金属粉型药芯焊丝的分类及应用

金属粉末药芯焊丝以其优良的焊接工艺性能、综合力学性能和较高的焊接效率，在国外发达国家得到了广泛的应用。 如今，随着造船企业产品结构全面转型发展，高附加值的工程项目正在承接。 技术质量要求也日益提高，这促使我们不断开发和寻找与之相匹配的新型焊接材料。

一、金属粉末药芯焊丝的功能特点

金属粉末型药芯焊丝被认为是一种可以替代实芯焊丝的焊接材料。 其结构与渣型药芯焊丝相同。 它由薄钢带包裹粉末组成。 不同的是金属粉末型药芯焊丝内部有钢带。 包裹的粉末几乎都是合金粉末，并且没有造渣剂。 因此，在性能上，它不仅具有熔渣少的实芯焊丝的优点，而且具有熔渣型药芯焊丝的高熔敷速度和焊接工艺。 性好等优点。

金属粉末药芯焊丝的优点主要有： 1、熔敷速度高。 与渣型药芯焊丝一样，焊接电流密度高，熔化速度快。 药芯含有大量的铁粉和金属粉末，因此比实芯焊丝具有更高的沉积速度，沉积效率可达97%。 ②焊缝表面夹渣量少，不仅可以减少除渣时间，提高劳动效率，而且可以避免出现夹渣等缺陷。 ③比熔渣型药芯焊丝飞溅量和烟尘少。 ④通过金属粉芯的灵活调整，可解决操作性、成型性、力学性能等特殊要求。

2、金属粉末药芯焊丝的分类及应用

(一)分类

目前，金属粉末药芯焊丝已在世界许多发达国家得到广泛应用，其分类方法也各有不同。 在美国，金属粉末型药芯焊丝在操作和性能方面与实芯焊丝相似。 AWS标准将碳钢用金属粉末型药芯焊丝分类为AWS A5.18《碳钢气体保护焊》。 在《焊丝和填充焊丝》标准中，型号用E70C表示； 在《低合金钢用金属粉末药芯焊丝》标准、AWS A5.28《低合金钢用气保焊丝和填充焊丝》标准中，型号用EXXC_表示； 不锈钢用金属粉末型药芯焊丝归入AWS A5.9《不锈钢用实芯焊丝和填充焊丝》标准，型号用EC表示； 埋弧焊丝也用“EC”来表示金属粉末类型，具体参见AWS A5.17《碳钢用埋弧焊丝和焊剂》标准和AWS A5.23《碳钢用埋弧焊丝和焊剂》标准低合金钢”标准。

ISO标准将其纳入药芯焊丝标准，其中碳钢和低合金钢金属粉末型药芯焊丝属于ISO17632《碳钢和细晶粒钢气体保护和自保护》药芯焊丝”，字母“M”表示金属粉末药芯焊丝。 在欧洲、日本等国家和地区，金属粉末型药芯焊丝被归类为药芯焊丝。 同样，我国也将其归类为药芯焊丝，但其使用和认识并不普及。

金属粉末药芯焊丝发展至今，已形成较为完善的模型体系，并应用于各种焊接方法。 目前已开发的金属粉芯焊丝按材质可分为碳钢、合金钢、不锈钢、镍基合金钢等。 金属粉芯焊丝。 关于保护气体的使用，日本多采用CO2气体保护，少数情况下采用混合气体保护，而欧洲则大多采用富氩混合气体保护。

金属粉芯焊丝按焊接方法可分为：①GMAW金属粉芯气保焊丝（CO2或CO2+Ar）。 ②SAW金属芯式埋弧焊丝。 ③GTAW金属芯型氩弧焊丝。

（二）申请

在我国，金属粉末药芯焊丝的使用还很少。 目前应用于大型船厂T排纵骨装配线、液化气储罐用9Ni钢的CO2气体保护焊和埋弧焊、强度55kg及以上海洋工程钢焊接等。 前景广阔。

造船业走上了应用金属粉末药芯焊丝新型焊接材料的道路。 包括埋弧焊、气体保护焊、不锈钢氩弧焊等多种焊接方法。 例如，广船国际龙穴基地已广泛采用T排纵梁焊接。 双丝高速角焊时，采用昆山精群GCL-11G金属粉末焊丝（AWS A5.18 E70C-GC）代替正面焊丝。 前一种是实芯焊丝，第二种是药芯焊丝或70C型铁粉芯焊丝，两根焊丝之间的距离为25mm，采用100%CO2气体保护。 这一新工艺已申请国家专利，如图1所示。

图2为T排焊缝除渣成型照片。 GCL-11G在300A以上电流下使用时，飞溅与药芯焊丝相当，但整体焊渣较薄且较容易脱落，熔敷金属较多。 综合使用成本可降低10%~15%左右。

3.金属粉末型埋弧焊丝的试验研究

（一）项目简介

虽然我公司一直从事陆上风塔的生产，但很早就开始了海上风塔制造技术的研究。 在业务运营方面，公司接触过欧洲大型海上风塔项目——三脚架和钢管桩生产产品，其中钢管桩直径达到6 000mm，板材厚度为30~80mm。 筒体材质包括S355ML/NL和海洋工程钢S355G7/G8+M。 需符合欧洲标准EN 10225《海上固定设施用焊接结构钢-技术交付条件》标准。 其中，板厚小于80mm的S355G7/G8+M有特殊要求，必须满足-60℃夏比冲击试验要求。

S355G7/G8+M通过TMCP工艺（热机械控制工艺）获得材料的高强度和韧性，因此合金元素少，碳当量低。 与其他方法生产的同牌号钢材相比，具有更好的焊接性能。 国内对该类钢材焊接性的研究较少，配套焊接材料的研究接近空白。 我们购买了江阴兴澄特钢生产的与S355G7/G8同级别的S355G10板材进行试验研究。 板厚规格分别为20mm和50mm，性能如表1所示。考虑到力学性能的匹配，我们初步选用了国际国内知名品牌的两种埋弧焊材，并进行了工艺认可试验和焊材熔敷金属测试按照ISO15614-1标准规范进行。 然而，测试结果并不理想。 。

(2)焊接材料的准备

为进一步完善海上风塔用钢S355G10及可选用新型焊接材料的焊接工艺认可试验，综合技术部焊接实验室组织召集钢结构事业部、质量部相关部门负责人进行讨论。本次工作的实施方案。 。 积极咨询并寻找适合海上风塔钢的第三种埋弧焊焊材。 在了解到金属粉末药芯焊丝在提高力学性能方面的独特优势后，我们主动联系焊材生产厂家，要求他们提供相应的埋弧焊丝和焊剂样品，再次进行了测试。

(3)试板焊接

目前我们只对20mm厚的钢板进行了工艺评定，母材试板的切割尺寸均为20mm×200mm×600mm。 焊接工艺评定项目见表2。

焊接接头形式及焊接顺序如图3所示，焊接参数如表3所示。

(4) 测试结果

焊接24小时后，对试板进行目视检查和100%超声波检测，然后取样进行力学性能测试。 取两组进行冲击，焊缝中心WM和熔合线+2mm各一组。 检测数据全部合格，符合技术要求。 要求。 焊接试板焊缝外观如图4所示，冲击试验结果见表4。

4。结论

通过金属粉末药芯焊丝的试验研究，解决了海上风塔产品与海上钢焊丝匹配的技术难题，满足技术规范中-60℃低温冲击韧性的特殊要求。 与传统的实心焊丝相比，该焊丝具有更加稳定和优良的综合物理化学性能，良好的操作性能和除渣性能。

本次海上风电S355G10材料焊接工艺试验是按照《ISO15614-1》《金属材料焊接工艺规程和评估》标准进行的正式完整性试验。 现阶段仅作为新牌号材料（包括钢材和焊接材料）的工艺确认测试在公司内部进行，不需要第三方认证。 今后将根据生产经营的实际需要考虑系统完整性测试。

作者简介：刘秋良，中船澄西造船有限公司