CN104923989A - 用于大热输入气电立焊气体保护焊丝的药芯及气体保护焊丝 - Google Patents

用于大热输入气电立焊气体保护焊丝的药芯及气体保护焊丝 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝的药芯，其化学组分质量百分配比为：钛白粉或金红石的至少其中之一：1～3％；石英砂、长石和锆英砂的至少其中之一：3～7％；大理石、白云石和菱苦土的至少其中之一：1～4％；碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾的至少其中之一：1～3％；低碳锰铁：14～20％；钼铁：1～4％；镍粉：4～8％；钛铁：2～5％；稀土硅：1～5％；硼粉：0.01～0.05％；其余为铁粉。本发明还公开了一种用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝，其包括钢外皮和裹覆于钢外皮内的药芯，其中药芯为本发明所述的任意一种药芯。本发明还公开了一种焊缝熔敷金属，其采用本发明所述的任意一种的气体保护焊丝进行焊接而得到。

Description

用于大热输入气电立焊气体保护焊丝的药芯及气体保护焊丝
技术领域
本发明涉及一种焊丝，尤其涉及一种药芯焊丝。
背景技术
目前，随着船舶制造、海洋工程、储罐及大载重桥梁行业的迅速发展，对高强度特厚钢板的需求日益增多。相应地，为了提高现场施工的焊接效率，同时降低施工成本，大热输入气电立焊技术在这些领域得到了越来越多的应用。气电立焊接技术可以根据不同的钢材壁厚及坡口型式和尺寸，通过焊接热输入单道来完成焊接。较之于多层多道焊接，采用气电立焊接技术可以大幅度地提高焊接施工的效率，并且大大地降低焊接施工的投入成本。
如上文所述，采用大热输入气电立焊接技术对于特厚钢板进行焊接时能够大幅度地提高效率，并大大地降低焊接成本，然而，当焊接热输入达到100kJ/cm以上时，焊缝金属与焊接热影响区峰值温度将升高，高温停留时间将延长，焊后冷却速度则变慢，由此会导致焊接接头组织与性能的恶化。焊接接头组织与性能的恶化主要包括：1)高温停留时间延长使得有益的合金元素烧损的程度升高，焊缝合金化作用减弱；2)高温停留时间延长增加了奥氏体晶粒长大的倾向，而奥氏体晶粒长大后不能在后续冷却过程得到有效地细化，这属于不可逆过程，晶粒粗化容易引起焊接接头的各种脆化；3)冷却速度变慢后，容易发生高温固态相变，并生成粗大的先共析块状铁素体或魏氏组织，从而使得对焊接接头塑性和韧性有利的低温固态相变发生的可能性降低。上述情况都将恶化焊接接头的组织和性能，尤其是会恶化焊接接头的塑性和韧性。
公开号为CN101396777A，公开日为2009年4月1日，名称为“气电立焊用药芯焊丝”的中国专利文献公开了一种气电立焊用药芯焊丝。该焊丝含有：C：0.03～0.07wt.％，Si：0.3～0.6wt.％，Mn：1.8～2.0wt.％，Ni：0.9～1.2wt.％，Mo：0.3～0.8wt.％，Ti：0.10～0.27wt.％，B：0.008～0.014wt.％，Mg：0.15～0.30wt.％，Al：≤0.05wt.％，P≤0.025wt.％，S≤0.025wt.％，熔渣生成剂：1.0～2.0wt.％，熔渣生成剂中的F：0.4～0.7wt.％。该中国专利文献所公开的技术方案是通过降低药芯焊丝熔渣含量来提高熔敷效率，并通过药粉内部的合金种类与成分设计以保证焊接工艺性能和接头力学性能，主要是对Cr、Mo与Ni等合金元素进行合理的配比。由于药芯焊丝中的合金含量较高，因此焊缝金属冷裂纹敏感指数Pcm值会达到0.22，高含量的Cr、Mo也增加了焊缝金属淬硬的倾向。此外，合金元素的各种析出物的阻碍位错运动也会造成焊接接头延伸率的下降。
公开号为102554519A，公开日为2012年7月11日，名称为“适合大线能量强迫成型的药芯焊丝及其制备和使用方法”的中国专利文献记载了一种适合大线能量强迫成型的高效药芯焊丝及其制备和使用方法。该药芯焊丝包括外包钢带和填充焊剂两部分，填充焊剂的组分(按质量百分比计)为C：0.03～0.06，Si：0.25～0.70，Mn：1.3～2.0，Ni：0.1～0.7，Mo：0.1～0.4，Ti：0.01～0.1，B：0.003～0.01，Mg：0.01～1.1，Al：≤0.1，造渣剂5～10，其余为Fe和不可避免的杂质；药芯焊丝内填充焊剂量占焊丝总质量的15～25％。
公开号为CN102554495B，公开日为2014年9月10日，名称为“高韧性电气焊自保护药芯焊丝”的中国专利文献公开了一种高韧性电气焊自保护药芯焊丝。由钢带和焊药构成，焊药包裹于钢带内，焊药占焊丝总重量的重量系数为0.2～0.3，按重量百分比计，钢带中：C：0.01～0.055％；Si：0.01～0.03％；Mn：0.10～0.30％；Al：0.005～0.060％；P：0.007～0.015％；S：0.007～0.015％；余量为Fe。按照焊药总重量计：氟化物：2.0～6.0％；氧化物：1.0～4.0％；碳酸盐：0.2～1.0％；Mn：1.0～4.0％；Si：0.2～1.2％；Ni：0.4～2.0％；Mo：0.1～1.0％；Cr：0.05～0.2％；V：0.05～0.2％；余量为Fe。
上述两种专利文献所公开的药芯焊丝采用了碱土氟化物和金红石造渣，轻金属离子具有稳弧作用，脱氧剂采用了金属粉(Al、Mg、Ti等)，同时添加适量的Ni、Mo等合金剂来保证最终焊接接头的性能。然而，在实际使用过程中，此类药芯焊丝的适用范围相对较窄。
由此，需要获得一种焊接热输入适用范围广且能与焊接的热输入实现优化匹配的焊丝，其不仅能够保证焊接时的焊接工艺性能，而且经焊接后的焊缝金属的各项力学性能良好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝的药芯，由药芯制得的焊丝具有良好的脱渣性，低飞溅及低气孔发生率等焊接工艺性能。另外，由药芯制得的焊丝在焊接过程中所形成的焊接电弧稳定。此外，由药芯制得的焊丝经焊接后的焊缝金属具有优良的力学性能和良好的表面成型。
为了实现上述目的，本发明提出了一种用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝的药芯，其化学组分质量百分配比为：
钛白粉或金红石的至少其中之一：1～3％；
石英砂、长石和锆英砂的至少其中之一：3～7％；
大理石、白云石和菱苦土的至少其中之一：1～4％；
碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾的至少其中之一：1～3％；
低碳锰铁：14～20％；
钼铁：1～4％；
镍粉：4～8％；
钛铁：2～5％；
稀土硅：1～5％；
硼粉：0.01～0.05％；
其余为铁粉。
本发明所述的用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝的药芯中的各化学组分的设计原理为：
钛白粉和金红石：由于在大热输入气电立焊接过程中，熔渣会随着熔池液面而上升，因此，降低熔渣的熔点非常重要，否则在底层焊缝内容易引起夹渣。钛白粉或金红石的主要化学组分为二氧化钛，其能够降低熔渣的熔点与表面张力，并细化焊接熔滴，从而有利于焊后脱渣。另外，钛离子在焊接过程中还具有稳定电弧、降低飞溅的作用。基于此，对于本发明的气体保护焊丝的药芯而言，需要将钛白粉或金红石的至少其中之一的含量控制为1～3％。
石英砂、长石和锆英砂：石英砂、长石或锆英砂以二氧化硅为主要组成。与二氧化钛类似，二氧化硅也有利于熔渣上浮及焊后脱渣，从而保证焊缝成型。在石英砂、长石及锆英砂等矿物质中的K、Na离子也是很好的稳弧剂，也就是说，K、Na离子有利于在焊接过程中稳定焊接电弧。因此，本技术方案将石英砂、长石和锆英砂的至少其中之一的含量设定在3～7％范围之间。
大理石、白云石和菱苦土：该三种矿物质的主要成分是碳酸钙和碳酸镁，在焊接过程中熔池和熔滴化学反应阶段起到造气和造渣作用。但是，其含量不能过高，否则会提高熔渣碱度，影响焊接工艺性能。
碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾：大热输入气电立焊接需要采用较大的焊接电流和焊接电压，这样才能避免因焊接速度过慢而可能造成的焊接电弧的不稳定。为此，作为稳弧剂的碳酸锂、碳酸钠或碳酸钾，与熔渣成分之间的综合作用能够进一步地保证焊接过程中焊接电弧的稳定性。在本发明的技术方案中，需要添加碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾的至少其中之一，并且将添加量控制为1～3％。
低碳锰铁/钼铁/镍粉/钛铁/稀土硅/硼粉：低碳锰铁、钼铁、镍粉(Ni＞99％)、钛铁、稀土硅(Re+Si约为70％)及硼粉均是该药芯的重要合金剂。
其中，Mn与Si都是重要的脱氧剂，以保证焊缝的纯净度。另外，作为固溶强化元素，Mn能够保证焊缝即使在非常高的热输入条件下也具有足够高的强度。同时，Si还能够增强熔池流动性，降低焊缝的夹渣倾向。
作为提高淬透性元素，Mo有利于保证在大热输入条件下的焊缝的综合性能。
作为扩大奥氏体区元素，Ni与C共同作用能够避免在大热输入焊接条件下的焊接而造成的焊缝冷却速度过慢的情况。不仅如此，Ni与C的共同作用还能够有效地防止因焊缝冷却速度过慢而可能引起的高温固态相变，由此，避免了可能生成对焊缝塑韧性不利的块状先共析铁素体。然而，若Ni含量过高，不仅会降低焊缝强度，还会引起偏析，Ni还会与焊缝内杂质元素形成低熔点共晶物，从而引起焊缝开裂。
Ti在焊缝中是重要的脱氧脱氮元素。与此同时，Ti的非金属化合物质点在晶内可以作为形核质点，促进针状铁素体形成并细化晶粒。固氮后的Ti还能够保证B元素的有利作用。
在大热输入焊接的状态下，稀土元素能够吸附焊缝中S、P、O、N、H等有害杂质元素，并改善焊缝中各种高熔点析出物的形状，并使其作为形核质点，间接地细化了晶粒，提高了焊缝的塑韧性。作为强化学活性元素，稀土元素还容易聚集在原奥氏体及先共析相的晶粒边界上以形成吸附膜，从而有效地阻碍晶粒长大。
B元素具有显著的晶界偏聚特性，易于在晶界扩散，会抑制高温下的奥氏体晶粒长大以及先共析铁素体的析出，起到了晶粒细化的作用。同时，B元素还降低了合金元素在奥氏体晶界的偏聚，有利于针状铁素体在奥氏体晶内形核，从而细化二次组织。
基于本发明的技术方案，通过Ti、B与稀土元素的联合作用，不仅抑制了因大热输入焊接而造成的高温奥氏体晶粒长大，还促进了晶内针状铁素体形核，由此扩大了由药芯制得的焊丝的焊接热输入的适用范围。
鉴于以上设计原理，需要对于本发明所述的气体保护焊丝的药芯中的低碳锰铁、钼铁、镍粉、钛铁、稀土硅及硼粉组分进行控制，为此，低碳锰铁的含量控制为：14～20％；钼铁的含量为：1～4％；镍粉的含量为：4～8％；钛铁的含量为：2～5％；稀土硅的含量为：1～5％；硼粉的含量为：0.01～0.05％。
不同于现有技术中的药芯，本发明所述的气体保护焊丝的药芯没有添加以碱土金属氟化物为主的碱性渣系，而是加入了以二氧化钛和二氧化硅为主要成分的酸性氧化物(即酸性渣系)，这有利于保证由该药芯制备得到的焊丝在大热输入焊接过程中具有良好的焊接工艺性能及操作性能，并使得焊接焊缝的成型性好。
需要说明的是，上述各化学组分均需要进行严格的烘干和保温，并避免选用含有结晶水的矿物质，以避免氢对于焊接所形成的焊缝金属产生不利影响。
本发明所述的用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝的药芯通过各组分的优化设计，抑制了在大热输入焊接条件下焊缝中的奥氏体晶粒的过度长大，同时增加了焊缝中的奥氏体晶内针状铁素体的形核几率，起到了细化焊缝组织的作用，从而有利于焊接接头的综合力学性能。
进一步地，在本发明所述的气体保护焊丝的药芯中，上述低碳锰铁中的Mn含量≥95wt％。
进一步地，在本发明所述的气体保护焊丝的药芯中，上述钼铁中的Mo含量为50～60％。
本发明的另一目的在于提供一种用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝，该焊丝的脱渣性优良，飞溅低且气孔发生率低。此外，该焊丝的焊接热输入适用范围广，最高焊接热输入高达300kJ/cm。另外，该焊丝在焊接时所形成的焊接电弧稳定。此外，该焊丝经焊接后而形成的焊接接头具有优良的综合力学性能和良好的表面成型。
为了达到上述发明目的，本发明公开了一种用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝，其包括钢外皮和裹覆于钢外皮内的药芯，其中药芯采用上文所提及的任意一种的药芯。
进一步地，在本发明所述的用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝中，上述钢外皮的化学元素质量百分配比为：C 0.04-0.09％，Si 0.01-0.05％，Mn0.15-0.5％，余量为Fe和不可避免的杂质。
对于钢外皮的各化学元素的设计原理为：
C：作为钢中的重要元素，C除了保证焊丝与熔覆金属的强度以外，其还作为扩大奥氏体区元素，与Ni、Cu等联合作用以促进焊缝金属低温固态相变，避免焊缝中粗大块状铁素体的生成，对焊缝综合力学性能有利。
Si：焊丝外皮中的硅主要通过固溶强化作用保证强度，同时适当增加熔池流动性，有利于焊后脱渣。
Mn:焊丝外皮中的Mn除了固溶强化提高强度以外，还与药粉中的Mn一起作为脱氧剂，净化焊缝金属。
需要说明的是，钢外皮表面应当没有油污、水分或锈蚀，以避免出现影响焊丝焊接性能的不利因素。
更进一步地，在本发明所述的用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝中，钢外皮中不可避免的杂质中的S≤0.01％，P≤0.01％。
更进一步地，在本发明所述的用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝中，上述钢外皮的厚度为0.4-0.7mm。
本发明所述的气体保护焊丝通过选择合适的钢外皮，并对于裹覆在钢外皮内的药芯中的各化学组分进行优化配比，以保证焊丝在焊接过程中具有良好的焊接工艺性能，由此，经大热输入焊接后而形成的焊接接头具有良好的表面成型和综合力学性能。
本发明的又一目的在于提供一种焊缝熔敷金属，其通过上文所提及的任意一种气体保护焊丝进行焊接而得到。
进一步地，本发明所述的焊缝熔敷金属的屈服强度为465～535MPa，抗拉强度为565～630MPa，延伸率为22～28％。
根据不同的焊接热输入值，由本发明所述的焊丝经焊接后得到的焊缝熔敷金属的力学性能会在上述范围内有所变化。
为了从另一个角度对本案涉及的焊丝焊接得到的熔敷金属进行限定，本发明还进一步提供了一种焊缝熔敷金属，其化学元素质量百分配比为：
C：0.04～0.08％；
Si：0.2～0.6％；
Mn：1.0～1.7％；
Mo：0.08～0.3％；
Ni：0.3～1.0％；
Ti：0.01～0.06％；
Al：0.01～0.06％；
Mg：0.01～0.06％；
B：0.003～0.01％；
Re：0.005～0.02％；
Cu<0.2％；
S<0.015％；
P<0.020％；
余量为Fe和其他不可避免的杂质元素。
也就是说，该采用化学元素成分限定的焊缝熔敷金属实际上就是采用本发明所述的焊丝焊接后获得的焊缝熔敷金属。
本发明所述的焊缝熔敷金属中的各化学元素的设计原理为：
C：焊缝熔覆金属中的碳主要是保证强度，同时，其还与Ni、Cu联合作用以利于焊缝金属低温固态相变的产生。
Si和Mn：Mn与Si都是重要的脱氧剂，以保证熔敷金属的纯净度。另外，作为固溶强化元素，Mn能够保证即使在非常高的热输入条件下，熔敷金属也具有足够高的强度。同时，Si还能够增强熔池流动性，降低熔敷金属的夹渣倾向。
Mo：作为提高淬透性元素，Mo有利于保证在大热输入条件下的焊缝的综合性能。
Ni：作为扩大奥氏体区元素，Ni与C共同作用能够避免在大热输入焊接条件下的焊接而造成的焊缝冷却速度过慢的情况。不仅如此，Ni与C的共同作用还能够有效地防止因焊缝冷却速度过慢而可能引起的高温固态相变，由此，避免了可能生成对焊缝塑韧性不利的块状先共析铁素体。然而，若Ni含量过高，不仅会降低焊缝强度，还会引起偏析，Ni还会与焊缝内杂质元素形成低熔点共晶物，从而引起焊缝开裂。
Ti：Ti在焊缝中是重要的脱氧脱氮元素。与此同时，Ti的非金属化合物质点在晶内可以作为形核质点，促进针状铁素体形成并细化晶粒。固氮后的Ti还能够保证B元素的有利作用。
Al：Al在起到造渣作用的同时，还可以与熔池中的氧和氮生成高熔点析出物，有利于晶粒的非均质形核。
Mg：Mg主要起到造渣和稳定电弧的作用。
B：B元素具有显著的晶界偏聚特性，易于在晶界扩散，会抑制高温下的奥氏体晶粒长大以及先共析铁素体的析出，起到了晶粒细化的作用。同时，B元素还降低了合金元素在奥氏体晶界的偏聚，有利于针状铁素体在奥氏体晶内形核，从而细化二次组织。
Re：在大热输入焊接时，稀土氧化物能够吸附焊缝中S、P、O、N、H等有害杂质元素，并改善焊缝中各种高熔点析出物的形状，并使其作为形核质点，间接地细化了晶粒，提高了焊缝塑韧性。作为强化学活性元素，稀土元素还容易聚集在原奥氏体及先共析相的晶粒边界上形成吸附膜，可有效地阻碍晶粒长大。
P、S和Cu在本技术方案中均是杂质，要控制其含量尽可能地低。
基于上述原理，本技术方案将熔敷金属中的化学元素成分控制在上述范围内。
本发明所述的焊缝熔敷金属中C含量较高，而其他合金元素含量较低，即本技术方案采取了增碳降合金的设计思路，在保证焊缝熔敷金属的整体强度的前提下，又降低了合金成本，从而降低了生产制造成本。此外，采用增碳降合金的设计思路的另一优点在于可以使得冷裂敏感指数(Pcm)降低至相对较低的水平，不仅避免了大热输入焊接过程中焊缝熔敷金属发生淬硬倾向，还有利于焊接过程的操作实施，从而令焊接接头的综合力学性能更容易得到保障。
进一步地，上述焊缝熔敷金属的屈服强度为465～535MPa，抗拉强度为565～630MPa，延伸率为22～28％。
对于本发明所述的药芯来说，由于药芯中的Ti、B与稀土元素的联合作用可以有效地阻止奥氏体晶粒在大热输入焊接过程中的高温长大，并能够促进了晶内针状铁素体形核，因此，由本发明所述的药芯制备的焊丝经焊接后所形成的焊缝的综合力学性能优良。另外，由于药芯采用以二氧化钛和二氧化硅为主的酸性渣系替代常用的以碱土氟化物为主的碱性渣系，因此，由药芯制得的焊丝的焊接工艺性能良好，有利于提高焊接后的焊缝的成型质量。此外，由药芯制得的焊丝在焊接过程中所形成的焊接电弧稳定。
对于本发明所述的焊丝来说，其具备优良的脱渣性，低飞溅及低气孔发生率等较好的焊接工艺性能。另外，该焊丝经焊接后所获得的焊接接头具有优良的力学性能。此外，该焊丝的焊接热输入适用范围广。
对于本发明所述的熔敷金属来说，其冷裂敏感指数低，屈服强度、抗拉强度高，且具有良好的延伸率。
附图说明
图1为实施例A1中的焊丝经焊接后而得到的焊接接头的形貌图。
具体实施方式
下面将结合附图说明和具体的实施例对本发明所述的用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝的药芯、气体保护焊丝及焊缝熔敷金属做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
表1列出了本技术方案的焊丝的实施例A1-A5中的药芯化学组分的质量百分配比。
表1.(余量为铁粉，wt.％)
表2列出了实施例A1-A5中的气体保护焊丝的钢外皮的化学元素质量百分配比。
表2.(余量为Fe和除了S、P其他不可避免的杂质，wt.％)
序号 C Si Mn S P
A1 0.05 0.03 0.40 0.005 0.006
A2 0.05 0.03 0.40 0.006 0.007
A3 0.06 0.03 0.35 0.006 0.006
A4 0.06 0.04 0.35 0.005 0.006
A5 0.06 0.04 0.40 0.004 0.008
实施例A1-A5的焊丝中的药芯的配置步骤以及生产焊丝的制造方法采用了本领域内的现有技术，故在此就不进行详细描述了。
采用实施例A1-A5的焊丝进行焊接：选用30mm壁厚的EH36级造船用钢材，采用气电立焊接技术，在热输入为305kJ/cm且100％CO2气体保护的条件下进行焊接，其中，CO2的气体流量为30～45L/min，焊接电流为450～490A，焊接电压为44～48V，焊接速度为4.0～4.5cm/min。在焊接过程中，采用没有钝边的V型坡口，坡口角度为32°，组对间隙为6mm，相应的正面开口宽度为23mm。焊接过程中，钢材背面使用陶瓷衬垫辅助成型。焊丝干伸长度为40～45mm。得到的焊缝熔敷金属的化学元素质量百分配比如表3所示。
表3.(余量为Fe和不可避免的杂质，wt.％)
序号 C Si Mn Mo Ni Ti Al Mg B Re Cu P S
A1 0.05 0.3 1.3 0.28 0.97 0.02 0.03 0.05 0.007 0.01 0.07 0.009 0.004
A2 0.06 0.2 1.4 0.25 0.90 0.03 0.02 0.04 0.007 0.005 0.05 0.007 0.006
A3 0.08 0.45 1.55 0.21 0.70 0.03 0.05 0.04 0.005 0.005 0.06 0.012 0.009
A4 0.04 0.5 1.6 0.21 0.52 0.05 0.06 0.02 0.004 0.01 0.06 0.010 0.005
A5 0.05 0.6 1.7 0.10 0.40 0.06 0.06 0.02 0.006 0.02 0.04 0.008 0.005
表4列出了实施例A1-A5的气体保护焊丝经焊接后得到的焊缝熔敷金属的力学性能。
表4.
注：表4每个实施例对应的冲击功的三个值表示分别测量三次的值，通过该三个值可以得到冲击功均值。
由表4可以看出，采用上述实施例A1-A5中的焊丝进行气体保护焊接后所获得焊缝的屈服强度均≥486Mpa，抗拉强度均≥580Mpa，延伸率均≥19％，并且-20℃冲击功的值都大于75J，由此说明了通过本发明的气体保护焊丝经焊接后所获得焊缝熔敷金属具有较高的强度和较大的冲击韧性。
此外，实施例A1-A5中的焊丝在热输入为305kJ/cm的气电立焊接的条件下也能够实现焊接，说明了该焊丝能够适应于大热输入条件下的焊接，该焊丝的适用范围广。
图1显示了实施例A1中的焊丝经焊接后而得到的焊接接头的宏观形貌。
从图1可以看出，整个气电立焊缝的截面非常清晰，没有出现肉眼可见的焊接缺陷和粗大晶粒，母材金属与焊缝结合良好。
本发明通过对制备焊丝的药芯中各化学组成的合理选择及优化配比，使得由该药芯制得的焊丝在焊接过程中发生多种冶金反应，以保证焊丝在气体保护大热输入气电立焊接过程具备良好的焊接工艺性能。同时，由该焊丝形成的焊缝熔敷金属具有较高的屈服强度和抗拉强度以及良好的延伸率和冲击韧性，由此得到的焊接接头也具备良好的表面成型和优良的综合力学性能。本发明所述的焊丝适合于690MPa以下级别结构用碳钢和低合金钢材料的大热输入气电立焊接，尤其适用于造船、海洋工程、石油储罐以及桥梁等需要实现特厚钢板高效焊接的生产制造领域。
需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝的药芯，其特征在于，其化学组分质量百分配比为：
钛白粉或金红石的至少其中之一：1～3％；
石英砂、长石和锆英砂的至少其中之一：3～7％；
大理石、白云石和菱苦土的至少其中之一：1～4％；
碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾的至少其中之一：1～3％；
低碳锰铁：14～20％；
钼铁：1～4％；
镍粉：4～8％；
钛铁：2～5％；
稀土硅：1～5％；
硼粉：0.01～0.05％；
其余为铁粉。
2.如权利要求1所述的药芯，其特征在于，所述低碳锰铁中的Mn含量≥95wt％。
3.如权利要求1所述的药芯，其特征在于，所述钼铁中的Mo含量为50～60％。
4.一种用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝，其特征在于，其包括钢外皮和裹覆于钢外皮内的药芯，其中所述药芯为权利要求1-3中任意一项所述的药芯。
5.如权利要求4所述的用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝，其特征在于，所述钢外皮的化学元素质量百分配比为：C 0.04-0.09％，Si 0.01-0.05％，Mn 0.15-0.5％，余量为Fe和不可避免的杂质。
6.如权利要求5所述的用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝，其特征在于，所述不可避免的杂质中的S≤0.01％，P≤0.01％。
7.如权利要求5所述的用于大热输入气电立焊的气体保护焊丝，其特征在于，所述钢外皮的厚度为0.4-0.7mm。
8.一种焊缝熔敷金属，其采用如权利要求4-7中任意一项所述的气体保护焊丝进行焊接而得到。
9.如权利要求8所述的焊缝熔敷金属，其特征在于，其屈服强度为465～535MPa，抗拉强度为565～630MPa，延伸率为22～28％。
10.一种焊缝熔敷金属，其特征在于，其化学元素质量百分配比为：
C：0.04～0.08％；
Si：0.2～0.6％；
Mn：1.0～1.7％；
B：0.003～0.01％；
Mo：0.08～0.3％；
Ni：0.3～1.0％；
Ti：0.01～0.06％；
Al：0.01～0.06％；
Mg：0.01～0.06％；
Re：0.005～0.02％；
Cu<0.2％；
S<0.015％；
P<0.020％；
余量为Fe和其他不可避免的杂质元素。
11.如权利要求10所述的焊缝熔敷金属，其特征在于，其屈服强度为465～535MPa，抗拉强度为565～630MPa，延伸率为22～28％。
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