CN101817122A - 一种高韧性埋弧焊丝 - Google Patents

Abstract

一种高韧性埋弧焊丝，本发明属于焊接材料领域。特别适用于Q390A-Q390E、Q420A-Q420E级别钢材的焊接。钢结构制造企业需要同时保证焊缝性能及焊接效率。本发明的特征在于组成该焊丝的化学成分(重量％)为：C 0.08-0.15％；Mn 1.90-2.20％；Si≤0.1％；S≤0.010％；P≤0.020％；Ni 0.10-0.30％；Cu≤0.35％；其余为Fe，采用本发明埋弧焊丝配合SJ101焊剂在大线能量输入情况下，其熔敷金属具有优良的综合性能，其抗拉强度大于550MPa；屈服强度大于450MPa；在-40摄氏度的冲击功大于80J，在-20摄氏度的冲击功大于120J。该埋弧焊丝使焊缝具有高屈服强度、抗拉强度和具有优异的低温冲击韧性，并有很高的焊接效率。

Description

一种高韧性埋弧焊丝

所属技术领域

本发明属于焊剂材料领域，涉及一种高韧性埋弧焊丝。适用于Q390、Q420级钢材的焊接，使焊缝具有高屈服强度、抗拉强度和具有优异的低温冲击韧性。

背景技术

随着钢结构建筑向高层及大跨度方向发展，Q390、Q420等低合金高强度钢在钢结构制造中的应用越来越多。基于钢结构安全因素考虑，要求焊缝具有较高的屈服强度、抗拉强度及优异的低温韧性。另一方面对于钢结构制造企业为提高生产效率需要采用大线能量焊接。但要同时保证焊缝性能及焊接效率存在难以匹配的问题。通常钢结构制造企业采用H10Mn2/Sj101、EH14/SJ101两种焊丝焊剂组合来焊接Q390、Q420级别钢材，但存在以下问题：(1)H10Mn2/SJ101焊丝焊剂组合冲击韧性较好，抗拉强度较低；(2)EH14/SJ101焊丝焊剂组合强度较高，但低温冲击韧性低；(3)上述两种焊丝与SJ101焊剂的组合焊接过程中极易出现开裂现象；(4)通常钢结构制造企业通过降低线能量的方法来提高焊缝的综合性能，但效果不理想，同时生产效率大大降低。因此，Q390、Q420钢结构制造要求有一种强度适中、冲击韧性优良、耐大线能量的埋弧焊丝。

发明内容

本发明提出一种成份设计合理，具有强度适中、高冲击韧性和耐大线能量的埋弧焊丝。本发明所提出的组成高韧性、高效率埋弧焊丝的化学成份(重量％)为：

C 0.08-0.15％；

1.90-2.20％；

Si＜＝0.1％；

S＜＝0.010％；

P＜＝0.020％；

Ni 0.10-0.30％；

Cu＜＝0.35％；

其余为Fe。

在本发明埋弧焊丝的化学成份中，我们对各化学元素的限定理由分别叙述如下：在本发明电焊条的成分中，碳有提高熔敷金属强度的效果，同时对降低其韧性和抗裂性能都有明显的作用，为提高韧性和改善抗裂性能，碳的含量应尽可能低些。但是，埋弧焊接过程中碳元素有较大的烧损，所以，为保证适当的强度及尽可能降低碳对韧性及抗裂性能影响，碳含量限制在0.08-0.15％。本发明中加入锰是因为其具有良好的脱氧及脱硫，同时能有效提高熔敷金属的强度，当熔敷金属中锰含量低于1％时，熔敷金属强度达不到要求，同时也不利于防治焊接热裂纹的产生；当熔敷金属锰含量大于1.6％时，韧性会降低，考虑埋弧焊丝焊接过程锰元素烧损较大及大线能量焊接烧损更大的因素，因此焊丝成分中锰含量限制在1.9-2.2％，以保证再现线能量焊接时熔敷金属中锰含量在1-1.6％范围，充分发挥锰提高强度及提高抗裂性的作用。硅是焊接过程中有效的脱氧元素，当熔敷金属中硅含量小于0.1％时，不可能充分的脱氧，使焊缝产生气孔等焊接缺陷；当熔敷金属中硅含量超过0.6％时，则对焊缝的低温韧性有损害，因为SJ101焊剂会向熔敷金属中过渡一定量的硅，所以在焊丝成分中硅含量限制在＜＝0.1％，以保证熔敷金属中硅含量控制在0.1-0.6％范围。在本发明焊丝成分中加入镍可能通过细化a相的晶粒来提高熔敷金属的韧性，降低其脆性转变温度，为此焊丝镍含量限制在0.1-0.3％。在本发明中铜主要作为增加焊丝防锈性和导电性，限制在＜＝0.35％。在本发明焊丝中的硫、磷都属于对熔敷金属的韧性有很大危害的元素，应该尽量降低。其余为铁。本发明的高韧性、耐大线能量焊丝制造技术与现有技术相同。按本发明焊丝的合金成份进行冶炼并铸成钢锭，再经锻造、扎制盘条、拔丝成相应尺寸的焊丝后镀铜抛光，最后分卷包装成产品。

采用本发明的焊丝与现有技术相比较，具有成分设计简单，合理、成本低，采用该焊丝配合SJ101焊剂施焊，能有效地提高低温韧性、耐大线能量性能并具有适当屈服强度及抗拉强度，经实践证明本发明焊丝在30-40KJ/cm线能量条件下施焊，熔敷金属具有优良的综合力学性能，其抗拉强度大于550MPa；曲阜强度大于450MPa；在-20摄氏度的冲击功大于120J，在-40摄氏度的冲击功大于80J。在低温韧性极耐大线能量方面有明显的改善。

具体实施方式

采用本发明实施例的埋弧焊丝，通过与SJ101焊剂配合施焊得到具有优良综合力学性能的熔敷金属。本发明按设定的焊丝成份，根据钢厂提供的6.5mm热轧盘条，最后经过提拔度钢制成4.8mm埋弧焊丝，焊丝化学成分均列入表1。焊丝的制备是在现有设备及技术条件下制成。焊接用石板为9345，厚度为20mm；焊接坡口尺寸、取样位置及试验方法等均按国标GB/T12470执行。试验结果均列入表2。

表1

试样编号	C	Ma	Si	Ni	Cu	S	P
								1	0.13	1.95	0.076	0.16	0.070	0.006	0.014
2	0.13	1.97	0.076	0.17	0.074	0.006	0.014
								3	0.13	1.95	0.084	0.17	0.082	0.006	0.014
4	0.12	2.03	0.078	0.16	0.070	0.006	0.013
								5	0.13	2.03	0.076	0.16	0.070	0.006	0.013
6	0.13	1.90	0.089	0.15	0.091	0.007	0.013

表2

从本发明实施例可以得出结论：本发明产品的熔敷金属具有优良的综合性能，特别具有低温韧性好、耐大线能量的特点。

Claims (2)

1.一种适用于Q390A-Q390E、Q420A-Q420E级别钢材的高韧性埋弧焊丝，其特征在于：熔敷金属屈服强度、抗拉强度较高，具有优异低温韧性和耐大线能量。

2.根据权利要求1所述的高韧性埋弧焊丝，其特征在于：组成该焊丝的化学成份(重量％)如下：

C：0.08-0.15％；

1.90-2.20％；

Si＜＝0.1％；

S＜＝0.010％；

P＜＝0.020％；

Ni：0.10-0.30％；

Cu＜＝0.35％；

其余为Fe。