CN106425162A - 一种490MPa级高强屈比的药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种490MPa级高强屈比的药芯焊丝，由焊药和钢带构成，焊药包裹于钢带内，所述钢带是极低C、低P、S钢带；所述焊药占焊丝总重量的10～20％。本发明的药芯焊丝焊接电弧稳定，焊缝成型美观，其熔敷金属的强屈比达1.15以上，接近于母材的强屈比，减少了发生突然断裂的危险性。

Description

一种490MPa级高强屈比的药芯焊丝
技术领域
本发明属于焊接材料领域，特别涉及一种490MPa级高强屈比的药芯焊丝。
背景技术
从现代钢筋混凝土结构的设计出发，为了提高建筑的耐久性及结构的安全性，要求屈服强度与抗拉强度之间具有足够的差值，即有一定的强屈比(≥1.2)，以使构件在超出载荷下能承受一定的变形，而不至于突然断裂。结构设计的安全性要求在裂纹产生之前具有一定的塑性变形能力，这是不发生突然断裂的先决条件，突然断裂是一种破坏性最大、危害也最大的断裂，因此我们必须设法避免它。在这种情况下，对药芯焊丝也提出了相应的要求。而传统的490MPa级药芯焊丝由于其焊接小冶金的特殊性，所得熔敷金属的强屈比一般只有1.12左右，与母材的强屈比相差较多，因此大大增加了服役过程中发生突然断裂的危险性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种490MPa级高强屈比的药芯焊丝，其熔敷金属的强屈比达1.15以上，接近于母材的强屈比，因此减少了发生突然断裂的危险性。
本发明的技术方案是：一种490MPa级高强屈比的药芯焊丝，由焊药和钢带构成，焊药包裹于钢带内；所述钢带是极低C、低P、S钢带；所述焊药占焊丝总重量的10～20％；以钢带总重量为基准，按重量百分比计，所述极低C、低P、S钢带的组分如下：
C：0.010～0.015％；
Si：0.01～0.03％；
Mn：0.10～0.30％；
Al：0.005～0.035％；
P：0.005～0.010％；
S：0.005～0.010％；
Fe：余量；
以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述焊药的组分包括：
TiO2：30～55％；
SiO2：1～10％；
ZrO2：0.5～5.0％；
氟化物：0.1～5.0％；
Na2O：0.1～5.0％；
K2O：0.1～5.0％；
Al+Mg：1～8％；
C：0.01～0.15％；
Mn：8～20％；
Si：0.5～5.0％；
Ti：0.1～5.0％；
B：0.01～0.10％；
Fe：余量。
优选的，以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述焊药的组分如下：
TiO2：40～55％；
SiO2：2～8％；
ZrO2：1～3％；
氟化物：1～5％；
Na2O：0.1～2.0％；
K2O：0.1～3.0％；
Al+Mg：1～8％；
C：0.01～0.10％；
Mn：12～20％；
Si：1～5％；
Ti：0.1～5.0％；
B：0.01～0.10％；
Fe：余量。
优选的，所述490MPa级高强屈比的药芯焊丝，以钢带总重量为基准，按重量百分比计，所述极低C、低P、S钢带的组分如下：
C：0.011～0.015％；
Si：0.013～0.021％；
Mn：0.13～0.23％；
Al：0.020～0.032％；
P：0.006～0.008％；
S：0.005～0.007％；
Fe：余量；
以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述焊药的组分和含量如下：
TiO2：45.6～50.2％；
SiO2：3.1～5.6％；
ZrO2：1.5～2.4％；
氟化物：1.57～2.34％；
Na2O：0.44～0.76％；
K2O：0.8～1.4％；
Al+Mg：3.8～5.0％；
C：0.05～0.07％；
Mn：15.4～16.3％；
Si：2.3～2.9％；
Ti：1.5～1.8％；
B：0.05～0.06％；
Fe：余量。
以重量百分比计，所述490MPa级高强屈比的药芯焊丝的熔敷金属的组分包括：C：0.030～0.040％；Mn：1.21～1.25％；Si：0.23～0.47％；P：0.011～0.013％；S：0.005～0.011％；Ti：0.046～0.058％；Al：0.001～0.004％。
优选的，所述氟化物至少包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF中的一种。
本发明中焊药各组分在药芯焊丝中各自发挥的作用如下：
氧化物(包括TiO2、SiO2、ZrO2、Na2O和K2O)的主要作用是造渣、稳弧，美化焊缝，提高脱渣性。氧化物过少时，焊接工艺性能较差，不易形成短渣，对立、横位置不利，氧化物过多时，焊缝含氧量提高，降低了低温韧性。
氟化物(包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF)的主要作用为造渣和脱氢，另外还可调节粘度，提高熔渣的覆盖性，氟化物过少时，脱氢作用不大，氟化物过多时，焊接烟尘量明显增大，电弧不稳，同时氟化物也具有一定的稀渣能力。
铝和镁的主要作用是脱氧。
碳的主要作用是提供适当的力学性能。
锰的主要作用是脱氧、脱硫和向焊缝中过渡合金元素。
硅的主用作用是通过硅锰联合脱氧，这样脱氧效果更佳，同时过渡合金元素。
微量的Ti和B的主要作用是向焊缝中过渡合金元素，通过Ti和B的复合来细化晶粒，从而提高力学性能。
本发明采用极低C、低P、S的钢带，极低C的钢带及焊药中添加少量的C可保证熔敷金属的C含量控制在0.030-0.040％之间，这样不但可保证熔敷金属获得足够的强度，而且可获得1.15以上的强屈比，其延伸率高达28％以上，-20℃冲击值高达130J以上；低P、S的钢带有助于提高焊缝金属的抗热裂性能；熔敷金属的扩散氢含量一般均在5ml/100g(水银法)以下，这降低了焊缝金属的淬硬倾向。
本发明的有益效果是：本发明的药芯焊丝焊接电弧稳定，焊缝成型美观，其熔敷金属的强屈比高达1.15以上，接近于母材的强屈比，减少了发生突然断裂的危险性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本发明由钢带和焊药组成，焊药包裹在钢带内，采用极低C、低P、S的钢带，其钢带组分(重量百分比％)如下表：
C Si Mn Al
0.010-0.015 0.01-0.03 0.10-0.30 0.005～0.035
P S Fe
0.005-0.010 0.005-0.010 余量
焊药占焊丝全重量比例为10％～20％，其焊药组分(重量百分比％)如下表：
TiO2 SiO2 ZrO2 氟化物 Na2O K2O Al+Mg
30-55 1-10 0.5-5.0 0.1-5.0 0.1-5.0 0.1-5.0 1-8
C Mn Si Ti B Fe
0.01-0.15 8-20 0.5-5.0 0.1-5.0 0.01-0.10 余量
更优选的焊药组分(重量百分比％)如下表：
TiO2 SiO2 ZrO2 氟化物 Na2O K2O Al+Mg
40-55 2-8 1-3 1-5 0.1-2.0 0.1-3.0 1-8
C Mn Si Ti B Fe
0.01-0.10 12-20 1-5 0.1-5.0 0.01-0.10 余量
更优选的，所述490MPa级高强屈比的药芯焊丝，以钢带总重量为基准，按重量百分比计，所述极低C、低P、S钢带的组分如下：
C：0.011～0.015％；
Si：0.013～0.021％；
Mn：0.13～0.23％；
Al：0.020～0.032％；
P：0.006～0.008％；
S：0.005～0.007％；
Fe：余量；
以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述焊药的组分和含量如下：
TiO2：45.6～50.2％；
SiO2：3.1～5.6％；
ZrO2：1.5～2.4％；
氟化物：1.57～2.34％；
Na2O：0.44～0.76％；
K2O：0.8～1.4％；
Al+Mg：3.8～5.0％；
C：0.05～0.07％；
Mn：15.4～16.3％；
Si：2.3～2.9％；
Ti：1.5～1.8％；
B：0.05～0.06％；
Fe：余量。
为了更好地理解本发明，下面通过实施例1～5来进一步说明，但本发明并不局限于下述实施例。
实施例1：
采用焊丝生产行业内通用的制造工艺，按表1-1的钢带组分制作钢带(即外皮)，按照表1-2的焊药配方进行配制并将焊药包裹于钢带内(overlap)：
表1-1：钢带组分(％)
C Si Mn Al P S Fe
0.011 0.013 0.13 0.032 0.006 0.005 余量
表1-2：焊药配方(％)
TiO2 SiO2 ZrO2 氟化物 Na2O K2O Al+Mg
42.8 6.4 2.7 1.45 0.87 1.6 5.4
C Mn Si Ti B Fe
0.05 16.7 3.2 1.4 0.06 17.37
其熔敷金属的化学成分见表1-3，熔敷金属的力学性能及扩散氢含量(水银法)见表1-4。
表1-3：熔敷金属的化学成分(％)
C Mn Si P S Ti Al
0.035 1.23 0.44 0.012 0.008 0.058 0.004
表1-4：熔敷金属力学性能及扩散氢含量
实施例2：
采用与实施例1相同的焊丝制造方法，按表2-1的钢带组分及表2-2的焊药配方进行配制：
表2-1：钢带组分(％)
C Si Mn Al P S Fe
0.012 0.015 0.15 0.029 0.006 0.005 余量
表2-2：焊药配方(％)
TiO2 SiO2 ZrO2 氟化物 Na2O K2O Al+Mg
44.3 5.6 2.4 1.57 0.76 1.4 5.0
C Mn Si Ti B Fe
0.05 16.3 2.9 1.5 0.06 18.16
其熔敷金属的化学成分见表2-3，熔敷金属的力学性能及扩散氢含量(水银法)见表2-4。
表2-3：熔敷金属的化学成分(％)
C Mn Si P S Ti Al
0.033 1.25 0.38 0.013 0.009 0.048 0.003
表2-4：熔敷金属力学性能及扩散氢含量
实施例3：
采用与实施例1相同的焊丝制造方法，按表3-1的钢带组分及表3-2的焊药配方进行配制：
表3-1：钢带组分(％)
C Si Mn Al P S Fe
0.014 0.017 0.17 0.026 0.008 0.006 余量
表3-2：焊药配方(％)
TiO2 SiO2 ZrO2 氟化物 Na2O K2O Al+Mg
45.6 4.7 2.1 1.78 0.64 1.2 4.6
C Mn Si Ti B Fe
0.06 16.0 2.6 1.6 0.06 19.06
其熔敷金属的化学成分见表3-3，熔敷金属的力学性能及扩散氢含量(水银法)见表3-4。
表3-3：熔敷金属的化学成分(％)
表3-4：熔敷金属力学性能及扩散氢含量
实施例4：
采用与实施例1相同的焊丝制造方法，按表4-1的钢带组分及表4-2的焊药配方进行配制：
表4-1：钢带组分(％)
C Si Mn Al P S Fe
0.015 0.019 0.21 0.023 0.008 0.006 余量
表4-2：焊药配方(％)
TiO2 SiO2 ZrO2 氟化物 Na2O K2O Al+Mg
48.3 3.9 1.8 2.04 0.56 1.0 4.2
C Mn Si Ti B Fe
0.06 15.6 2.5 1.7 0.05 18.29
其熔敷金属的化学成分见表4-3，熔敷金属的力学性能及扩散氢含量(水银法)见表4-4。
表4-3：熔敷金属的化学成分(％)
C Mn Si P S Ti Al
0.037 1.24 0.47 0.013 0.010 0.046 0.003
表4-4：熔敷金属力学性能及扩散氢含量
实施例5：
采用与实施例1相同的焊丝制造方法，按表5-1的钢带组分及表5-2的焊药配方进行配制：
表5-1：钢带组分(％)
C Si Mn Al P S Fe
0.015 0.021 0.23 0.020 0.008 0.007 余量
表5-2：焊药配方(％)
其熔敷金属的化学成分见表5-3，熔敷金属的力学性能及扩散氢含量(水银法)见表5-4。
表5-3：熔敷金属的化学成分(％)
C Mn Si P S Ti Al
0.039 1.21 0.43 0.013 0.011 0.052 0.003
表5-4：熔敷金属力学性能及扩散氢含量
上述实验可见，本发明药芯焊丝熔敷金属的C含量在0.030-0.040％之间，所获得的强屈比均在1.15以上，延伸率高达28％以上，-20℃冲击值高达130J以上，熔敷金属的扩散氢含量均在5ml/100g(水银法)以下。
本发明的药芯焊丝焊接电弧稳定，焊缝成型美观，其熔敷金属的强屈比在1.15以上，接近于母材的强屈比，减少了发生突然断裂的危险性。
本发明的药芯焊丝焊接电弧稳定，焊缝成型美观，其熔敷金属的强屈比高达1.15以上，接近于母材的强屈比，因此减少了发生突然断裂的危险性。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种490MPa级高强屈比的药芯焊丝，由焊药和钢带构成，焊药包裹于钢带内，其特征在于，所述钢带是极低C、低P、S钢带；所述焊药占焊丝总重量的10～20％；以钢带总重量为基准，按重量百分比计，所述极低C、低P、S钢带的组分如下：
C：0.010～0.015％；
Si：0.01～0.03％；
Mn：0.10～0.30％；
Al：0.005～0.035％；
P：0.005～0.010％；
S：0.005～0.010％；
Fe：余量；
以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述焊药的组分和含量如下：
TiO2：30～55％；
SiO2：1～10％；
ZrO2：0.5～5.0％；
氟化物：0.1～5.0％；
Na2O：0.1～5.0％；
K2O：0.1～5.0％；
Al+Mg：1～8％；
C：0.01～0.15％；
Mn：8～20％；
Si：0.5～5.0％；
Ti：0.1～5.0％；
B：0.01～0.10％；
Fe：余量。
2.根据权利要求1所述的490MPa级高强屈比的药芯焊丝，其特征在于，以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述焊药的组分和含量如下：
TiO2：40～55％；
SiO2：2～8％；
ZrO2：1～3％；
氟化物：1～5％；
Na2O：0.1～2.0％；
K2O：0.1～3.0％；
Al+Mg：1～8％；
C：0.01～0.10％；
Mn：12～20％；
Si：1～5％；
Ti：0.1～5.0％；
B：0.01～0.10％；
Fe：余量。
3.根据权利要求1所述的490MPa级高强屈比的药芯焊丝，其特征在于，以钢带总重量为基准，按重量百分比计，所述极低C、低P、S钢带的组分如下：
C：0.011～0.015％；
Si：0.013～0.021％；
Mn：0.13～0.23％；
Al：0.020～0.032％；
P：0.006～0.008％；
S：0.005～0.007％；
Fe：余量；
以焊药总重量为基准，按重量百分比计，所述焊药的组分和含量如下：
TiO2：45.6～50.2％；
SiO2：3.1～5.6％；
ZrO2：1.5～2.4％；
氟化物：1.57～2.34％；
Na2O：0.44～0.76％；
K2O：0.8～1.4％；
Al+Mg：3.8～5.0％；
C：0.05～0.07％；
Mn：15.4～16.3％；
Si：2.3～2.9％；
Ti：1.5～1.8％；
B：0.05～0.06％；
Fe：余量。
4.根据权利要求1～3任一所述的490MPa级高强屈比的药芯焊丝，其特征在于，所述氟化物至少包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF中的一种。
5.根据权利要求1～3任一所述的490MPa级高强屈比的药芯焊丝，其特征在于，以重量百分比计，所述焊丝的熔敷金属的组分包括：C：0.030～0.040％；Mn：1.21～1.25％；Si：0.23～0.47％；P：0.011～0.013％；S：0.005～0.011％；Ti：0.046～0.058％；Al：0.001～0.004％。
6.根据权利要求1～3任一所述的490MPa级高强屈比的药芯焊丝，其特征在于，所述490MPa级高强屈比的药芯焊丝的熔敷金属的强屈比在1.15以上。
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CN101239429A (zh) * 2007-02-05 2008-08-13 天津市三英焊业有限责任公司 一种低烟尘高抗裂性全位置药芯焊丝及其制备方法
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