CN105234587B - 一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝 - Google Patents

一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝。该焊丝抗拉强度＞1500MPa，屈服强度＞1350MPa，断后伸长率＞12%，‑20℃冲击功＞60J，具有优良的焊接工艺性能，电弧稳定、飞溅小，适合于1500MPa级超高强钢的富氩气体保护焊接，焊缝具有优良的机械性能。焊丝表面无镀铜，既能减少焊接缺陷，又经济环保。

Description

一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝
技术领域
本发明涉及一种超高强钢焊接用焊丝，特别是涉及一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝。
背景技术
随着工程机械制造领域的飞速发展与钢材结构件轻量化设计的普及，抗拉强度为1500MPa级的超高强钢板被逐渐应用于大型焊接构件，主要以薄规格为主，多用于焊道不规则的关键性部位上，且大都采用气保焊进行焊接，实芯焊丝的使用比例较大。为了保证焊接接头的力学性能，在焊接材料选择上普遍采用“等强等韧”匹配原则，即焊缝金属强度与母材强度相当，一般焊缝金属的强度与母材强度之比要大于0.80；为增加焊接接头延伸性，减小裂纹倾向，焊缝金属的冲击韧性至少等同于母材的冲击韧性。
目前我国的超高强钢配套实芯焊丝品种较少，特别是对抗拉强度为1500MPa级超高强钢板的配套焊丝，技术研究更少，如国家标准GB/T8110-2008《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》中强度级别最高仅为830MPa，尚不能批量用于1500MPa级超高强钢板的焊接。
传统的实芯焊丝大都在表面镀铜，在焊接作业中，焊丝与送丝软管、导电嘴经常摩擦，镀层极易脱落，导致软管和导电嘴堵塞，影响工作效率和焊接质量，同时，部分铜融入焊缝，易导致焊缝裂纹，甚至恶化冲击韧性。铜为重金属，在焊丝生产和使用过程中对环保和工作人员的职业健康也有不利影响。因此，开发一种能与1500MPa级超高强钢配套的无镀铜实芯焊丝是很有必要的。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝。本发明实芯焊丝，具有优良的焊接工艺性能，电弧稳定、飞溅小，适合于1500MPa级超高强钢的富氩气体保护焊接，焊缝具有优良的机械性能。焊丝表面无镀铜，既能减少焊接缺陷，又经济环保。
本发明的一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝技术方案为，该焊丝抗拉强度＞1500MPa，屈服强度＞1350MPa，断后伸长率＞12%，-20℃冲击功＞60J。
该焊丝适用于1500MPa级超高强钢板的富氩保护气体焊接。
富氩保护气体为98%Ar+2%O2。
该焊丝化学成分重量百分比为：C≤0.04%；Mn 2.0-2.3%；Si 0.05-0.20%；P≤0.006%；S≤0.003%；Ni 3.0-3.5%；Cr 0.60-0.80%；Mo 0.80-1.00%；Ti 0.05-0.08%；其余为Fe及不可避免的杂质，焊丝表面无镀铜。
该焊丝化学成分中，Ni、Cr、Mo的总量大于4.50%。
优选的，该焊丝化学成分重量百分比为：C 0.02%；Mn 2.0%；Si 0.08%；P 0.006%；S0.003%；Ni 3.2%；Cr 0.65%；Mo 0.85%；Ti 0.05%；Ni、Cr、Mo总量为4.70%；其余为Fe及不可避免的杂质。
该焊丝为具有与该焊丝相同成分的直径为6.0mm的盘条钢，由真空感应电炉冶炼制成。
制备该焊丝的工艺流程依次为，Ф6.0盘条，机械剥壳，酸洗除锈，烘干，干法拔丝，真空退火，抛光，缠绕成卷，塑料布包装，抽真空。真空退火可以避免焊丝被氧化，包装袋抽真空可以有效防止焊丝在长期储存过程中生锈而影响使用。
该焊丝焊接参数为：焊接电流 250-450A；电弧电压 25-40V；焊接速度 3.5-5mm/s；预热温度 115-125℃；道间温度120-130℃；焊后无热处理。
本发明的一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝有益效果为：本发明的气体保护焊无镀铜实芯焊丝，与1500MPa级超高强钢相配套，该焊丝材料采用超低C、高纯净度、高合金的设计配方，C含量极低，能有效降低冷裂纹倾向，并显著提高焊缝金属的冲击功。对S、P有害元素严格控制，有效降低偏析，预防焊缝热裂纹或脆化。高Ni、Cr、Mo既保证焊缝金属的综合机械性能，还使焊缝同时具有优良的耐腐蚀、防氧化、低温韧性等优点。Si、Ti、Mn能起到脱氧的作用，减少焊缝中气孔发生，同时Mn也能明显提高强度。
本发明的焊丝具有优良的焊接工艺性能，电弧稳定，飞溅少，施焊环境清洁环保。焊丝表面无镀铜，既能减少焊接缺陷，又经济环保。熔敷金属力学性能与1500MPa级超高强钢相配套，抗拉强度（Rm）＞1500MPa，屈服强度（RP0.2）＞1350MPa，断后伸长率(A)＞12%，-20℃冲击功（KV2）＞60J，特别适合于1500MPa级超高强钢板的富氩（Ar+2%O2）保护气体焊接，焊缝具有优良的机械性能。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
以下实施例的焊丝制造用盘条钢，均由真空感应电炉冶炼制成。实芯焊丝的工艺流程为：Ф6.0盘条，机械剥壳，酸洗除锈，烘干，干法拔丝，真空退火，抛光，缠绕成卷，塑料布包装，抽真空。
实施例1
焊丝直径：1.2mm。焊丝材料组成的化学成分重量百分比为：C 0.02%；Mn 2.0%；Si0.08%；P 0.006%；S 0.003%；Ni 3.2%；Cr 0.65%；Mo 0.85%；Ti 0.05%；Ni、Cr、Mo总量为4.70%；其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施例焊丝采用富氩（Ar+2%O2）保护气体焊接，焊接参数为：焊接电流 260A；电弧电压 28V；焊接速度 4.5mm/s；预热温度 120℃；道间温度125℃；焊后无热处理。
焊缝金属的力学性能为：抗拉强度（Rm） 1515MPa，屈服强度（RP0.2） 1380MPa，断后伸长率(A) 13.5%，-20℃冲击功（KV2）78J。
实施例2
焊丝直径：1.6mm。焊丝材料组成的化学成分重量百分比为：C 0.04%；Mn 2.3%；Si0.20%；P 0.006%；S 0.001%；Ni 3.0%；Cr 0.80%；Mo 0.95%；Ti 0.06%；Ni、Cr、Mo总量为4.75%；其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施例焊丝采用富氩（Ar+2%O2）保护气体焊接，焊接参数为：焊接电流 345A；电弧电压 31V；焊接速度 5.0mm/s；预热温度 125℃；道间温度130℃；焊后无热处理。
焊缝金属的力学性能为：抗拉强度（Rm） 1550MPa，屈服强度（RP0.2） 1410MPa，断后伸长率(A) 12.5%，-20℃冲击功（KV2）65J。
实施例3
焊丝直径：2.0mm。焊丝材料组成的化学成分重量百分比为：C 0.03%；Mn 2.1%；Si0.15%；P 0.006%；S 0.002%；Ni 3.5%；Cr 0.60%；Mo 0.80%；Ti 0.08%；Ni、Cr、Mo总量为4.90%；其余为Fe及不可避免的杂质。
本实施例焊丝采用富氩（Ar+2%O2）保护气体焊接，焊接参数为：焊接电流 420A；电弧电压 40V；焊接速度 3.8mm/s；预热温度 115℃；道间温度120℃；焊后无热处理。
焊缝金属的力学性能为：抗拉强度（Rm） 1505MPa，屈服强度（RP0.2） 1360MPa，断后伸长率(A) 14.0%，-20℃冲击功（KV2）72J。

Claims (6)

1.一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝，其特征在于，该焊丝抗拉强度＞1500MPa，屈服强度＞1350MPa，断后伸长率＞12%，-20℃冲击功＞60J；
该焊丝适用于1500MPa级超高强钢板的富氩保护气体焊接；
富氩保护气体为98%Ar+2%O2；
该焊丝化学成分重量百分比为：C≤0.04%；Mn 2.0-2.3%；Si 0.05-0.20%；P≤0.006%；S≤0.003%；Ni 3.0-3.5%；Cr 0.60-0.80%；Mo 0.80-1.00%；Ti 0.05-0.08%；其余为Fe及不可避免的杂质，焊丝表面无镀铜。
2.根据权利要求1所述的一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝，其特征在于，该焊丝化学成分中，Ni、Cr、Mo的总量大于4.50%。
3. 根据权利要求2所述的一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝，其特征在于，该焊丝化学成分重量百分比为：C 0.02%；Mn 2.0%；Si 0.08%；P 0.006%；S0.003%；Ni 3.2%；Cr 0.65%；Mo 0.85%；Ti 0.05%；Ni、Cr、Mo总量为4.70%；其余为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求2所述的一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝，该焊丝为具有与该焊丝相同成分的直径为6.0mm的盘条钢制成，所述的盘条钢由真空感应电炉冶炼制成。
5.根据权利要求4所述的一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝，其特征在于，制备该焊丝的工艺流程依次为，Ф6.0mm盘条，机械剥壳，酸洗除锈，烘干，干法拔丝，真空退火，抛光，缠绕成卷，塑料布包装，抽真空。
6. 根据权利要求1所述的一种1500MPa级超高强钢用气体保护焊无镀铜实芯焊丝，其特征在于，该焊丝焊接参数为：焊接电流 250-450A；电弧电压 25-40V；焊接速度 3.5-5mm/s；预热温度 115-125℃；道间温度120-130℃；焊后无热处理。
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