CN105772983A - 一种高强度桥梁钢Q500qE配套药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊接技术，具体涉及一种高强度桥梁钢Q500qE配套药芯焊丝及其制备方法。一种高强度桥梁钢Q500qE配套药芯焊丝，包括外皮和药芯，所述药芯成分及用量按质量百分含量计为：Si：2.0‑3.0%、Zn：0.05‑0.2%、Ni：2.0‑2.5%、Cu：3.0‑3.5%、Cr：0.05‑1.0%、Mo：2.5‑3.0%、Ca：3.0‑3.5%、W：2.5‑3.0%、Ti：1.0‑1.5%、Be：3.0‑3.5%、B：2.0‑2.5%，余量为Fe及其它不可避免的夹杂。该药芯焊丝的熔敷金属化学成分、熔敷金属力学性能和熔敷金属耐腐蚀性能能满足桥梁钢Q500qE的焊接要求。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术，具体涉及一种高强度桥梁钢Q500qE配套药芯焊丝及其制备方法。
背景技术
药芯焊丝也称为管状焊丝，可以通过调整药芯添加物的种类和比例，很方便地设计各种不同用途的焊接材料，因为它的合金成分可灵活方便的调整，所以药芯焊丝的许多品种是实心焊丝无法冶炼和轧制的。药芯焊丝是一种新的焊接材料，目前可用于自动焊、半自动焊、气体保护焊，自保护焊或配合焊剂的自动焊等。药芯焊丝用途广泛，焊缝多属质量好，对母材的适应性强，焊接生产效率高。
我国的桥梁用钢经历了一个比较漫长的发展过程。建设完工的桥梁所使用钢板的屈服强度从235MPa、345MPa、370MPa级别逐渐发展到420MPa级别。桥梁用钢除了要有高的抗拉强度，还要求有一定的屈强比；屈强比愈小，结构抗破坏的潜在能力愈高，一旦超载，也能由于塑性变形被及早发现而不致发生毁灭性破坏，但若屈强比太低，则材料的有效利用率就低。
我国2015年开工建设的沪通大桥将采用屈服强度级别为500MPa的新一代桥梁钢Q500qE，该材料的屈强比与其塑性、疲劳裂纹扩展速率、低应力循环性能和断裂韧性关系不大，Q500qE母材虽然屈强比不同，但其延伸率都在20％以上，具有良好的塑性和较好的止裂能力以及对应力集中的再分配能力。另外，Q500qE高性能桥梁钢母材韧脆转变温度比Q370qE和Q345qD桥梁钢大大降低，具有良好的低温冲击韧性，焊缝金属韧脆转变温度与Q370qE桥梁钢焊缝相当。随着温度的降低，44mm以下板厚Q500qE母材的断裂韧性变化不大，但60mm板厚Q500qE母材的断裂韧性在温度降至-40℃以下后，有较大幅度的降低。各种板厚的Q500qE焊缝的断裂韧性都比母材低。铁路钢桥5种典型构造细节的疲劳试验表明，Q500qE高性能钢与目前普遍使用的Q370qE桥梁钢对比，其典型构造细节的疲劳强度都略有提高，Q500qE高性能钢的疲劳性能能够满足铁路钢桥的要求(“500MPa级高性能钢(Q500qE)在铁路钢桥中的应用研究”，田越，中国铁道科学研究院，2010年)。
焊丝与母材的匹配，其强度、韧性、化学成分对于焊接效果非常重要，现有技术中与桥梁钢Q500qE配套的药芯焊丝均未能很好满足其焊接要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与高强度桥梁钢Q500qE相配套的药芯焊丝，该药芯焊丝的熔敷金属化学成分、熔敷金属力学性能和熔敷金属耐腐蚀性能能满足桥梁钢Q500qE的焊接要求。
为实现上述目的本发明采取如下技术方案：一种高强度桥梁钢Q500qE配套药芯焊丝，包括外皮和药芯，所述药芯成分及用量按质量百分含量计为：
Si：2.0-3.0%、Zn：0.05-0.2%、Ni：2.0-2.5%、Cu：3.0-3.5%、Cr：0.05-1.0%、Mo：2.5-3.0%、Ca：3.0-3.5%、W：2.5-3.0%、Ti：1.0-1.5%、Be：3.0-3.5%、B：2.0-2.5%，余量为Fe及其它不可避免的夹杂。
作为优选，所述药芯成分及用量按质量百分含量计为：Si：2.5%、Zn：0.1%、Ni：2.1%、Cu：3.2%、Cr：0.06%、Mo：2.6%、Ca：3.3.%、W：2.6%、Ti：1.3%、Be：3.1%、B：2.0 %，余量为Fe及其它不可避免的夹杂。
作为优选，其药皮由冷轧碳素钢轧制而成。
一种制备上述耐腐蚀药芯焊丝的方法，包括以下步骤：
（1）精选原材料，
选择上述化学成分的原料进行质量纯度控制；
（2）药粉处理
将置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥温度120℃±10℃，干燥时间30min；
（3）筛粉、配粉、混粉
①将干燥后的粉分别用100目筛网过筛，过筛后保存细粉，弃掉杂质；
②按比例称取过筛后的粉加入混粉机内，进行搅拌混合，搅拌转速15r/min，搅拌时间为60min，搅拌混合后成混合药粉；
（4）钢带轧制、药粉封装
将冷轧碳素钢带在成型轧机上轧制成型，然后填充混合药粉，并封装，混合药粉的填充率为60%，然后将其轧制成圆管型；
（5）精密拉丝、卷绕
在拉丝机上通过硬质合金拉丝模把焊丝的直径逐步拉拔减径加工，使焊丝直径尺寸为Φ1.8 mm，然后卷绕成焊丝盘，即耐磨堆焊药芯焊丝；
（6）检测、试验、分析
对制备的耐磨堆焊药芯焊丝盘进行检测、试验、分析。
作为优选，步骤（4）中将冷轧碳素钢带在成型轧机上轧制成U型，然后填充混合药粉，并封装，然后将其轧制成圆管型。
作为优选，用Deltaweld-852型焊机进行堆焊试验；用CMM-20Z型光学显微镜进行堆焊合金组织分析；用 ML-10磨料磨损试验机对堆焊层进行耐磨性能分析。
本发明的有益效果是，
本发明的药芯焊丝焊接工艺性能、力学性能及耐腐蚀性能良好，其熔敷金属化学成分、熔敷金属力学性能和熔敷金属耐腐蚀性能能满足桥梁钢Q500qE的焊接要求。通过在Q500qE上施焊表明，本发明的焊丝焊接工艺性能良好，电弧稳定、脱渣容易、成型美观。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对本其保护范围的限制：
一种高强度桥梁钢Q500qE配套药芯焊丝，包括外皮和药芯，所述药芯成分及用量按质量百分含量计为：
Si：2.5%、Zn：0.1%、Ni：2.1%、Cu：3.2%、Cr：0.06%、Mo：2.6%、Ca：3.3.%、W：2.6%、Ti：1.3%、Be：3.1%、B：2.0 %，余量为Fe及其它不可避免的夹杂。
其药皮由冷轧碳素钢轧制而成。
制作该药芯焊丝的方法包括以下步骤：
（1）精选原材料，
选择上述化学成分的原料进行质量纯度控制；
（2）药粉处理
将置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥温度120℃±10℃，干燥时间30min；
（3）筛粉、配粉、混粉
①将干燥后的粉分别用100目筛网过筛，过筛后保存细粉，弃掉杂质；
②按比例称取过筛后的粉加入混粉机内，进行搅拌混合，搅拌转速15r/min，搅拌时间为60min，搅拌混合后成混合药粉；
（4）钢带轧制、药粉封装
将冷轧碳素钢带在成型轧机上轧制成U型，然后填充混合药粉，并封装，混合药粉的填充率为60%，然后将其轧制成圆管型；
（5）精密拉丝、卷绕
在拉丝机上通过硬质合金拉丝模把焊丝的直径逐步拉拔减径加工，使焊丝直径尺寸为Φ1.8 mm，然后卷绕成焊丝盘，即耐磨堆焊药芯焊丝；
（6）检测、试验、分析
对制备的耐磨堆焊药芯焊丝盘进行检测、试验、分析。用Deltaweld-852型焊机进行堆焊试验；用CMM-20Z型光学显微镜进行堆焊合金组织分析；用 ML-10磨料磨损试验机对堆焊层进行耐磨性能分析。
本发明不限于上述实施方式，只要在不超出本发明的范围内，可以采取各种方式实施本发明。
Claims (5)
1.一种高强度桥梁钢Q500qE配套药芯焊丝，包括外皮和药芯，其特征在于，所述药芯成分及用量按质量百分含量计为：Si：2.0-3.0%、Zn：0.05-0.2%、Ni：2.0-2.5%、Cu：3.0-3.5%、Cr：0.05-1.0%、Mo：2.5-3.0%、Ca：3.0-3.5%、W：2.5-3.0%、Ti：1.0-1.5%、Be：3.0-3.5%、B：2.0-2.5%，余量为Fe及其它不可避免的夹杂。
2.根据权利要求1所述的高强度桥梁钢Q500qE配套药芯焊丝，其特征在于，所述药芯成分及用量按质量百分含量计为：Si：2.5%、Zn：0.1%、Ni：2.1%、Cu：3.2%、Cr：0.06%、Mo：2.6%、Ca：3.3.%、W：2.6%、Ti：1.3%、Be：3.1%、B：2.0 %，余量为Fe及其它不可避免的夹杂。
3.根据权利要求1和2所述的高强度桥梁钢Q500qE配套药芯焊丝，其特征在于，其药皮由冷轧碳素钢轧制而成。
4.一种制备权利要求1-3之一所述的高强度桥梁钢Q500qE配套药芯焊丝，其特征在于，包括以下步骤：
（1）精选原材料，
选择上述化学成分的原料进行质量纯度控制；
（2）药粉处理
将置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥温度120℃±10℃，干燥时间30min；
（3）筛粉、配粉、混粉
①将干燥后的粉分别用100目筛网过筛，过筛后保存细粉，弃掉杂质；
②按比例称取过筛后的粉加入混粉机内，进行搅拌混合，搅拌转速15r/min，搅拌时间为60min，搅拌混合后成混合药粉；
（4）钢带轧制、药粉封装
将冷轧碳素钢带在成型轧机上轧制成型，然后填充混合药粉，并封装，混合药粉的填充率为60%，然后将其轧制成圆管型；
（5）精密拉丝、卷绕
在拉丝机上通过硬质合金拉丝模把焊丝的直径逐步拉拔减径加工，使焊丝直径尺寸为Φ1.8 mm，然后卷绕成焊丝盘，即耐磨堆焊药芯焊丝；
（6）检测、试验、分析
对制备的耐磨堆焊药芯焊丝盘进行检测、试验、分析。
5.根据权利要求4所述的方法，步骤（4）中将冷轧碳素钢带在成型轧机上轧制成U型，然后填充混合药粉，并封装，然后将其轧制成圆管型。
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