CN105081609A - 耐候钢用高强高韧性全位置焊气保护药芯焊丝 - Google Patents

耐候钢用高强高韧性全位置焊气保护药芯焊丝 Download PDF

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Abstract

<b>本发明设计一种耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝。钛系渣系药芯焊丝在</b><b>100%CO2</b><b>气体保护气氛下施焊，力学性能往往不理想，尤其在强度较高时，其低温冲击韧性难以保证。本发明组成的质量份数为：所述的</b><b>TiO2</b><b>换算值</b><b>:4~8</b><b>，所述的</b><b>SiO2</b><b>换算值</b><b>:0.8~1.5</b><b>，所述的</b><b>MgO</b><b>换算值</b><b>:0.3~0.5</b><b>，所述的</b><b>ZrO2</b><b>换算值</b><b>:0.3~0.7</b><b>，所述的</b><b>NaF</b><b>换算值</b><b>:0</b><b>～</b><b>0.3</b><b>，所述的</b><b>Al-Mg</b><b>换算值</b><b>:0.1~0.6</b><b>，所述的</b><b>Mn-Si</b><b>换算值</b><b>:0~0.8</b><b>，所述的</b><b>Cu</b><b>换算值</b><b>:0.2~0.8</b><b>，所述的</b><b>Ni</b><b>换算值</b><b>:0.1~1.5</b><b>，所述的</b><b>Si</b><b>换算值</b><b>:0~0.5</b><b>，所述的</b><b>Mn</b><b>换算值</b><b>:1.0</b><b>～</b><b>2.0,</b><b>所述的</b><b>Cr</b><b>换算值</b><b>:0~0.5</b><b>，所述的硼化物换算值</b><b>:0.01~0.1</b><b>，所述的</b><b>P</b><b>换算值：</b><b>0.02</b><b>之下，其余为铁粉。本发明用于耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝。</b>

Description

耐候钢用高强高韧性全位置焊气保护药芯焊丝
技术领域：
本发明涉及一种耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝，本发明属于焊接材料领域，是一种耐大气腐蚀、具有较高强度和塑韧性、全位置焊用气保护药芯焊丝。
背景技术：
耐候钢材具有良好的抗大气腐蚀性能，与不锈钢相比，价格更为低廉，被广泛应用于制造桥梁、车辆、塔架、集装箱等钢结构中。新型耐候钢除了有高强度（60公斤级以上）的要求，还要求有高的焊接效率和耐候性能。相应地，其配套焊接材料在强度、塑韧性、耐候性及可焊性等方面也应有较高性能，与母材相匹配。
钛系渣系药芯焊丝因其较高的焊接生产效率、良好的全位置焊接工艺性能，是全位置焊药芯焊丝渣系首选，但是钛系渣系药芯焊丝在100%CO 2 气体保护气氛下施焊，力学性能往往不理想，尤其在强度较高时，其低温冲击韧性难以保证。耐候钢是通过添加P、Cu、Ni、Cr、Mo、V等合金元素使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜，阻碍锈蚀层往钢材内部扩散，从而减缓腐蚀速度来提高钢材的耐大气腐蚀性能。配套焊接材料为保证不低于母材的抗腐蚀性能，必须添加耐蚀合金，但Cu、Cr、Mo、V等耐侯合金元素均不利于提高对焊丝熔敷金属的低温冲击韧性，因此合理匹配药粉中的合金成分是获得耐候钢配套焊接材料具有良好抗大气腐蚀性能和较高强度及优良低温冲击韧性的关键。
发明内容：
本发明的目的是提供一种耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝，其组成包括：TiO 2 、SiO 2 、MgO、ZrO 2 、NaF、Al-Mg、Mn-Si、Cu、Ni、Si、Cr、P、硼化物，质量份数为：所述的TiO 2 换算值:4~8，所述的SiO 2 换算值:0.8~1.5，所述的MgO换算值:0.3~0.5，所述的ZrO 2 换算值:0.3~0.7，所述的NaF换算值:0～0.3，所述的Al-Mg换算值:0.1~0.6，所述的Mn-Si换算值:0~0.8，所述的Cu换算值:0.2~0.8，所述的Ni换算值:0.1~1.5，所述的Si换算值:0~0.5，所述的Mn换算值:1.0～2.0,所述的Cr换算值:0~0.5，所述的硼化物换算值:0.01~0.1，所述的P换算值：0.02之下，其余为铁粉。
所述的耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝，质量份数为：所述的TiO 2 换算值:4，所述的SiO 2 换算值:0.8，所述的MgO换算值:0.3，所述的ZrO 2 换算值:0.3，所述的Al-Mg换算值:0.2，所述的Mn换算值1.0,所述的Cu换算值:0.3，所述的Ni换算值:0.3，所述的硼化物换算值:0.004，所述的P换算值：0.019，其余为铁粉。
所述的耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝，质量份数为：所述的TiO 2 换算值:8，所述的SiO 2 换算值:1.5，所述的MgO换算值:0.4，所述的ZrO 2 换算值:0.6，所述的NaF换算值:0.3，所述的Al-Mg换算值:0.6，所述的Mn-Si换算值:0.8，所述的Cu换算值:0.7，所述的Ni换算值:1.2，所述的Si换算值:0.5，所述的Mn换算值1.2，所述的Cr换算值:0.4，所述的硼化物换算值:0.008，所述的P换算值：0.015，其余为铁粉。
所述的耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝，质量份数为：质量份数为：所述的TiO 2 换算值:5，所述的SiO 2 换算值:1，所述的MgO换算值:0.5，所述的ZrO 2 换算值:0.5，所述的NaF换算值:0.3，所述的Al-Mg换算值:0.4，所述的Mn-Si换算值:0.5，所述的Cu换算值:0.4，所述的Ni换算值:0.8，所述的Si换算值:0.3，所述的Mn换算值1.5，所述的Cr换算值:0.5，所述的硼化物换算值:0.01，所述的P换算值：0.018，其余为铁粉。
有益效果：
1.本发明适用于耐候钢气体保护金红石型药芯焊丝，在100%CO 2 气体保护气氛下，焊丝全位置焊接工艺性优良，熔敷金属强度以及低温冲击韧性性能优异。
2渣系中造渣剂的主要成分,以TiO 2 为主的渣系能够获得熔点高、凝固时间短的熔渣,从而实现全位置焊接操作性能，且熔渣与钢的线胀系数差别较大,有助于改善脱渣性。钛型渣系的药芯焊丝熔滴细小，电弧过渡形态稳定，飞溅少。TiO 2 的来源主要是金红石（TiO 2 ≥95%），本药芯焊丝芯料中金红石的含量为25~50%。
2：主要造渣剂，可以调节渣的粘度，对脱渣性也有很大影响。SiO 2 含量过低，渣的粘度太低，流动性过大，覆盖不好，脱渣性差；SiO 2 含量过高，飞溅增加，渣粘度过高，焊趾不齐，脱渣性变差。SiO 2 的来源主要是石英等，本药芯焊丝芯料中石英的含量在5~10%。
2：造渣剂。适当添加可以调节渣的特性、改善脱渣性能。ZrO 2 有单斜晶体、四方晶体和立方晶体三种晶型。在冷却过程中，ZrO 2 由四方晶体转变成单斜晶体，体积会增加12%，可以在熔渣中造成巨大的应力，从而改善脱渣性。ZrO 2 的来源主要是锆英砂，本药芯焊丝芯料中锆英砂含量控制在3~6%。
MgO：造渣剂。适当加入可提高渣的熔点，提高熔渣的覆盖性能，改善全位置焊接性能，MgO主要来源于镁砂，电熔镁砂中MgO含量≥95%。本药芯焊丝芯料中镁砂的含量为2~3%。
NaF：稳弧剂和稀渣剂。少量添加可以增加焊接电弧的稳定性，改善熔渣特性，有助于脱渣，减少气孔。本药芯焊丝芯料中NaF含量控制在0～1.5%。
：脱氧剂和稳弧剂。适当添加可以达到熔滴细化、改善熔滴过渡、减少焊接飞溅及辅助脱氧功效。本药芯焊丝芯料中NaF含量控制在1～3%。
：脱氧剂和合金剂。通过焊接过程的冶金化学反应，降低焊缝金属中的氧含量，同时向焊缝过渡必要的Si、Mn，提高焊缝金属性能。本药芯焊丝芯料中Si-Mn合金的含量控制在0～4.8%。
：合金剂和脱氧剂。通过药芯向焊缝金属补充Mn合金的含量，同时辅助脱氧，Mn的来源主要是电解锰，本药芯焊丝芯料中电解锰的含量为8~20%
10.Ni、Cu、Cr：合金剂。Ni、Cu、Cr是保证熔敷金属耐大气腐蚀性能的主要合金元素，同时适当的Ni含量可提高焊丝熔敷金属低温冲击韧性。本药芯焊丝芯料中Ni、Cu、Cr含量控制在1～10%、2～5%以及0～2.5%。
：提高焊丝耐大气腐蚀元素，但过量加入会引起焊丝熔敷金属韧性下降，热裂纹敏感性加剧。本药芯焊丝芯料中P含量控制在0.15%之下。
合金剂。适当添加可以获得以针状铁素体为主的熔敷金属组织，提高熔敷金属的-40℃冲击性能。B是通过硼化物添加而来，本药芯焊丝芯料中硼化物的含量控制在0.08～1.5%。
附图说明
附图1是本发明所述的药芯焊丝其熔敷金属金相组织。
具体实施方式：
实施例1：
一种耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝，其组成包括：TiO 2 、SiO 2 、MgO、ZrO 2 、NaF、Al-Mg、Mn-Si、Cu、Ni、Si、Cr、P、硼化物，质量份数为：所述的TiO 2 换算值:4~8，所述的SiO 2 换算值:0.8~1.5，所述的MgO换算值:0.3~0.5，所述的ZrO 2 换算值:0.3~0.7，所述的NaF换算值:0～0.3，所述的Al-Mg换算值:0.1~0.6，所述的Mn-Si换算值:0~0.8，所述的Cu换算值:0.2~0.8，所述的Ni换算值:0.1~1.5，所述的Si换算值:0~0.5，所述的Mn换算值:1.0～2.0,所述的Cr换算值:0~0.5，所述的硼化物换算值:0.01~0.1，所述的P换算值：0.02之下，其余为基础量的铁粉。
实施例2：
根据实施例1所述的耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝，质量份数为：所述的TiO 2 换算值:4，所述的SiO 2 换算值:0.8，所述的MgO换算值:0.3，所述的ZrO 2 换算值:0.3，所述的Al-Mg换算值:0.2，所述的Mn换算值1.0,所述的Cu换算值:0.3，所述的Ni换算值:0.3，所述的硼化物换算值:0.004，所述的P换算值：0.019，其余为铁粉。
实施例3：
根据实施例1或2所述的耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝，质量份数为：所述的TiO 2 换算值:8，所述的SiO 2 换算值:1.5，所述的MgO换算值:0.4，所述的ZrO 2 换算值:0.6，所述的NaF换算值:0.3，所述的Al-Mg换算值:0.6，所述的Mn-Si换算值:0.8，所述的Cu换算值:0.7，所述的Ni换算值:1.2，所述的Si换算值:0.5，所述的Mn换算值1.2，所述的Cr换算值:0.4，所述的硼化物换算值:0.008，所述的P换算值：0.015，其余为铁粉。
实施例4：
根据实施例1或2或3所述的耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝，质量份数为：质量份数为：所述的TiO 2 换算值:5，所述的SiO 2 换算值:1，所述的MgO换算值:0.5，所述的ZrO 2 换算值:0.5，所述的NaF换算值:0.3，所述的Al-Mg换算值:0.4，所述的Mn-Si换算值:0.5，所述的Cu换算值:0.4，所述的Ni换算值:0.8，所述的Si换算值:0.3，所述的Mn换算值1.5，所述的Cr换算值:0.5，所述的硼化物换算值:0.01，所述的P换算值：0.018，其余为铁粉。

Claims (4)

1.一种耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝，其组成包括：TiO2、SiO2、MgO、ZrO2、NaF、Al-Mg、Mn-Si、Mn、Cu、Ni、Si、Cr、P、硼化物，其特征是：质量份数为：所述的TiO2换算值:4~8，所述的SiO2换算值:0.8~1.5，所述的MgO换算值:0.3~0.5，所述的ZrO2换算值:0.3~0.7，所述的NaF换算值:0～0.3，所述的Al-Mg换算值:0.1~0.6，所述的Mn-Si换算值:0~0.8，所述的Cu换算值:0.2~0.8，所述的Ni换算值:0.1~1.5，所述的Si换算值:0~0.5，所述的Mn换算值:1.0～2.0,所述的Cr换算值:0~0.5，所述的硼化物换算值:0.001~0.01，所述的P换算值：0.02之下，其余为铁粉。
2.根据权利要求1所述的耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝，其特征是：质量份数为：所述的TiO2换算值:4，所述的SiO2换算值:0.8，所述的MgO换算值:0.3，所述的ZrO2换算值:0.3，所述的Al-Mg换算值:0.2，所述的Mn换算值1.0,所述的Cu换算值:0.3，所述的Ni换算值:0.3，所述的硼化物换算值:0.004，所述的P换算值：0.019，其余为铁粉。
3.根据权利要求1或2所述的耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝，其特征是：质量份数为：所述的TiO2换算值:8，所述的SiO2换算值:1.5，所述的MgO换算值:0.4，所述的ZrO2换算值:0.6，所述的NaF换算值:0.3，所述的Al-Mg换算值:0.6，所述的Mn-Si换算值:0.8，所述的Cu换算值:0.7，所述的Ni换算值:1.2，所述的Si换算值:0.5，所述的Mn换算值1.2，所述的Cr换算值:0.4，所述的硼化物换算值:0.008，所述的P换算值：0.015，其余为铁粉。
4.根据权利要求1或2或3所述的耐侯钢用高强高韧全位置焊气保护药芯焊丝，其特征是：质量份数为：所述的TiO2换算值:5，所述的SiO2换算值:1，所述的MgO换算值:0.5，所述的ZrO2换算值:0.5，所述的NaF换算值:0.3，所述的Al-Mg换算值:0.4，所述的Mn-Si换算值:0.5，所述的Cu换算值:0.4，所述的Ni换算值:0.8，所述的Si换算值:0.3，所述的Mn换算值1.5，所述的Cr换算值:0.5，所述的硼化物换算值:0.01，所述的P换算值：0.018，其余为铁粉。
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