EmajI:如annm@蜥wm 焊丝结构的特殊性引起的,自保护药芯焊丝飞溅的 作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: PANChuan, YU Ping, XUE Zhenkui, TIAN Zhiling Chuan,YUPing,TIAN Zhiling(中国钢研科技集团公司,北京,100081), 薛振奎,XUE Zhenkui(中国石油天然气管道局科学研究院,河北,廊坊,065000)焊接学 报TRANSACTIONS CHINAWELDING INSTITUTION2007,28(8)0 碱性焊条飞溅与焊机动特性的关系1991(02) 降低CO2气体保护焊飞溅的控制方法[期刊论 文]-石油工程建设 2002(04) 3.张文钺.许玉环.丁萍 不锈钢CO2 气保护药芯焊丝飞溅产生机 理及影响因素的研究 1999(01) 4.安藤弘平.长谷川光雄.施雨湘.彭日辉 焊接电弧现象 1985 相似文献(10 微渣耐磨堆焊用自保护药芯焊丝的研制2006 本文在已有的埋弧堆焊用金属粉型药芯焊丝的基础上,研究了一 类自保护药芯焊丝。这类药芯焊丝的研制克服了用埋弧堆焊滚筒带来 的不方便,比如焊剂的添加,焊后的层间去渣等。文章首选分析了“O” 型截面对自保护药芯焊丝性能的影响,比如对包粉量的影响,对飞溅 的影响等,并提出了减少这种截面药芯焊丝对保护效果影响的措施和 方法。因为我们研制的药芯焊丝是用于滚筒的耐磨堆焊,所以药芯中 加入了大量的增加耐磨性的元素,比如:C,Cr,W,Mo,B等等。 这些用于增加硬度和耐磨性的合金占了整个药芯成分的70%以上, 而我们用于包裹这些元素的是普通的没有自保护效果的优质低碳钢 带。所以怎样向药芯中加入各种产生保护效果的元素是我们研究的重 点和难点。 研制这类药芯焊丝遇到的最大困难是飞溅,产生裂纹,有气孔, 有时也遇到成形不好的情况。经过多次的试验和分析,我们决定采用 两种方式来实现自保护,因此研究出了2 种配方的自保护药芯焊丝。 向药芯中加入一定量的金属锰可以很好的脱氧,脱硫等,焊接飞溅, 裂纹和气孔也能有效的防止并且焊缝成形也比较好,但是金属锰是一 种有毒的元素,对环境和人生安全造成一定的危害,所以我们尽量减 少锰的含量而加入一些钛的合金。向药芯中加入一定量的铝镁合金和 氟化铝等盐也可以可以很好的脱氧,脱硫和脱氢等,能有效的防止各 类焊接缺陷,但是铝的氧化物熔点高,不容易从熔池中浮出来,所以 易造成夹渣等,焊接裂纹产生的倾向比较大。为了减少氟和铝带来的 不方便,我们向药芯中加入一定量的纯碱来稳定电弧等。为了得到更 加优良的自保护药芯焊丝,我们还向药芯中加入了稀土,铌铁等。通 过硬度测试和耐磨性实验比较,两种配方的焊丝都可以满足产品对焊 缝的主要功能指标。通过对两种配方组织的光谱分析,扫描电镜分析 射线衍射分析,从理论上解释了两种配方都可以满足焊缝主要功能指标的原因。 2.期刊论文 李再华.张清辉.LI Zai-hua.ZHANG Qing-hui 形对自保护药芯焊丝焊接性能的影响-电焊机2006,36(11) 针对自保护药芯焊丝O 型截面的实际构造,详细阐述了外皮钢带 搭接对电弧形状和熔滴过渡形式的影响结果,分析焊丝外皮钢带搭接 可引起的如飞溅、气孔等焊接缺陷的原因,并成功研制了一种性能良 好的自保护药芯焊丝,提出了减少产生飞溅、气孔等焊接缺陷的措施. 3.期刊论文 吴健.刘仁培.汪虎.张伟.史萌.Wu Jian.Liu Renpei.Wang Hu.Zhang Wei.Shi Meng 氟化物对自保护药芯焊丝电弧稳定性的影响 -焊接2009,""(12) 为了改善自保护药芯焊丝的焊接工艺性能,采用了高速摄影、水 中收集熔滴、焊接飞溅测试等试验方法,研究了渣系组分中氟化物对 自保护药芯焊丝电弧稳定性的影响规律.研究结果表明:随着药芯中 CaF2 含量的增加,电弧形态由扩散型转变为集中型,电弧稳定性逐渐恶 化;在药芯中用一部分的Na2SiF6 代替CaF2,可以提高电弧稳定性,改善 工艺性能.综合考虑氟化物对电弧稳定性的影响,药芯中选用CaF2 45%~47%,Na2SiF6 3%~5%较为合适. 4.期刊论文 Zhan-wei.LIWu-shen.XUE Zhen-kui.BAI Shi-wu CeO2 对自保护药芯焊丝性能的影响 -天津大学学报2009,42(6) 通过向BaF2-Al-Mg 渣系自保护药芯焊丝药芯中加入稀土氧化物 CeO2 研究了CeO2 对该渣系自保护药芯焊丝焊接工艺及熔敷金属低 温冲击韧性的影响.研究表明,用适量CeO2 代替传统使用的MgO、 A12O3 加入到药芯中,经冶金反应生成铈铝复合氧化物CeA1O3,能够 有效调整熔渣的物化性能,减小焊接飞溅,改善熔渣覆盖和脱渣性;更为重要的是,以CeO2 代替MgO、A12O3 造渣,降低了熔敷金属中大尺 寸AIN、MgOA12O3 等脆性夹杂物的含量,从而提高并稳定了自保护 药芯焊丝熔敷金属的低温冲击韧性. 5.学位论文 管道全位置自保护药芯焊丝的研究2004 针对国外工业先进国家管道焊接施工己广泛采用优质、高效药芯 焊丝半自动焊这一先进焊接技术的实际情况,为了赶上国外管道焊接 施工的先进技术水平,提高管道局管道焊接施工队伍的国际竞争力, 中国石油天然气管道局从俄罗斯引进了一套药芯焊丝生产线,着手进 行药芯焊丝的开发研究工作。但该产品一直存在着焊接时熔渣下淌、 飞溅较大、低温冲击值不稳定等质量问题。为了能生产出质量稳定、 性能可靠的药芯焊丝,进行立项研究。 针对目前引进的俄罗斯管 道全位置焊接自保护药芯焊丝的配方生产出的产品,进行调整研究, 对配方进行优化,主要解决焊丝低温韧性的问题。 种氟化物同时起到造气剂、造渣剂,因此近年来广泛研究不同氟化物的气体保护作用,认为BaF2、CeF2、LiF、K2ZrF6、Na2SiF6 等氟化物 沸点低,易气化,对加强气体保护作用有良好的效果,同时对提高焊 缝韧性有作用。但不宜过多,易造成电弧不稳与飞溅增多。在原有配 方的基础上,加入K2ZrF6、Na2SiF6,调整氟化物的加入量,得到减 少Al-Mg 合金,降低含铝量的效果。 焊接过程中,确认稀土有净化焊缝、变性夹杂和微合金化作用, 有利于提高焊缝低温韧性、高温强度、耐蚀性等,但目前没有达到量 化。用上述配方为基础试验配方,分别添加不同量的稀土氟化物,进行熔敷金属焊接试验。针对目前引进的俄罗斯药芯焊丝直线拉拔式生 产线,合理调整生产工艺,确定生产质量保证体系、质量检验体系, 满足工业化生产需要。 通过开展以上的研究工作,最终达到能生产出质量稳定、性能可 靠、操作工艺性良好,适合于管道施工需要的合格的药芯焊丝产品。 用国产自保护焊丝取代进口的焊丝进行管道全位置焊接。 6.期刊论文 Kun.ZhangXianhui LiF 对自保护药芯焊 丝电弧稳定性的影响 -焊接2005,""(8) 采用AH XV 电弧分析仪研究了芯料组成中LiF 对自保护药芯焊丝 焊接电弧稳定性的影响.研究结果表明,在自保护药芯焊丝中加入LiF, 能够减小焊接电 流的波动范围,使焊接电弧的稳定性得到改善,但LiF 的加入量应 控制在合适的范围内,加入量太少稳弧作用不明显,加入量过多能导致 焊接飞溅增大及由于吸潮而带来的的气孔等问题. 7.期刊论文 自保护药芯焊丝熔滴过渡的控制 -机械工程学报2001,37(7) 从药芯组成和焊接工艺两方面对自保护药芯焊丝熔滴过渡的影 响进行了研究,对熔滴过渡的受力进行了分析,研究结果表明:适当增 加气体动力即增大药芯中C、O 质量分数,添加表面活性剂可提高颗粒 过渡、射滴过渡的比例.电流、电压主要影响作用在熔滴上的电弧力, 电流增大短路非爆炸附渣过渡、短路爆炸过渡及爆炸过渡的比例增大. 电压增大使短路爆炸过渡、颗粒过渡、射滴过渡的比例增加.电流电压同样也对过渡时间有影响.而过渡时间对熔滴保护效果以及飞溅大 小有重要影响. 8.学位论文 X70管线钢焊接用自保护药芯焊丝的研究 2007 X70 级别的管线钢最早在1970 年用于长距离管线。在我国,从 新疆塔里木盆地和陕西的鄂尔多斯盆地到东海岸的西气东输天然气 管线工程中大量使用了X70 管线钢。在高压输油输气管线工程中使用 高强度管线钢的优点是:能够节约材料(管壁厚减少)、减少运输重量 和体积、焊接速度快、节省费用。在X70 管线钢中碳含量低于0.09%, 并加入了多种合金元素以提高管线的强度和韧性。
本文对X70 大口径管线现场对接用自保护药芯焊丝进行了研究。 所使用的X70 管线钢厚度为14.6mm,直径为1016mm。焊前需要预 热以防止氢致裂纹。打底焊使用纤维素焊条。在中国石油天然气管道 科学研究院进行焊接工艺和力学性能的评定,所有结果必须符合 API1104 和一些附加的标准。自保护药芯焊丝的全位置焊接性、脱渣 性、焊缝成形、飞溅率和焊接发尘量直接决定焊丝是否适合焊接X70 管线钢。通过调整药芯成分和焊接工艺规范,制作出一种自保护药芯 焊丝,这种焊丝的工艺性能评定结果表明,该自保护药芯焊丝有好的 全位置焊接性、好的脱渣性和电弧稳定性,较低的飞溅率和发尘量。 为了防止大气对焊接过程的危害,药芯中加入了大量造气剂和强脱氧 脱氮元素Al,大量的A1 存在于焊缝会对焊缝的韧性造成较大危害。 焊缝的韧性很大程度依赖于焊缝的含铝量和含碳量,合理调整药芯中的合金元素铝、碳含量能够有效的优化焊缝韧性:此外,药芯中还加 入了一定量的稀土化合物,以改善夹杂物的形貌和接头的韧性。力学 性能试验包括强度试验、弯曲试验、冲击试验、硬度试验和刻槽锤断 试验,所有试验结果均满足要求。其中接头的抗拉强度为730~ 760MPa,-20冲击韧性平均值为125J。试验结果表明自制的自保护 药芯焊丝能够应用于X70 管线钢现场对接。焊缝中夹杂物的研究是利 用AXIOVERT40MAT 光学显微镜、SISC-IAS8 金相分析软件、S-4300 描电镜和GENESIS能谱仪。夹杂物对强度和韧性的影响是显而易见的。焊接过程中氮气和氧气与A1、Mg 发生强烈反应形成铝镁尖晶石夹杂 和氮化铝夹杂,夹杂物尺寸在0.5~2μ m,这两种夹杂是焊缝中的主 要夹杂物并对焊缝的冲击韧性产生影响。在X70 管线钢不同位置,夹 杂物分布不同。在立焊位置夹杂物粗大,在平焊和仰焊位置夹杂物尺 寸减少。研究还发现稀土化合物对铝镁尖晶石夹杂有球化作用,能够 提高接头的冲击韧性。用扫描电镜观察拉伸试样断口时发现了20~ 100μ m的大颗粒夹杂物,这种大颗粒夹杂来自未完全反应的药芯组 分和小尺寸夹杂的相互碰撞。
本文对焊缝和热影响区的微观组织进行了分析。X70 接头焊缝中 微观组织有针状铁素体、块状铁素体、先共析铁素体和贝氏体,在热 影响区粗晶区没有发现魏氏组织。在低碳钢母材焊缝中,由于焊接过 程热输入高,在热影响区发现了粗大的魏氏组织。焊缝柱状晶区和 HAZ 粗晶区的主要组织是贝氏体。在焊接接头中获得贝氏体组织,使 这种自制自保护药芯焊丝能够符合规定的力学性能的要求。我国对能源的需求增长很快,管线工程的发展刺激了管线钢和焊接材料的发展。 X70 高压输油输气管线钢在中国的成功应用,迫切需要开发自主产权 的焊接工艺和力学性能优良的自保护药芯焊丝。国内对自保护药芯焊 丝曾经做过一些研究,但始终没有自己品牌的产品。所以,下一步的 工作是如何将研究成果转化成产品,这需要更多的努力。 9.期刊论文 Chuan.YUPing.TIAN Zhilin.XUE Zhenkui 自保护药芯焊丝焊接X70 管线钢接头力学性能和 微观组织特点 -焊接学报2007,28(11) 对X70 大管径管线钢焊接用自保护药芯焊丝进行研究.并进行焊 接工艺和力学性能的评定,以确定其现场的焊接性,所有结果符合美国 石油行业标准API1104《管道及有关设施的焊接》和一些附加的国内 标准.结果表明,自制的自保护药芯焊丝有较好的全位置焊接性、良好 的脱渣性和电弧稳定性,较低的飞溅率和发尘量.接头的抗拉强度为 730~760MPa,-20冲击吸收功为125J.表明自制的自保护药芯焊丝能 够在焊接X70 管线钢时获得合格的接头.X70 接头焊缝中微观组织有 针状铁素体、块状铁素体、先共析铁素体和粒状贝氏体,在热影响区 粗晶区没有发现魏氏组织.焊缝柱状晶区和HAZ 粗晶区的主要组织是 粒状贝氏体.在焊接接头中获得贝氏体组织,使这种自制自保护药芯焊 丝能够符合规定的力学性能的要求. 10.学位论文 自保护药芯焊丝及其熔滴过渡的研究2007 本文借助高速摄像及汉诺威焊接质量分析仪(以下简称汉诺威分 析仪),对市售管道焊接用全位置自保护药芯焊丝的熔滴过渡形态及其工艺参数和冶金因素对其的影响进行研究,发现全位置自保护药芯 焊丝具有“弧桥并存”的熔滴过渡特征,并建立起熔滴过渡形态与汉 诺威波形曲线的对应关系。对分析汉诺威分析仪采集的数据进行分析 发现,焊接电流在180A 左右时有最好的工艺性能,偏离这个电流值 焊接工艺性会变差。 通过大量试验总结出 NaCO/KCO、大理石/白云石、石英、长石是对熔滴过渡有较大影响的因子。设计三组试验,借助汉诺 威波形曲线考察了NBCO/KCO、 大理石/白云石、石英、长石对熔滴过渡及焊接工艺性的影响规律, 得出结论:当NaCO/KCO;1,大理石/白 云石:1~2,石英:1%,长石:2%时配方整体效果最好。 研制成功一种高氟化物铝镁渣系的2Cr13 型自保护药芯焊丝,该 焊丝的硬度和熔敷金属化学成分均满足AWS、JIS、GB 的相关标准, 且具有良好的工艺性能。