寸通常是焊丝直径的0.1～2倍.这取决于药芯的组成、焊丝截面形状、焊接工艺参数、焊接电源特性等因素.表1为渣系和截面形状对自保护药芯焊丝熔滴的影响.表1 渣系和截面形状对自保护药芯焊丝熔滴尺寸的影响焊丝直径 mm熔滴尺寸 mm渣 系产地药芯焊丝截面形状3.01.2～2.0CaF22CaCO3德国单折3.20.2～1.0CaF22A l日本双折3.20.1～0.8CaF22A l日本双折2.00.5～1.2CaF22T i O美国O形2.81.5～2.0CaF22T i O22CaO美国O形 由表1可以看出,截面形状越简单(O形),熔滴尺寸越大.药芯组成不同熔滴尺寸也不相同.当焊接电流在I=300～700A时,钛型焊丝具有最小的熔滴尺寸(d=1.25～1.75mm);铁粉型焊丝的熔滴尺寸次之(d=1.8～2.3mm);含有强脱氧剂CaF22CaCO3的焊丝熔滴尺寸最大(d=2.1～2.4mm).3.2 自保护药芯焊丝焊缝气孔的形成原因及影响因素自保护药芯焊丝的研制首先遇到的问题也是最难解决的问题之一就是气孔,气孔的敏感性很强,并且用常规的方法很难控制.魏琪等人对氧、氮、氢对自保护药芯焊丝焊缝气孔的影响进行了大量的研究工作,发现焊丝熔敷金属中氧、氮、氢含量的多少对焊缝气孔的产生有重要的影响[6].为了确定自保护药芯焊丝焊缝气孔敏感性与熔敷金属中氧、氮含量的关系,在研究中进行了大量熔敷金属氧、氮含量的测试工作.研究结果如下.1)自保护药芯焊丝熔敷金属中氧、氮含量越高,焊缝气孔敏感性越强.自保护药芯焊丝焊缝的气孔是由氧和氮引起的,氧对气孔的产生具有加剧作用,严格控制电弧气氛的氧化势,最大限度地降低熔敷金属的氧含量,是降低焊缝气孔敏感性的关键,稀土和铝有极强的脱氧、脱氮和降低焊缝气孔敏感性的作用[7].T i含量较高的焊缝中,非金属夹杂物中具有较高T i含量和较低A l含量,从夹杂物线扫描结果可以看出;夹杂物的外围包围着富T i相,ES2Soun i[8]证实这种富T i相为T i N.由于T i可以与N生成T i N降低了N的活度,从而达到了降低焊缝气孔敏感性的目的.2)为了确定自保护药芯焊丝焊接时气孔的产生是否与扩散氢的含量有关,采用排液法测定了若干焊丝的扩散氢含量,研究结果表明扩散氢含量不是影响自保护药芯焊丝焊缝气孔的主要原因.3)研究发现自保护药芯焊丝焊缝所出现的气孔类型比较复杂,可能是CO和N2的混合气孔.或既有CO气孔和N2气孔,又有CO和N2的・437・武汉理工大学学报(交通科学与工程版)2002年 第26卷混合气孔.3.3 自保护药芯焊丝焊缝脱渣性的研究脱渣性是焊接材料工艺性能的重要指标之一,改善脱渣性对于降低焊缝夹渣的可能性,提高生产效率,减轻工人的劳动强度都有重要意义.自保护药芯焊丝因其具有高效、抗风的优点.适合于野外作业的特点,已经在工程实践中得到应用,但是该产品坡口内脱渣困难的缺陷是客观存在的[9].张智等人根据对氟钙钛型自保护焊丝基础配方的分析,重点考察药芯中萤石,金红石,大理石,铝镁合金和氧化镁对焊缝脱渣性的影响.采用一次回归正交设计安排实验,根据考察的因子数和交互作用项个数选定L8(27)正交表,研究表明:1)在药芯中适当增加A l2M g合金含量,一方面提高了药芯的脱氧能力,减少了焊缝表面FeO含量,另一方面增加了渣的松脆度,都有提高焊缝脱渣的作用.因此,药芯中脱氧剂铝镁合金是影响焊缝脱渣性的主要因素,提高其合金含量将有助于钙钛型自保护药芯焊丝焊缝的脱渣.2)熔渣成分的碱度,焊缝的脱渣性也是有很大影响的.但是碱度与脱渣率之间为非线性关系.3)研究发现在渣中提高M gO的比例,降低CaO的含量,增大M gT i O2比例,可以出现M gT i O2的1600℃共晶点,减少粘渣物,显著改善焊缝的脱渣性.通过调整药芯中铝镁合金和金红石的比例,使熔渣中M gO、T i O2控制在0.3%～0.37%的范围内,将提高熔渣的透气性和松脆度,焊缝脱渣能力强.3.4 各种微量元素对自保护药芯焊丝熔敷金属性能的影响一般的自保护药芯焊丝的药芯中都加入了A l,A l2M g等脱氧、固氮元素,以降低熔敷金属的气孔敏感性,但是却造成了熔敷金属的韧性值的降低,使之无法应用到需要较高韧性的场合,所以自保护药芯焊丝熔敷金属的韧性是该焊丝研制首要解决的问题.试验了几种高B aF2的渣系自保护药芯焊丝[10],试验研究证明:1)在高B aF2的渣系中,在T i含量基本不变的情况下,随B含量的增加,熔敷金属的韧性快速下降.这说明B含量过高,会降低熔敷金属的韧性;B含量较低时,熔敷金属的韧性值得以增加.但是当B含量过低时,韧性也不理想,因此在T i含量不变时,B含量有一个最佳值.微量元素T i,B是改善高B aF2渣系自保护药芯焊丝熔敷金属韧性的重要途径之一;2)药芯配方中的T i,B加入量应适当配合,用B来抑制先共析铁素体,使之在较低温度下发生Χ2Α相变,用T i来得到大量的相变核心,使相变温度降低,得到以针状铁素体为主的组织,从而改善了熔敷金属的韧性;3)获得较高韧性时的T i,B加入量较少,且其适应范围较窄,故应严格地限制,同时T i,B之间的比例要适当,只有T i,B含量适当时,才有利于韧性的提高;4)铝有非常强的脱氧、脱氮作用,随自保护药芯焊丝药芯中铝粉含量的增加,熔敷金属中氧含量、氮含量和气孔敏感性明显下降;5)铝的残留量过多会使熔敷金属的韧性明显下降,其影响机理主要有两个方面:一是先共析铁素体的大量增加,晶粒严重粗大;二是形成大量的非金属夹渣物(主要是A l N)对金属的基体产生割裂作用;6)用含铝刚带作自保护药芯焊丝的外皮,可改善焊丝的保护效果,减少焊缝气孔的敏感性;使熔敷金属中残留铝含量降低,为改善熔敷金属的综合机械性能提供了有利条件[11].粟卓新等人有如下观点:(1)自保护药芯焊丝高铝系熔敷金属的韧性可以通过添加微量B, R e得以改善;(2)研究结果表明高铝系熔敷金属的韧性和夹杂物特征参数关系较大而和夹杂物的化学成分关系较少,尺寸在0.4～0.5Λm的夹杂物对韧性有利;(3)高铝系熔敷金属韧化机理是:适量微量元素硼、稀土使熔敷金属获得特征参数适当的A l2O3这类夹杂物,A l2O3可以通过降低针状铁素体形核的能垒,提高奥氏体中位错密度来诱发针状铁素体的形核,起到传统M n2Si系中T i2B系韧化作用[2].胡强等人通过大量的试验得出结论:(1)自保护药芯焊丝中加入稀土元素或稀土合金可降低熔敷金属中的含氧量及气孔敏感性,但对熔敷金属中的含氮量影响则不明显;(2)适量的稀土元素可以改善焊缝金属组织的形态,细化晶粒.4 结束语从目前自保护药芯焊丝的研究现状来看,自保护药芯焊丝熔滴的过渡形式、熔敷金属成分的控制、韧性的提高及保护机理等问题尚未搞清楚.例如熔敷金属中各种合金元素含量在什么范围可・537・ 第6期温家伶等:自保护药芯焊丝研究的现状以使熔敷金属的韧性最好;自保护焊丝的成分、熔敷金属的成分、金相组织、力学性能之间的关系.气、渣、合金元素三种保护形式哪一种更好,如何控制和改善熔滴的过渡形式都没有涉及到.因此以下四个方向应该是今后研究的重点.1)自保护药芯焊丝的气、渣、合金元素联合保护机理及控制.2)不同渣系、不同焊丝截面的药芯焊丝熔滴过渡规律及对焊接工艺性能的影响.3)熔渣的高温物化性质、结构对脱渣性能的影响.4)合金元素含量对熔敷金属各种力学性能的影响.参考文献1 胡 强,蒋建敏,熊第京.自保护药芯焊丝粉芯材料制备方法的研究.北京大学学报,1998,24(3):85～882 罗志昌.药芯焊丝——焊接领域的高技术.焊管,1991,14(2):42～493 栗卓新,陈邦强,张文钺等.自保护药芯焊丝的研究进展评述.中国机械工程,1996,7(5):60～644 龙文化.自保护药芯焊丝电弧焊在隔河岩水电站的应用.焊接技术,1995(2):12～155 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(SSFC W )study .T he characteristics of selfsh ielded flux 2co red w ire are in troduced .In the m ean ti m e engendering m echan is m of gas ho le of w eld seam and slag rem ove of w eld seam of SSFC W are expounded .Effects of trace elem en ts on p erfo r m ance of depo sited m etal of SSFC W bo th in dom estic and ab road are stet 2ed .Key words :self 2sh ielded flux 2co red w ire ;w eld seam ;trace elem en ts ;perfo r m ance・637・武汉理工大学学报(交通科学与工程版)2002年 第26卷。