CN101041211A - 一种高性能建筑用埋弧焊丝及盘条 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种焊接材料，特别涉及一种高性能建筑用埋弧焊丝及盘条。解决目前没有与建筑用厚钢板Q390和Q420的配套的埋弧焊丝，以及现有高性能埋弧焊丝存在冶炼难度大，Ti、B等元素收得率低以及成本较高的技术问题。本发明的技术方案为：一种高性能建筑用埋弧焊丝及盘条，其组成化学成分的重量百分比为：C 0.06～0.16％，Si≤0.20％，Mn 1.6～2.3％，S≤0.015％，P≤0.020％，Ni 0.06～0.30％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。本发明的埋弧焊丝及盘条，适于焊接Q390和Q420类的建筑结构钢等。

Description

一种高性能建筑用埋弧焊丝及盘条
技术领域：本发明涉及一种焊接材料，特别涉及一种高性能建筑用埋弧焊丝及盘条。
背景技术：目前，国内外使用最为广泛的建筑钢结构钢是Q235和Q345(日本SN400，相当于Q235；SN490，相当于Q345)。国外已经开始大量使用屈服强度390MPa、440MPa的高强度建筑结构钢。在2004年-2010年，北京奥运、广州亚运、上海世博等重大工程需要高强度建筑结构用钢，各大钢厂积极开发，相继推出高强建筑用钢Q390和Q420钢种。目前市场上还没有发现可与Q390和Q420厚板相配套的埋弧焊丝，同时具有良好的抗裂性能、高强度、-20℃时CVN冲击韧性Akv≥90J、良好焊接工艺性能的高性能建筑用埋弧焊丝。中国专利97104393.0公开了一种低合金高强度高韧性埋弧焊丝，其化学成分(重量％)含有C 0.06～0.12、Mn 1.20～1.80、Si 0.02～0.06、Ni 0.20～0.50、Ti 0.10～0.16、B 0.006～0.01，余量为Fe及不可避免的S和P。该发明焊丝为中锰低硅微合金化埋弧焊丝，焊后焊缝具有高的强度及低温冲击韧性，对大厚板焊接的坡口角度及焊接线能量有较强的适应性，焊前不需预热，焊后不需进行热处理，焊接工艺性能好，能广泛用于桥梁、石油管线、大型压力容器等结构的焊接。中国专利200410097804.4公开了一种大线能量埋弧焊用焊丝，用质量％表示，具有含C：0.03～0.10％、N：0.0035％以下、Si：0.40％以下、Mn：1.00～2.50％，还含Ti在0.030％以上且满足Ti/N：15～50，剩余部分由Fe及不可避免的杂质组成的焊丝组成。两篇对比文献公开的是含有Ti、B的焊丝盘条及焊丝，固然可以在一定程度上提高其熔敷金属的力学性能，但是首先存在冶炼难度大，收得率低的
技术问题；其次是成本高，不太适合建筑钢结构行业。
发明内容：本发明的目的是提供一种能与建筑用厚钢板Q390和Q420的配套高性能建筑用埋弧焊丝及盘条，解决目前没有与建筑用厚钢板Q390和Q420的配套的埋弧焊丝，以及现有高性能埋弧焊丝存在冶炼难度大，收得率低以及成本较高的技术问题。本发明的技术方案为：一种高性能建筑用埋弧焊丝及盘条，其组成化学成分的重量百分比为：C 0.06～0.16％，Si≤0.20％，Mn 1.6～2.3％，S≤0.015％，P≤0.020％，Ni 0.06～0.30％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
本发明专利的化学成分设计简便、经济。主要特点是：合理的碳含量、高锰、含有一定量的Ni元素、低硅、低硫磷、不含Ti、B等元素。
焊丝中合理的碳含量，是兼顾熔敷金属的抗裂性能和强度，由于本发明焊丝中不存在Ti、B等微合金元素，为保证焊丝熔敷金属的强度，碳含量不能太低；从焊缝金属抗裂性角度来讲，碳含量不宜太高，因此碳含量必须合理，且通过提高Mn含量来弥补强度的缺损。焊丝盘条在冶炼过程中不含Cu元素，但在焊丝加工过程中，存在镀铜工艺，同时配套母材中有时也含有一定量的铜，这样势必造成焊缝金属中必然含有铜。加入一定量的Ni元素，主要目的是为了保证焊缝中与Cu的合适比例，提高抗裂性，同时改善其焊接工艺性能。焊丝中低Si、低S、低P以及较低的气体元素主要是为了保证熔敷金属具有高的塑性、低温冲击韧性和抗裂性。
本发明中的焊丝盘条生产工艺路线：
Figure A20061002506400041
Figure A20061002506400042
焊丝的生产工艺流程为：盘条的入厂检验→粗拉拔工序→镀铜工序→分卷包装工序。这种工艺是焊丝盘条和焊丝的常规的生产工艺。
本发明的有益效果是：1.本发明盘条、焊丝所得熔敷金属及焊接接头具有良好的抗裂性、优良的力学性能，尤其应用于较大线能量的双丝埋弧焊接时，具有良好的焊接工艺性能。2.本发明盘条、焊丝所得熔敷金属的综合性能为：屈服强度：≥420MPa；抗拉强度：520～650MPa；伸长率：≥22％；-20℃时CVN冲击试样的Akv≥90J。与中国专利97104393.0相比，主要差异点是：不含有Ti、B微合金元素；与中国专利200410097804.4相比，主要差异点是：不含有Ti微合金元素，但含有少量的Ni，且把Ni作为一个重要的合金元素来处理，而不是作为残余元素来处理。含有Ti、B的焊丝盘条及焊丝，固然可以在一定程度上提高其熔敷金属的力学性能，但是存在冶炼难度大，收得率低的问题；而且成本高，不太适合建筑钢结构行业。因而本发明没有采用Ti、B微合金化，而是采用简明的成分设计，其熔敷金属既具有良好的力学性能，同时有体现出良好的经济性特点，非常适合建筑钢结构行业。
具体实施方式：实施例1-5见表1
                      表1实施例焊丝的成品化学成分：％
  编号   C   Si   Mn   Ni   S   P
  本发明   0.06～0.16   ≤0.20   1.6～2.3   0.06～0.3   ≤0.015   ≤0.020
  1   0.07   0.20   2.30   0.20   0.010   0.020
  2   0.10   0.15   2.18   0.30   0.015   0.013
  3   0.12   0.10   2.05   0.18   0.006   0.018
  4   0.13   0.08   1.9   0.06   0.010   0.010
  5   0.15   0.05   1.6   0.12   0.006   0.015
实施例1-5的力学性能测试数据见表2：
            表2实施例焊丝熔敷金属的力学性能
编号   Rel(MPa)   Rm(MPa)   A(％)   Akv *(J)
  室温   -20℃
  1   430   560   33   166   148
  2   445   580   28   194   160
  3   485   595   31   136   121
  4   460   575   30   158   138
  5   480   590   28   146   128
注：熔敷金属采用的是本发明焊丝+SJ101焊剂，Akv *是五个熔敷金属CVN冲击试样的冲击数值平均值；
预计发明推广应用的可行性及前景：本发明的埋弧焊丝及盘条，适于焊接Q390和Q420类的结构钢。主要应用领域有：建筑结构、桥梁、工程机械等。如：将在奥运工程中的CCTV大楼钢结构制作中使用，预计用量达5000吨，具有很好的经济效益和社会效益。

Claims (1)

1、一种高性能建筑用埋弧焊丝及盘条，其组成化学成分的重量百分比为：C 0.06～0.16％，Si≤0.20％，Mn 1.6～2.3％，S≤0.015％，P≤0.020％，Ni0.06～0.30％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
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