CN104999195A - 一种用于钢结构焊接的高韧性自保护药芯焊丝 - Google Patents

Abstract

一种用于钢结构焊接的高韧性自保护药芯焊丝，外皮采用SPCC冷轧钢带，在每一百重量份的药芯粉中，大理石10～20，萤石35～45，氟化钡5～15，镁砂3～10，石墨0～0.8，铝镁合金1～10，硅钙合金8～15，镁粉5～15，锰铁0～3，其余是铁粉，药芯粉在配制过程不需对所含矿物粉进行预烧结处理，外皮填充药芯粉并经轧制而成2.0mm直径的高韧性自保护药芯焊丝，药芯粉的填充率控制在20～30％，使用时焊接电流控制在220～230A，焊接电压控制在23～24V，焊接速度控制在20～30cm/min，焊接产生的飞溅小、电弧稳定，熔敷效率高，全位置焊接性能好，熔敷金属强度及韧性优良。

Description

一种用于钢结构焊接的高韧性自保护药芯焊丝

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，特别涉及到一种用于钢结构焊接的高韧性自保护药芯焊丝，可用于高层建筑、桥梁、海洋工程等领域的焊接。

背景技术

自保护药芯焊丝在焊接过程中无需外加气体保护，焊接辅助设备简单，因此特别适用于野外作业及保护气体不易运输的场合。自保护药芯焊丝由于电弧吹力大、抗风能力强、焊缝成形美观、脱渣容易、熔敷效率高等优点，已广泛应用于西气东输、川气东送等长距离输气管道项目。

目前专用于钢结构焊接的高韧性自保护药芯焊丝种类较少，由于管道高强钢与结构钢合金系存在差异，为了得到合适的强韧性匹配，需要对药芯配方进行有针对性的调整。

发明内容

为提高自保护药芯焊丝的高韧性，本发明提供了一种用于钢结构焊接的高韧性自保护药芯焊丝，该药芯焊丝在焊接时其飞溅小、电弧稳定，熔敷效率高，全位置焊接性能好，熔敷金属强度及韧性优良，制备成本低廉。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于钢结构焊接的高韧性自保护药芯焊丝，外皮采用SPCC冷轧钢带，药芯粉含有大理石、萤石、氟化钡、镁砂、石墨、铝镁合金、硅钙合金、镁粉、锰铁以及铁粉，药芯粉在配制过程不需对所含矿物粉进行预烧结处理，外皮填充药芯粉并经轧制而成高韧性自保护药芯焊丝，药芯粉的填充率控制在20～30％，本发明的特征如下：

所述SPCC冷轧钢带的厚度是0.5mm而其宽度是12mm，要求所述SPCC钢带的百分含量是：0.035％的C，≤0.01％的Si，0.17％的Mn，0.012％的P，0.007％的S；

每一百重量份的药芯粉中，大理石含10～20份，萤石CaF₂含35～45份，氟化钡含5～15份，镁砂含3～10份，石墨含0～0.8份，铝镁合金含1～10份，硅钙合金含8～15份，镁粉含5～15份，锰铁含0～3份，其余是铁粉；

制备的高韧性自保护药芯焊丝的直径是2.0mm，使用时高韧性自保护药芯焊丝的参考焊接工艺是：焊接电流控制在220～230A，焊接电压控制在23～24V，焊接速度控制在20～30cm/min。

由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：

1、通过调整药芯粉中各矿物粉和各金属粉的含量，省去对药芯粉中各矿物粉的高温烧结处理，得到一种成本低廉、制造工艺简单、适用于钢结构焊接的自保护药芯焊丝。

2、根据本发明的参考焊接工艺，焊接时产生的飞溅小、电弧稳定，熔敷效率高，全位置焊接性能好，熔敷金属强度及韧性优良。

具体实施方式

本发明是一种用于钢结构焊接的高韧性自保护药芯焊丝，外皮采用SPCC钢带，药芯粉含有大理石、萤石、氟化钡、镁砂、石墨、铝镁合金、硅钙合金、镁粉、锰铁以及铁粉，在上述药芯粉的构成中其作用如下：

大理石：主要作用是稳弧、造渣、造气，大理石在电弧热的作用下分解为CO₂和CaO，CO₂气体能够防止有害气体进入焊缝，CaO则能增加碱度，其含量影响到焊接工艺的稳定性，如含量过低，不易形成短渣，对立向下焊不利，如果过高则易产生焊接气孔，飞溅增加，且渣的流动性变差，操作难度增大。

萤石：CaF₂沸点低，易形成CaF₂蒸汽囊，可防止空气侵入钢液的表面，此外CaF₂是强稀释剂，使焊缝中的气体易于逸出，并与氢结合生成HF而挥发，减少白点倾向，如其含量太低，则稀渣能力不足，如含量过高，则自保护药芯焊丝电弧稳定性下降。

氟化钡：BaF₂可调节渣的粘度和脱渣性，而且在焊接时可以支持短弧焊，短弧焊接有两个优点：一是全位置焊接时，在某一给定焊接电流下降低了电弧能量和焊丝燃烧速率，使操作者可以更好地控制熔池，二是电弧电压低、电弧短，这样就减少了自保护药芯焊丝焊接时吸收的氮。

镁砂：目的是调整渣的粘度、表面张力、改善熔渣的物化性质，镁砂过少，则渣的流动性较大且渣壳分布不均。如镁砂含量过多，则熔渣覆盖性变差，渣壳过厚，脱渣困难，甚至产生气孔。

石墨：在电弧高温下有很强的氧化性，氧化成CO气体，可以作为电弧下熔池的保护气体。此外，由于石墨在高温下是很强的脱氧剂，保证了合金元素的过渡，石墨脱氧反应可产生大量的热，有利于金属的热电离，提高焊丝的引弧和稳弧性能。

铝镁合金：起强脱氧、脱氮作用，含量过少则脱氧、脱氮效果不明显，含量过多则会使焊缝微观组织粗大，同时残留的铝、镁会在焊缝中形成大量的夹杂物，降低焊缝的冲击韧性。

硅钙合金：硅钙合金是自保护药芯焊丝常用的脱氮剂，量少了容易出气孔，量多时焊缝金属变脆。

镁粉：镁粉是脱氧剂，同时也是良好的稳弧剂，增加镁粉时在不改变送丝速度的情况下，可以增大电流，提高熔池温度，增加熔深，使气体充分逸出，也使夹渣物充分浮出。

锰铁：锰可以有效减少焊缝金属中的含硫量和含氧量，提高强度和冲击功，但是含量过高多时硬度提高，焊缝冲击功反而下降。

铁粉：作为余量元素，并可调节工艺性，保证电弧稳定性，提高焊接效率。

根据本发明的技术方案，列举两个实施例，两个实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。

实施例1：采用普通SPCC冷轧钢带，厚度为0.5mm，宽度12mm，使用通用的药芯焊丝生产工艺制作本品，在一百重量份的药芯粉中，大理石11、萤石35、氟化钡6、镁砂3、石墨0.8、铝镁合金7、硅钙合金15、镁粉9、锰铁1、其余为铁粉。填充率控制在20～25％，制备的高韧性自保护药芯焊丝的直径是2.0mm。

实施例2：采用普通SPCC冷轧钢带，厚度为0.5mm，宽度12mm，使用通用的药芯焊丝生产工艺制作本品，在一百重量份的药芯粉中，大理石14、萤石39、氟化钡13、镁砂4、石墨0.4、铝镁合金2、硅钙合金8、镁粉5、锰铁2、其余为铁粉。填充率控制在25～30％，制备的高韧性自保护药芯焊丝的直径是2.0mm。

上述两个实施例中使用的SPCC冷轧钢带其化学成分见下表。

元素	C	Si	Mn	P	S
						含量(％)	0.035	≤0.01	0.17	0.012	0.007

上述两个实施例中使用的焊接工艺参数见下表。

只有严格按照上述工艺参数进行焊接，才能保证焊接时飞溅小、电弧稳定，熔敷效率高之特点。

上述两个实施例的熔敷金属力学性能值见下表。

上表说明本发明的高韧性自保护药芯焊丝在焊接过程中具有电弧稳定，飞溅小，焊缝成形好，焊接接头力学性能优良等特点。

Claims (1)

1.一种用于钢结构焊接的高韧性自保护药芯焊丝，外皮采用SPCC冷轧钢带，药芯粉含有大理石、萤石、氟化钡、镁砂、石墨、铝镁合金、硅钙合金、镁粉、锰铁以及铁粉，药芯粉在配制过程不需对所含矿物粉进行预烧结处理，外皮填充药芯粉并经轧制而成高韧性自保护药芯焊丝，药芯粉的填充率控制在20～30％，其特征是：

所述SPCC冷轧钢带的厚度是0.5mm而其宽度是12mm，要求所述SPCC钢带的百分含量是：0.035％的C，≤0.01％的Si，0.17％的Mn，0.012％的P，0.007％的S；

每一百重量份的药芯粉中，大理石含10～20份，萤石CaF₂含35～45份，氟化钡含5～15份，镁砂含3～10份，石墨含0～0.8份，铝镁合金含1～10份，硅钙合金含8～15份，镁粉含5～15份，锰铁含0～3份，其余是铁粉；

制备的高韧性自保护药芯焊丝的直径是2.0mm，使用时高韧性自保护药芯焊丝的参考焊接工艺是：焊接电流控制在220～230A，焊接电压控制在23～24V，焊接速度控制在20～30cm/min。