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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