CN106736013A - 一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝及制备方法 - Google Patents

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CN106736013A CN201611063761.7A CN201611063761A CN106736013A CN 106736013 A CN106736013 A CN 106736013A CN 201611063761 A CN201611063761 A CN 201611063761A CN 106736013 A CN106736013 A CN 106736013A
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Abstract

本发明公开了一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.029～0.041％，Al 0.01～0.015％，Nb 0.083～0.11％，C 0.1～0.15％，Cr 0.2～0.3％，Si 0.3～0.5％，N 0.01～0.03％，Ni 1.4～1.7％，Mo 0.1～0.6％，P≤0.002％，S≤0.002％,余量为铁和不可避免的杂质；其中，由下式规定的K值为0.013～0.032，K＝29[Ti]+52[Al]+27[Nb]‑100[N]，其中[Al]、[Ti]、[Nb]和[N]分别表示Al、Ti、Nb和N在焊丝基体组分中的重量百分含量。本发明还公开了一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝的制备方法。本发明在保证了焊缝金属高强度的同时，有限改善了低合金高强焊丝的焊接性能，控制了冷裂纹的出现，飞溅率小，满足了高强低合金钢的焊接要求。

Description

一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝及制备方法
技术领域
本发明涉及涂层焊丝技术领域，尤其涉及一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝及制备方法。
背景技术
低合金高强钢具有良好的焊接性、优良的可成形性及较低的制造成本，因此被广泛用于压力容器、车辆、桥梁、建筑、工程机械、矿山机械、纺织机械、海洋结构等领域。随着现代工业的发展，在焊接结构方面都趋向大型化，大容量和高参数的方向发展，在焊接低合金高强钢的生产出现了许多新的问题，其中较为普遍而又十分严重的就是焊接裂纹。常见的焊接裂纹根据生成时的温度，可分成热裂纹、冷裂纹和再热裂纹等几类。在焊接低中合金高强钢最容易出现的是冷裂纹。
冷裂纹是指焊接接头冷却到较低温度时所产生的裂纹。冷裂纹包括：延迟裂纹、淬硬裂纹、低塑性脆化裂纹等，正常所说的冷裂纹指的是延迟裂纹。延迟裂纹存在潜伏期、缓慢扩散期和突然断裂期三个过程，严重影响了焊接产品力学性能，对工业生产造成严重的损失。为了防止冷裂纹的出现，常选用碱性焊条或焊剂，但因碱性焊条确无法满足低合金钢强度的要求，因此探索一种适用于低合金高强钢焊接性能同时能有效防止冷裂纹出现的焊丝，从而获得性能更加优良的低合金高强钢产品，已经成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明提出了一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝及制备方法，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层。本发明在保证了焊缝金属高强度的同时，有限改善了低合金高强焊丝的焊接性能，控制了冷裂纹的出现，飞溅率小，满足了高强低合金钢的焊接要求。
本发明提出的一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.029～0.041％，Al 0.01～0.015％，Nb 0.083～0.11％，C 0.1～0.15％，Cr 0.2～0.3％，Si 0.3～0.5％，N 0.01～0.03％，Ni 1.4～1.7％，Mo 0.1～0.6％，P≤0.002％，S≤0.002％,余量为铁和不可避免的杂质；其中，由下式规定的K值为0.013～0.032，
K＝29[Ti]+52[Al]+27[Nb]-100[N]，
其中[Al]、[Ti]、[Nb]和[N]分别表示Al、Ti、Nb和N在焊丝基体组分中的重量百分含量。
优选地，Ti的重量百分含量可以为0.029％、0.030％、0.031％、0.032％、0.033％、0.034％、0.035％、0.036％、0.037％、0.038％、0.039％、0.040％、0.041％，Al的重量百分含量可以为0.01％、0.011％、0.012％、0.013％、0.014％、0.015％，Nb的重量百分含量可以为0.083％、0.084％、0.085％、0.086％、0.087％、0.088％、0.089％、0.090％、0.091％、0.092％、0.093％、0.094％、0.095％、0.096％、0.097％、0.098％、0.099％、0.10％、0.11％，C的重量百分含量可以为0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％，Cr的重量百分含量可以为0.2％、0.21％、0.22％、0.23％、0.024％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.3％，Si 0.3％、0.32％、0.34％、0.35％、0.36％、0.37％、0.39％、0.4％、0.41％、0.43％、0.45％、0.46％、0.48％、0.5％，N的重量百分含量可以为0.01％、0.011％、0.013％、0.014％、0.015％、0.016％、0.018％、0.020％、0.022％、0.024％、0.025％、0.026％、0.028％、0.03％，Ni的重量百分含量可以为4％、4.2％、4.4％、4.5％、4.6％、4.8％、5％、5.2％、5.3％、5.5％、5.6％、5.8％、6％、6.1％、6.3％、6.5％、6.7％、6.8％、7％，Mo的重量百分含量可以为0.1％、0.15％、0.20％、0.22％、0.25％、0.30％、0.35％、0.40％、0.45％、0.48％、0.50％、0.55％、0.57％、0.6％，P≤0.001％，S≤0.001％。
优选地，K值可以为0.013、0.014、0.015、0.016、0.017、0.018、0.019、0.020、0.021、0.022、0.023、0.024、0.025、0.026、0.027、0.028、0.029、0.030、0.031、0.032。
优选地，表面涂层原料按重量百分比包括：石墨5～15％，碳酸锂15～25％，碳酸钾7～13％，碳酸钠5～10％，钛白粉3～7％，长石1～3％，脱氧剂26～44％，活性剂2～8％。
优选地，Nb、Cr重量比为1～2：3～5。
优选地，Nb、Cr重量比为3：8。
优选地，表面涂层的涂覆量为0.30～0.35g/m2。
本发明中，表面涂层的涂覆量是单元焊丝基体表面积上包含的表面涂层粉的质量。
优选地，焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.032％，Al 0.013％，Nb 0.095％，C 0.12％，Cr 0.25％，Si 0.4％，N 0.02％，Ni 1.5％，Mo 0.35％，P≤0.001％，S≤0.001％,余量为铁和不可避免的杂质。
优选地，表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾10％，碳酸钠7.5％，钛白粉5％，长石2％，脱氧剂40％，活性剂5.5％。
优选地，脱氧剂包括锰铁、硅铁、钛铁、硅钙合金、铝粉中的一种或两种以上混合物。
优选地，脱氧剂包括锰铁、硅铁、钛铁、硅钙合金和硅钙合金。
优选地，锰铁：硅铁：钛铁：硅钙合金：铝粉＝5～10：6～9：4～6：3～7：8～12。
优选地，锰铁：硅铁：钛铁：硅钙合金：铝粉＝5：3：2：2：4。
优选地，活性剂包括氧化镁、石英、稀土中的一种或两种以上混合物。
优选地，活性剂包括氧化镁、石英和稀土。
优选地，氧化镁：石英：稀土＝1～4：1～4：1～2。
优选地，氧化镁：石英：稀土＝3：2：1。
一种根据权利要求1-8任一项所述的低合金高强钢焊接用涂层焊丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过筛，干燥，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入硼砂溶液中浸泡，烘干，进行表面粗糙化，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体进行拔拉，在拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在预处理焊丝基体表面形成涂层，得到低合金高强钢焊接用涂层焊丝。
优选地，在S1中，过460目筛。
优选地，在S1中，干燥温度为100℃，干燥时间为30～60min。
优选地，在S2中，烘干温度为80-90℃，烘干时间为10-20min。
优选地，硼砂溶液的浓度为10～15wt％。
优选地，在S2中，粗糙化的方式是在焊丝表面刻痕。
优选地，刻痕占焊丝基体总体积的3～5％。
优选地，刻痕占焊丝基体总体积的4.6％。
优选地，在S3中，将预处理焊丝基体机械拉拔至直径为0.15～0.20mm。
优选地，在S3中，基于机械合金化使表层涂层粉在机械力的作用下涂覆在预处理焊丝基体表面。
其中，各元素的作用如下：
Ti：作为脱氧剂，与焊丝熔敷金属周围的氧气形成氧化物，由于氧化物含量过高会影响焊缝夹杂物的形态，Ti的用量控制在0.029～0.041％范围内。
Al：与Ti协同作为脱氧剂，同时能与N形成稳定的氮化物，使焊丝固溶强化，改善焊丝的力学强度。
Nb：细化晶粒，增强焊丝的塑性和韧性，同时与C形成碳化物，增强焊缝金属的硬度和耐磨性，碳化铌影响碳化铬的析出数量和析出时间。
本发明中Ti、Al、Nb三者搭配使用，三者配比达到平衡时，能产生强烈的脱氧过程，使得焊接过程中焊缝金属夹杂物在短时间内长大，促进了针状铁素体的生长，形成连锁结构，能很好地阻止裂纹的扩展，同时增强了焊缝强度和韧性。
C：碳是调整焊缝金属强度的主要元素，必须保证焊丝中有一定的碳含量，但在高强度焊缝金属中，过高的碳含量促进马氏体的形成，增加焊缝金属的淬硬性，塑性降低，使焊缝金属冷裂纹敏感性增加，因此本发明将焊丝中C含量控制在0.1～0.15％。
Cr：是提高焊缝金属强度的有效元素之一，具有细化焊缝金属组织，增加淬透性的功用。
本发明中Cr和Nb配合使用，碳化铌先于碳化铬析出，有利于形成碳化物硬质相，形成以氧化物为核心的复合碳化物，有利于针状铁素体在奥氏体内诱导形核。
Si：起到脱氧和强化焊缝的作用，由于硅含量过多会降低焊缝的韧性，本发明控制Si含量为0.3～0.5％。
N：在焊接过程中形成氮化物，氮化物的数量超过一定极限,会造成焊缝金属冲击韧性的下降；而氮含量过低，熔覆金属中的氮化物少，强度变差，因此，控制N含量为0.01～0.03％。
Ni：有利于提高焊缝金属的韧性尤其是低温冲击韧性，降低脆性转变温度；与Cr合理搭配，可有效控制焊缝金属的相转变过程，得到马氏体和一定比例的残余奥氏体的复合组织，从而兼顾高的抗裂性和高强度。
Mo：提高焊缝金属强度，细化焊缝组织结构，与Ti配合使用兼顾高强度和高韧性。
S、P元素为有害元素，为防止在焊缝中出现热裂和冷裂纹，故将其含量控制在较低范围内，以提高焊缝纯净度和焊接性能以及进一步提高焊缝强度和韧性。
本发明采用Ti-Al-Nb-Cr-Mo-C为主的低合金体系，将Ti、Al、Nb三者搭配使用，产生强烈的脱氧过程，使得焊接过程中焊缝金属夹杂物在短时间内长大，大幅减少了焊缝中扩散氢含量，促进了针状铁素体的生长，形成连锁结构，能很好地阻止裂纹的扩展，同时增强了焊缝强度和韧性，并且在大量的试验基础上的处理Ti、Al、Nb与N含量的函数关系：0.013≤0.29[Ti]+0.52[Al]+0.27[Nb]-[N]≤0.032，当Ti、Al、Nb与N处于所述函数关系时，焊丝的焊接性能最佳，能有效的减少冷裂纹的出现，焊缝抗拉强度大；Cr和Nb配合使用，使焊丝基体中的C转化为碳化物硬质相，形成以氧化物为核心的复合碳化物，有利于针状铁素体在奥氏体内诱导形核；加入Ni元素提高了焊缝金属的韧性尤其是低温条件下的冲击韧性，加入适量Cr与Ni搭配，得到一定比例的马氏体和残余奥氏体的复合组织，从而兼顾高的抗裂性、高强度和高韧性。
表面涂层在焊丝表层形成防锈、防氧化的保护膜的同时，加入的石墨增强了焊丝的热传导性，使敷熔金属在焊接时受热均匀，减小焊缝金属的内应力，有效减少了焊接裂纹，加入碳酸锂、碳酸钾和碳酸钠，提高电弧的有效电离度，在焊丝表面形成阴极斑点，使电弧在焊接过程中易于上爬从而稳定电弧，当缺少其中一种时飞溅率显著增大；钛白粉增加了活性材料的塑性使其易于和焊丝粘黏，钛白粉、长石中含有的低电离电压元素有利于稳弧和熔滴细化，脱氧剂有助于焊缝脱氧脱氢，改变焊缝中夹杂物的形态，活性剂改变了熔滴的受力状态，使熔滴过渡频率增高，使熔滴细化，减低了飞溅率。本发明在保证了焊缝金属高强度的同时，有限改善了低合金高强焊丝的焊接性能，控制了冷裂纹的出现，飞溅率小，满足了高强低合金钢的焊接要求。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.029％，Al 0.01％，Nb 0.11％，C 0.1％，Cr0.2％，Si 0.3％，N 0.03％，Ni 4％，Mo 0.1％，P≤0.002％，S≤0.002％,余量为铁和不可避免的杂质；其中，由下式规定的K值为0.013，
K＝29[Ti]+52[Al]+27[Nb]-100[N]，
其中[Al]、[Ti]、[Nb]和[N]分别表示Al、Ti、Nb和N在焊丝基体组分中的重量百分含量。
实施例2
一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.041％，Al 0.015％，Nb 0.083％，C 0.15％，Cr0.3％，Si 0.5％，N 0.01％，Ni 7％，Mo 0.6％，P≤0.002％，S≤0.002％,余量为铁和不可避免的杂质；其中，由下式规定的K值为0.032，
K＝29[Ti]+52[Al]+27[Nb]-100[N]，
其中[Al]、[Ti]、[Nb]和[N]分别表示Al、Ti、Nb和N在焊丝基体组分中的重量百分含量。
实施例3
一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.032％，Al 0.013％，Nb 0.095％，C 0.12％，Cr0.25％，Si 0.4％，N 0.02％，Ni 5.5％，Mo 0.35％，P≤0.002％，S≤0.002％,余量为铁和不可避免的杂质；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨5％，碳酸锂15％，碳酸钾7％，碳酸钠10％，钛白粉7％，长石4％，脱氧剂44％，活性剂8％；其中，由下式规定的K值为0.022，
K＝29[Ti]+52[Al]+27[Nb]-100[N]，
其中[Al]、[Ti]、[Nb]和[N]分别表示Al、Ti、Nb和N在焊丝基体组分中的重量百分含量。
实施例4
一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.038％，Al 0.011％，Nb 0.087％，C 0.10％，Cr0.30％，Si 0.4％，N 0.02％，Ni 5.5％，Mo 0.35％，P≤0.002％，S≤0.002％,余量为铁和不可避免的杂质；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨15％，碳酸锂25％，碳酸钾13％，碳酸钠7.5％，钛白粉3％，长石2％，锰铁29％，氧化镁5.5％；其中，由下式规定的K值为0.020，
K＝29[Ti]+52[Al]+27[Nb]-100[N]，
其中[Al]、[Ti]、[Nb]和[N]分别表示Al、Ti、Nb和N在焊丝基体组分中的重量百分含量。
实施例5
一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.032％，Al 0.013％，Nb 0.095％，C 0.12％，Cr0.30％，Si 0.35％，N 0.015％，Ni 6.3％，Mo 0.22％，P≤0.001％，S≤0.001％,余量为铁和不可避免的杂质；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨15％，碳酸锂25％，碳酸钾10％，碳酸钠10％，钛白粉5％，长石1％，硅铁11％、钛铁15％，石英2％、稀土6％；其中，由下式规定的K值为0.027，
K＝29[Ti]+52[Al]+27[Nb]-100[N]，
其中[Al]、[Ti]、[Nb]和[N]分别表示Al、Ti、Nb和N在焊丝基体组分中的重量百分含量。
低合金高强钢焊接用涂层焊丝采用如下方法制得：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过筛，干燥，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入硼砂溶液中浸泡，烘干，进行表面粗糙化，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体进行拔拉，在拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在预处理焊丝基体表面形成涂层，得到低合金高强钢焊接用涂层焊丝。
实施例6
一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.039％，Al 0.011％，Nb 0.085％，C 0.11％，Cr0.29％，Si 0.37％，N 0.026％，Ni 4.5％，Mo 0.48％，P≤0.001％，S≤0.001％,余量为铁和不可避免的杂质；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾12.5％，碳酸钠5％，钛白粉7％，长石3.5％，钛铁10％，硅钙合金20％，铝粉10％，氧化镁0.66％，石英0.66％，稀土0.68％；其中，由下式规定的K值为0.014，
K＝29[Ti]+52[Al]+27[Nb]-100[N]，
其中[Al]、[Ti]、[Nb]和[N]分别表示Al、Ti、Nb和N在焊丝基体组分中的重量百分含量。
低合金高强钢焊接用涂层焊丝采用如下方法制得：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过460目筛，在温度为100℃条件下干燥30min，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入10wt％硼砂溶液中浸泡，在温度为80℃条件下烘干10min，进行表面刻痕，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体拔拉至直径为0.15mm，在拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在预处理焊丝基体表面形成涂层，得到低合金高强钢焊接用涂层焊丝。
实施例7
一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.034％，Al 0.012％，Nb 0.091％，C 0.21％，Cr0.29％，Si 0.46％，N 0.014％，Ni 5.0％，Mo 0.57％，P≤0.001％，S≤0.001％,余量为铁和不可避免的杂质；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾11.5％，碳酸钠5％，钛白粉7％，长石2.5％，锰铁10％，硅铁10％，钛铁10％，硅钙合金11％，氧化镁1.2％，石英1.2％，稀土0.6％；其中，由下式规定的K值为0.027，
K＝29[Ti]+52[Al]+27[Nb]-100[N]，
其中[Al]、[Ti]、[Nb]和[N]分别表示Al、Ti、Nb和N在焊丝基体组分中的重量百分含量。
低合金高强钢焊接用涂层焊丝采用如下方法制得：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过460目筛，在温度为100℃条件下干燥60min，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入15wt％硼砂溶液中浸泡，在温度为90℃条件下烘干20min，进行表面刻痕，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体拔拉至直径为0.20mm，在拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在预处理焊丝基体表面形成涂层，得到低合金高强钢焊接用涂层焊丝。
实施例8
一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.034％，Al 0.012％，Nb 0.091％，C 0.21％，Cr0.29％，Si 0.46％，N 0.024％，Ni 5.0％，Mo 0.57％，P≤0.001％，S≤0.001％,余量为铁和不可避免的杂质；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾11.5％，碳酸钠5％，钛白粉7％，长石2.5％，锰铁7.8％，硅铁9.5％，钛铁6.3％，硅钙合金4.7％，铝粉12.7％，氧化镁1.2％，石英1.2％，稀土0.6％；其中，由下式规定的K值为0.017，
K＝29[Ti]+52[Al]+27[Nb]-100[N]，
其中[Al]、[Ti]、[Nb]和[N]分别表示Al、Ti、Nb和N在焊丝基体组分中的重量百分含量。
低合金高强钢焊接用涂层焊丝采用如下方法制得：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过460目筛，在温度为100℃条件下干燥60min，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入15wt％硼砂溶液中浸泡，在温度为90℃条件下烘干20min，进行表面刻痕，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体拔拉至直径为0.20mm，在拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在预处理焊丝基体表面形成涂层，得到低合金高强钢焊接用涂层焊丝。
实施例9
一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.034％，Al 0.012％，Nb 0.091％，C 0.21％，Cr0.29％，Si 0.46％，N 0.024％，Ni 5.0％，Mo 0.57％，P≤0.001％，S≤0.001％,余量为铁和不可避免的杂质；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾11.5％，碳酸钠5％，钛白粉7％，长石2.5％，锰铁9.3％，硅铁8.4％，钛铁5.6％，硅钙合金6.5％，铝粉11.2％，氧化镁1.2％，石英1.2％，稀土0.6％；其中，由下式规定的K值为0.017，
K＝29[Ti]+52[Al]+27[Nb]-100[N]，
其中[Al]、[Ti]、[Nb]和[N]分别表示Al、Ti、Nb和N在焊丝基体组分中的重量百分含量。
低合金高强钢焊接用涂层焊丝采用如下方法制得：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过460目筛，在温度为100℃条件下干燥60min，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入15wt％硼砂溶液中浸泡，在温度为90℃条件下烘干20min，进行表面刻痕，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体拔拉至直径为0.20mm，在拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在预处理焊丝基体表面形成涂层，得到低合金高强钢焊接用涂层焊丝。
实施例10
一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.034％，Al 0.012％，Nb 0.091％，C 0.21％，Cr0.29％，Si 0.46％，N 0.024％，Ni 5.0％，Mo 0.57％，P≤0.001％，S≤0.001％,余量为铁和不可避免的杂质；表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾11.5％，碳酸钠5％，钛白粉7％，长石2.5％，锰铁12.8％，硅铁7.7％，钛铁5.1％，硅钙合金5.1％，铝粉10.3％，氧化镁1.2％，石英1.2％，稀土0.6％；其中，由下式规定的K值为0.017，
K＝29[Ti]+52[Al]+27[Nb]-100[N]，
其中[Al]、[Ti]、[Nb]和[N]分别表示Al、Ti、Nb和N在焊丝基体组分中的重量百分含量。
低合金高强钢焊接用涂层焊丝采用如下方法制得：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过460目筛，在温度为100℃条件下干燥60min，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入15wt％硼砂溶液中浸泡，在温度为90℃条件下烘干20min，进行表面刻痕，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体拔拉至直径为0.20mm，在拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在预处理焊丝基体表面形成涂层，得到低合金高强钢焊接用涂层焊丝。
采用实施例8-10制得的低合金高强钢焊接用涂层焊丝对低合金高强钢进行焊接，对焊接接头、焊缝及焊接新型进行检测，检测结果如下表所示：
从上表可以看出本发明控制药芯中Al、Ti、Nb和N用量以及表面涂层的原料组分的合适配比，制得的涂层焊丝焊接低合金高强钢具有很好的屈服强度，焊接接头韧性大，焊缝在-40℃冲击功大于47J，具有很好的低温韧性，焊接过程中扩散氢含量小，大幅减少了焊缝冷裂纹的出现，保证了焊缝金属的力学性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低合金高强钢焊接用涂层焊丝，其特征在于，包括焊丝基体和涂敷焊丝基体表面的涂层，其中焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.029～0.041％，Al 0.01～0.015％，Nb 0.083～0.11％，C 0.1～0.15％，Cr 0.2～0.3％，Si 0.3～0.5％，N 0.01～0.03％，Ni1.4～1.7％，Mo 0.1～0.6％，P≤0.002％，S≤0.002％,余量为铁和不可避免的杂质；其中，由下式规定的K值为0.013～0.032，
K＝29[Ti]+52[Al]+27[Nb]-100[N]，
其中[Al]、[Ti]、[Nb]和[N]分别表示Al、Ti、Nb和N在焊丝基体组分中的重量百分含量。
2.根据权利要求1所述的低合金高强钢焊接用涂层焊丝，其特征在于，表面涂层原料按重量百分比包括：石墨5～15％，碳酸锂15～25％，碳酸钾7～13％，碳酸钠5～10％，钛白粉3～7％，长石1～4％，脱氧剂26～44％，活性剂2～8％。
3.根据权利要求1所述的低合金高强钢焊接用涂层焊丝，其特征在于，焊丝基体中Nb、Cr重量比为1～2：3～5；优选地，Nb、Cr重量比为3：8。
4.根据权利要求1或2所述的低合金高强钢焊接用涂层焊丝，其特征在于，表面涂层的涂覆量为0.30～0.35g/m2。
5.根据权利要求1或2所述的低合金高强钢焊接用涂层焊丝，其特征在于，焊丝基体组分按重量百分比包括：Ti 0.032％，Al 0.013％，Nb 0.095％，C 0.12％，Cr 0.25％，Si0.4％，N 0.02％，Ni 1.5％，Mo 0.35％，P≤0.001％，S≤0.001％,余量为铁和不可避免的杂质。
6.根据权利要求1或2所述的低合金高强钢焊接用涂层焊丝，其特征在于，表面涂层原料按重量百分比包括：石墨10％，碳酸锂20％，碳酸钾10％，碳酸钠7.5％，钛白粉5％，长石2％，脱氧剂40％，活性剂5.5％。
7.根据权利要求2所述的低合金高强钢焊接用涂层焊丝，其特征在于，脱氧剂包括锰铁、硅铁、钛铁、硅钙合金、铝粉中的一种或两种以上混合物；优选地，脱氧剂包括锰铁、硅铁、钛铁、硅钙合金和硅钙合金。
8.根据权利要求2所述的低合金高强钢焊接用涂层焊丝，其特征在于，活性剂包括氧化镁、石英、稀土中的一种或两种以上混合物；优选地，活性剂包括氧化镁、石英和稀土。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的低合金高强钢焊接用涂层焊丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：表面涂层粉配制：按配比称取表面涂层原料，混合均匀，研磨，过筛，干燥，得到表面涂层粉；
S2：焊丝基体预处理：将焊丝基体进行机械打磨，酸洗、碱洗，放入硼砂溶液中浸泡，烘干，进行表面粗糙化，得到预处理焊丝基体；
S3：表面涂层：将S2得到的预处理焊丝基体进行拔拉，在拔拉过程中将表面涂层粉涂覆在预处理焊丝基体表面形成涂层，得到低合金高强钢焊接用涂层焊丝。
10.根据权利要求9所述的低合金高强钢焊接用涂层焊丝的制备方法，其特征在于，在S3中，将预处理焊丝基体拉拔至直径为0.15～0.20mm。
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